Подшипники скольжения являются важной составной частью крупных агрегатов, и вибродиагностика подшипников скольжения позволяет избежать аварийных остановов и дорогостоящих ремонтов ответственного оборудования своевременным обнаружением зарождения и развития дефектов подшипников (в компрессорах, в турбинах, в высоскоростном технологическом оборудовании). Под весом ротора и других статических нагрузок в подшипнике скольжения могут возникнуть значительные колебательные силы кинематического и импульсного (ударного) происхождения, а также колебательные силы, вызванные действием сил трения. Также, помимо действия колебательных сил, в подшипниках скольжения могут наблюдаться вибрации с частотой порядка (0,42-0,48)fвр, возбуждаемые автоколебаниями ротора на масляном клине. Гармонические составляющие вибрации ротора в подшипнике имеют кинематическое происхождение и обусловлены неровностями шейки вала. В спектре вибрации проявляют себя гармониками частоты вращения fвр. Что касается сил трения, то мощность возбуждаемой ими вибрации зависит от толщины масляного слоя и, как правило, значительно меньше, чем в подшипниках качения. Удары гидродинамического происхождения обусловлены кратковременным появлением зон кавитации и проявляются себя незначительным скачком мощности случайной вибрации. Во много раз больший скачок мощности случайной вибрации наблюдается при ударах, обусловленных разрывом масляного слоя, когда происходят «сухие» удары шейки ротора о поверхность вкладышей.
Подшипник скольжения конструктивно значительно проще подшипника качения и, соответственно, в данном случае в нем наблюдается меньше дефектов, отличающихся разными диагностическими признаками. Диагностика подшипников скольжения с помощью диагностического комплекса CSI 2140 и программы VibView позволяет выявить следующие дефекты:
- износ поверхностей скольжения
- диагностические признаки:
- рост гармоник на частоте вращения fврза счет увеличения амплитуды колебаний ротора в подшипнике;
- появление вибрации с частотой автоколебаний ротора;
- возбуждение высокочастотной (ВЧ) вибрации, обусловленной гидроударами.
- диагностические признаки:
- возбуждение (ВЧ) вибрации, обусловленной гидроударами.
- диагностические признаки:
- возбуждение силами трения (ВЧ) вибрации.
- диагностические признаки:
- появление вибрации с частотой автоколебаний ротора; нестабильность амплитуд гармоник на частоте вращения;
- возбуждение ударной (ВЧ) вибрации за счет разрывов масляного слоя.
- диагностические признаки:
- рост уровня случайной (ВЧ) вибрации за счет роста сил трения;
- возбуждение ударной (ВЧ) вибрации за счет нерегулярных гидравлических ударов.
Таблица 1. Таблица диагностических признаков подшипников скольжения
- Методы вибродиагностики подшипников скольжения
В связи с тем, что дефекты подшипников скольжения генерируют как низкочастотную (НЧ), так и высокочастотную (ВЧ) вибрацию, их диагностика проводится совместным анализом спектров низкочастотной вибрации и спектра огибающей. При этом измерение вибрации проводится в самой нижней точке подшипникового узла, в которой нагрузка на подшипник является максимальной. В качестве инструментария для вибродиагностики подшипников специалисты Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ» рекомендуют использовать современный простой и недорогой виброанализатор BALTECH VP-3470 и универсальную программу BALTECH-Expert.
- Характерные дефекты подшипников скольжения и их спектры
- Увеличенный зазор в подшипнике
Читайте также: Шлицевая часть карданного вала ваз 2107
Рис.1 Спектр вибрации подшипника скольжения с увеличенным зазором
Спектр характеризуется целым набором гармоник на частоте вращения вала и набором субгармоник, кратных со значительно меньшей амплитудой.
Видео:НИКТО НЕ ЗНАЕТ, ЗАЧЕМ ЭТОТ ВАЛ В ДВИГАТЕЛЕ!!Скачать
- Вибрации масляного клина
Рис.2 Спектр вибрации подшипника скольжения с масляной субгармоникой
Для данного спектра характерно появление хорошо выраженной субгармоники приблизительно на половине оборотной частоты Если амплитуда этой субгармоники превышает 50% от первой оборотной гармоники частоты вращения вала, то это является свидетельством серьезности дефекта.
- Автоколебания вала
Рис.3 Спектр огибающей вибрации подшипника с автоколебаниями вала
Субгармоники с частотой ½ или 1/3 частоты вращения вала свидетельствуют об автоколебаниях вала.
