ĆWICZENIE 2
Opisać typowe defekty występujące w łożyskach tocznych i przyczyny ich powstawania
- Niewspółosiowość wałów
Szczególną uwagę należy zwrócić na poprawny montaż sprzęgieł, wypoziomowanie wałów
- Defekty powstające przed lub w trakcie montażu
Niewłaściwe przechowywanie
Niewłaściwy montaż (25-40% uszkodzeń)
Złe osadzenie, niedostateczne oczyszczenie oprawy
Nieodpowiednie przyrządy do montażu (nierównomierne przykręcenie kołnierza)
- Agresywne środowisko pracy
Drgania zewnętrzne – momenty żyroskopowe
Fałszywe odciski Brinella – lokalne zużycie na skutek drgań zewnętrznych, gdy łożysko pozostaje w spoczynku
Zabrudzenia smaru
- Zanieczyszczenia
Mało skuteczne uszczelnienia
- Złe smarowanie
Nieodpowiedni smar, niesprawność systemu smarowania
- Przekroczenie granicznej prędkości obrotowej łożyska
- Przekroczenie nośności statycznej lub dynamicznej spowodowanej przez:
Przeciążenie
Zbyt ciasne pasowanie
Zjawiska termiczne
- Drgania maszyny (niewyważenie, nieosiowość, itp._
- Elektroerozja (przepływ prądu elektrycznego – wystarczy 0,5V i 0,01A)
- Wady materiałowe i wykonawcze łożyska
- Błędy konstrukcyjne i wykonawcze węzła łożyskowego
Zła geometria obudowy
Nieprostokątny przekrój
Nadmierny luz – poślizgi
Niewspółosiowość
Często występujące typy defektów:
- Uszkodzenie pierścienia zewnętrznego
- Uszkodzenie pierścienia wewnętrznego
- Uszkodzenie elementu tocznego
- Bicie kosza
Scharakteryzować fazy degradacji łożyska tocznego
– fazę szumową, w której dominują drgania o zbliżonej amplitudzie w szerokim paśmie częstotliwości oraz są zauważalne, w miarę powstawania uszkodzeń, efekty modulacji wokół charakterystycznych częstotliwości łożyska;
– fazę drganiową, w której rośnie impulsowy charakter drgań, co objawia się w dziedzinie częstotliwości występowaniem całego szeregu harmonicznych określonych częstotliwości łożyskowych, wzrostem wartości szczytowych, często przy zachowaniu wartości skutecznej sygnału. Dodatkowo wzrost mocy sygnału może oznaczać, że łożysko znajduje się w przedawaryjnym stanie technicznym;
– fazę termiczną, w której dalsza praca łożyska odbywa się w rozwiniętych fazach uszkodzeń poszczególnych elementów, w warunkach występowania dużych oporów ruchu, co prowadzi do wzrostu temperatury węzła łożyskowego. Może to w konsekwencji doprowadzić do jakościowej zmiany właściwości mechanicznych łożyska, jego geometrii i uszkodzenia całego zespołu obrotowego.
Metody diagnozowania łożysk tocznych (wymienić i opisać na czym polegają)
Pomiar emisji akustycznej
Poprzez wykorzystanie sygnałów wysokoczęstotliwościowych, towarzyszących np. pęknięciom materiałów, wewnętrznemu tarciu międzycząsteczkowemu, ruchom dyslokacji.
Stosowane pasmo – 100 kHz – 1 MHz
STOSOWANA DO OCENY STANU ŁOŻYSK SZCZEGÓLNIE ODPOWIEDZIALNYCH
Metody stosowane : zliczanie impulsów, pomiar amplitudy, pomiar czasu trwania impulsu, analiza częstotliwości występowania zderzeń, pomiar energii sygnału.