- «Сухие» и гидродинамические удары
Рис. 4 Спектр огибающей вибрации подшипника
«Сухие» удары вызывают слабозатухающий ряд гармоник, кратных частоте вращения вала Качественная вибродиагностика подшипников, также как и вибродиагностика роторного оборудования в целом, подразумевает использование современных виброанализаторов, таких как BALTECH VP-3470 или CSI 2140. Данные приборы вибродиагностики подшипников скольжения сопровождается подробной инструкцией по методам диагностики и позволяет специалистам разного уровня подготовки быстро освоить все функциональные возможности приборов и уверенно проводить вибродиагностику и виброналадку (балансировку) широкого класса машин. Несмотря на то, что обучиться обращению с анализаторами BALTECH VP-3470 и CSI 2140 может даже начинающий диагност, для правильной интерпретации полученных спектров настоятельно рекомендуем вам пройти обучение на курсе повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Методы диагностики подшипников» в лицензированном Учебном центре компании «БАЛТЕХ».
АВТОКОЛЕБАНИЯ РОТОРОВ ТИПА «МАСЛЯНОЙ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ВИБРАЦИИ»
Подшипники скольжения для роторных систем могут быть источниками автоколебаний с повышенными амплитудами. Работа турбомашин при автоколебаниях недопустима. Рассмотрим условия возникновения автоколебаний.
Видео:АвтоколебанияСкачать
При смещении шейки вала в подшипниках скольжения также может появиться поперечная циркуляционная сила Q (рис.1). В этом случае создаются условия возникновения автоколебаний. Автоколебания системы или неустойчивый режим работы может существовать, если имеются:
Читайте также: Как можно покрасить машину самому без компрессора
• Механическая колебательная система (расположенный на подшипниках скольжения вал, шейка которого совершает движение);
• Постоянный источник энергии (энергия вращательного движения вала);
• Обратная связь между поступлением энергии и движением системы (смещение вала приводит к появлению действующей на вал силы и потребления энергии за счет того, что эта сила совершает работу;
• Регулятор поступления энергии к колебательной системе (зависимость между смещением шейки и силой).
Кроме того, для существования автоколебаний необходимо условие, чтобы работа сил возбуждения была больше работы сил сопротивления: . Воспользуемся полученным ранее выражением для работы сил возбуждения:
, (1)
Из выражения (1) следует, что работа сил возбуждения максимальна в случае воздействия на шейку вала, когда угол α между направлениями действия силы и перемещения равен π/2/
Сначала установим возможность существования обратной связи. Проведем упрощенное рассмотрение причин возникновения автоколебаний цапфы подшипника при её движении во вкладыше подшипника (рис. 1а). Величина зазора между цапфой и вкладышем при
равна . При вращении цапфы между нею и вкладышем возникает масляный слой (рис. 1б).При постоянном зазоре
расход масла в сечении , подшипника единичной длины, можно определить как:Видео:Параметрические колебания и автоколебанияСкачать
, (2)
где u – окружная скорость точек на поверхности шейки цапфы.
При смещении ротора на величину расходы в верхней и нижней частях подшипника неодинаковы и соответственно равны:
где – радиус шейки цапфы.
Расходы в сечениях
и отличаются на величину. (4)
Из-за наличия разности расходов
происходит повышение давления в зоне С и, следовательно, возникает поперечная сила Q, которая смещает цапфу в право. Но смещение вправо вновь сопровождается возникновением зоны повышенного давления и появлением силы, направленной вверх. Следовательно, смещение цапфы всегда приводит к появлению силы, стремящейся сместить ротор, и стимулирующей прецессионное движение ротора в направлении вращения вала, траектория которого представляет круг радиусом .При перемещении шейки вала сохраняется сдвиг по фазе между смещением и силой (угол близкий к ) что и соответствует максимальной работе сил возбуждения. Сама шейка вала совершает прецессионное движение, при этом происходит непрерывное изменение направления действия поперечной силы Q, поэтому в теории автоколебаний такие силы называют циркуляционными.
Видео:Станок БВИ 03-88 для балансировки карданных валовСкачать
Принятая упрощенная модель позволяет оценить и частоту прецессионного движения вала. Пусть Ω — угловая скорость прецессионного движения вала. При смещении цапфы на
“освобождается” объём и можно оценить расход, соответствующий этому объёму (рис.3):Читайте также: Компрессор для холодильника стинол rf s 275
; (5)
После сравнения выражений (4) и (5) можно записать: ,то есть по принятой модели и оценке “масляные” автоколебания совершаются с половинной частотой вращения ротора.
Выполненный анализ приближенный. Во–первых, течение в подшипнике пространственное, а не плоское, и обычно отсутствует сплошное заполнение пространства зазора маслом. Кроме этого, при движении шейки вала в подшипнике возникают не только упругие силы, поддерживающие вал, но и силы демпфирования. Обычно они пропорциональны угловой скорости вращения вала. Рассмотрим более корректную модель смазочного слоя, изображенную на рис. 4.
На рис. 4. изображено стационарное (или осредненное во времени) положение цапфы во вкладыше. При колебаниях ротора цапфа имеет дополнительные смещения
и , что изображено на рис. 5. для некоторого мгновенного положения вала.Нестационарные силы в проекциях на оси x и y могут быть представлены как
; (6)
Следовательно, смещениям
и соответствуют дополнительные силы. Обычно эти силы полагают пропорциональными смещению вала и скорости смещения:Видео:Подшипники скольженияСкачать
; (7)
где
— динамические коэффициенты жесткости масляного слоя; — динамические коэффициенты демпфирования.Динамические коэффициенты можно найти по формулам:
; (8)
где
, , µ – динамический коэффициент вязкости, е – эксцентриситет, α – угол охвата, d и l диаметр шейки и длина подшипника.Рассмотрим далее действие сил
и на ротор в соответствии со схемой на рис. 6.Проекции сил
и на направление смещения О1 , О2 и нормальное к нему будут и . При этом силу , совпадающую по направлению со смещением, называют консервативной, так как она влияет только на упругие свойства колебательной системы вал – масляная пленка.Силу
называют неконсервативной. В случае, когда вектор этой силы опережает вектор смещения на , обуславливает возбуждение автоколебаний системы. В тех случаях, когда вектор направлен в противоположную сторону (отставание по фазе на ), будем иметь демпфирование колебаний.На основе расчетов и экспериментов могут быть сделаны следующие выводы:
• с увеличением частоты вращения ротора (соответственно ростом ω/p) возможность возникновения автоколебаний увеличивается.
• с увеличением температуры масла увеличивается устойчивость подшипников (так как динамическая вязкость масла уменьшается).
Видео:Крутильные колебания коленчатого вала ДВССкачать
• с ростом давления масла в подшипниках также увеличивается их устойчивость (чтобы увеличить давление в подшипниках можно уменьшить длину шейки).
• расцентровка статора относительно ротора также может приводить к изменению статических поперечных усилий и уменьшать устойчивость подшипников.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🎥 Видео
Опоры валов и осей: подшипники скольженияСкачать
Детали машин. Лекция 4.1. Валы и оси.Скачать
ЭТО НУЖНО ЗНАТЬ КАЖДОМУ АВТОМОБИЛИСТУ! ВСЁ О САЛЬНИКАХСкачать
Урок 365. Автоколебания. Транзисторный генератор незатухающих колебанийСкачать
Ремонт и балансировка карданного вала (проверка биения)Скачать
Что делать? Когда прокручивается подшипник.Скачать
Балансировка вала сеноизмельчителяСкачать
Состав подшипников скольженияСкачать
ЛТЗ Т-40. ГУР Т-40. Устранение автоколебания колес.Скачать
Центровка кардана и балансировка | Кардан Ремонт Юра ©Скачать
Лечим место посадки подшипникаСкачать
Замена платы копирного вала и манжеты рабочего цилиндра Голдвинг 1800Скачать
Вибрация при езде. Одна из причин карданСкачать
Автоколебания | Физика 11 класс #18Скачать
- диагностические признаки:
равна 
. При вращении цапфы между нею и вкладышем возникает масляный слой (рис. 1б).
расход масла в сечении 
, подшипника единичной длины, можно определить как:
и 
отличаются на величину
происходит повышение давления в зоне С и, следовательно, возникает поперечная сила Q, которая смещает цапфу в право. Но смещение вправо вновь сопровождается возникновением зоны повышенного давления и появлением силы, направленной вверх. Следовательно, смещение цапфы всегда приводит к появлению силы, стремящейся сместить ротор, и стимулирующей прецессионное движение ротора в направлении вращения вала, траектория которого представляет круг радиусом 
и можно оценить расход, соответствующий этому объёму (рис.3):
и 
, что изображено на рис. 5. для некоторого мгновенного положения вала.
и 
соответствуют дополнительные силы. Обычно эти силы полагают пропорциональными смещению вала и скорости смещения:
— динамические коэффициенты жесткости масляного слоя; 
— динамические коэффициенты демпфирования.
, 
, µ – динамический коэффициент вязкости, е – эксцентриситет, α – угол охвата, d и l диаметр шейки и длина подшипника.
и 
на ротор в соответствии со схемой на рис. 6.
и 
. При этом силу 