Zalety : Bardzo wczesne wykrywanie uszkodzeń
Wady : Brak zaleceń, norm, zasady wartościowania i interpretacji wyników
Pomiar impulsów udarowych – Metoda SPM
Wykorzystuje pomiar impulsów udarowych w paśmie rezonansu przetwornika – około 32 kHz.
Ocena polega na porównaniu aktualnie zmierzonego poziomu prędkości uderzeń z poziomem łożyska bez defektów.
Istotne jest stosowanie zasad lokalizacji i mocowania przetwornika.
Zalety : Szybki pomiar i łatwa obsługa. Wczesne wykrywanie uszkodzeń, Opracowane wartości kryterialne.
Wady : Pomiar uzależniony od miejsca pomiaru i sposobu mocowania przetwornika. Wymagana jest znajomość średnicy otworu łożyska i prędkości obrotowej.
Pomiar drgań łożysk
Amplituda :
Będzie większa w pobliżu wystąpienia defektu, zależy od rozmiaru uszkodzenia, zależy od obciążenia, prędkości obrotowej i konstrukcji obudowy.
Pomiar drgań bezwzględnych – mierzone wartości skuteczne przyspieszeń drgań i prędkości drgań. Pomiar drgań względnych – stosowane rzadko, dla dużych maszyn wolnoobrotowych. Mierzone amplitudy przemieszczeń drgań.
Stosowane pasmo – 10 Hz – 15000 Hz – przyspieszenia
10 Hz – 1000 – prędkości
Zalety : Szybka ocena, tanie oprzyrządowanie
Wady : Ocena ma charakter ogólny, niemożność identyfikacji defektów. Niejednoznaczność z uwagi wystąpienia zakłóceń z innych źródeł i zjawisk.
Pomiar kurtozy
Jest to wielkość bezwymiarowa definiowana wzorem.
Dla łożysk bez defektów K=3.
Wzrost kurtozy informuje o pogarszaniu się stanu łożyska.
Zależna od pasma częstotliwości, w którym dokonywany jest pomiar.
Nie jest zależna od prędkości obrotowej i obciążenia łożyska.
Zalety : Szybki i prosty pomiar, nie jest wymagana znajomość wymiarów łożyska i warunków pracy. Możliwe jest wykrywanie uszkodzeń we wczesnej fazie ich rozwoju.
Wady : Konieczność indywidualnego doboru pasma pomiarowego dla danego węzła łożyskowego.
Analiza widmowa drgań łożysk
Każdy uszkodzony element łożyska generuje impulsy, których częstotliwość w większości przypadków jest proporcjonalna do prędkości obrotowej wału.
Częstotliwość powtarzania się impulsów zależy od geometrii łożyska, liczby elementów tocznych, miejsca uszkodzenia.
Analiza widmowa wąskopasmowa – mało przydatna.
Analiza widmowa szerokopasmowa – zalecana. (pozwala na ocenę stanu technicznego na podstawie porównania składu widmowego w poszczególnych pasmach)
Techniki :
- Zoom FFT
- Analiza cepstralna
- Analiza widmowa obwiedni sygnału
Zalety : Możliwa separacja informacji diagnostycznych od zakłóceń, możliwość identyfikacji i śledzenia rozwoju uszkodzonego elementu.
Wady : Wymagana znajomość konstrukcji łożyska i danych katalogowych, niezbędny jest analizator widmowy lub dedykowane oprogramowanie analizujące, brak wartości kryterialnych.
Pomiar temperatury
Temperatura łożyska nie powinna przekraczań 120°C.
Wzrost temperatury o 10-20°C w odniesieniu do nominalnej świadczy o złym smarowaniu lub o lawinowo postępującej degradacji.
Zalety : Wysoka wiarygodność i pewność diagnozy, nieskomplikowany pomiar, prosta interpretacja wyników.
Wady : Bazuje na semistatycnzym procesie resztkowym – duża bezwładność wskazań, niektóre uszkodzenia nie powodują wzrostu temperatury, zmiany termiczne następują w końcowej fazie zużycia łożyska.