Второй способ выбора интервалов между диагностическими измерениями используется при диагностике ротора (линии вала) с подшипниками качения по периодическим измерениям спектров вибрации и их огибающих. В этом случае интервалы между измерениями вибрации бездефектных машин устанавливает пользователь, исходя из имеющейся у него информации о скоростях развития дефектов. Рекомендуемый интервал составляет один - три месяца, но он может быть откорректирован как в меньшую, так и в большую сторону с учетом тех затрат на работы по диагностике, которые пользователь может допустить, а также с учетом периодичности проведения профилактического обслуживания машин.
Если в диагностируемом узле обнаружены изменения состояния, соответствующие появлению одного среднего дефекта, рекомендуемый интервал сокращается в два раза. Изменения, соответствующие появлению двух средних или одного сильного дефекта, приводят к автоматическому снижению рекомендуемого интервала между измерениями еще в 3 раза. В более сложных случаях предлагается либо заменить (отремонтировать) диагностируемый узел, либо, если вероятность аварийного выхода узла из строя не слишком велика, программа сокращает исходный интервал между измерениями в 10 раз. В том случае, когда количества измерений, выбираемых программой для автоматической диагностики, не хватает для постановки диагноза по периодическим измерениям, предлагается произвести повторное измерение через 20% от установленного пользователем интервала для бездефектных машин.
Основной рекомендацией по выбору режима работы машины при диагностике подшипников качения является обеспечение одной и той же скорости ее вращения во время каждого из периодических измерений вибрации. Для диагностики используются только те группы измерений, которые уложились по частоте в диапазоне ±10% от среднего значения. Для многоскоростных машин рекомендуется выбирать тот режим, в котором она работает наиболее продолжительное время, т.е. номинальный режим работы машины. Если пользователь не может обеспечить измерение вибрации подшипниковых узлов в номинальном режиме работы, он может выбрать любой из режимов, в котором условия смазки подшипника укладываются в технические требования, предъявляемые к нормальной работе подшипника качения.
Еще одной рекомендацией по выбору режима работы является отсутствие динамических нагрузок на подшипник от других узлов машины, особенно если эти нагрузки имеют ударный характер. При необходимости пользователю рекомендуется отключать на время измерений те узлы машины, которые могут создать ударные нагрузки на подшипник. Наиболее удобным является режим работы машины без нагрузки на холостом ходу.
Все дефекты, автоматически обнаруживаемые при обработке данных измерений, по глубине делятся на три группы: слабые (I), средние (M) и сильные (S).
Все пороговые значения, используемые для обнаружения, идентификации вида и определения глубины дефекта, задаются пользователем, однако в программе или инструкции по ее использованию всегда приводятся рекомендуемые значения порогов, основанные на имеющихся у разработчиков статистических данных по диагностике подшипников с последующей их визуальной дефектацией.
Величина рекомендуемого порога сильного дефекта составляет 20 дБ над средним уровнем соответствующей составляющей спектра. Рекомендуемое значение порога среднего дефекта в два раза меньше и составляет 10 дБ.
Опыт диагностики различных машин и оборудования позволяет утверждать, что предлагаемые пороговые значения при стабильном режиме работы минимизируют вероятность ошибочных решений, которая является суммой вероятностей пропуска дефекта и ложного срабатывания. При диагностике подшипников качения многорежимных машин оператор может установить более высокие пороги. Если машина непрерывно работает при относительно стабильных внешних условиях (температура, влажность и т.п.), а ее частота вращения и нагрузка не изменяются, значения порогов можно снизить. Это даст возможность обнаруживать дефекты на ранней стадии их развития, но требует принятия индивидуальных решений о продолжении эксплуатации машины, если программой обнаружены сильные дефекты. Дело в том, что к множеству подшипников с сильными дефектами в этом случае программа относит и те, в которых глубина дефекта еще не дошла до аварийно опасных значений.
При диагностике подшипников качения по спектру огибающей задается три пороговых значения для каждого из видов дефектов, за исключением дефектов смазки, для которых, как и в предыдущем случае, задаются пороги сильного и среднего дефектов.
Пороги определяются в величинах (процентах) глубины модуляции для всех дефектов, кроме дефекта смазки, для которого они определяются в приращениях уровня высокочастотной вибрации, измеряемой в дБ виброускорения. Пользователю рекомендуется уточнять исходные пороги сильных дефектов по мере накопления информации об их величине, получаемой при дефектации подшипников во время ремонтов.
В качестве отправных можно рекомендовать значения порогов сильных дефектов, составляющих для дефектов смазки 20 дБ, а для остальных видов дефектов 20% (по глубине модуляции). Пороги средних дефектов определяются автоматически, как среднее значение от порога сильного и слабого дефектов. Для дефектов смазки порог слабого дефекта отсутствует, а порог среднего дефекта составляет 10 дБ. Порог слабого дефекта по глубине модуляции всегда определяется автоматически и зависит от чувствительности диагностической аппаратуры, используемой для выделения слабых гармонических составляющих на фоне случайных составляющих спектра белого шума.
| Вид дефекта | Частота признака | |
| основного | дополнительного | |
| Окатывание неподвижного кольца | fВР | Нет роста ВЧ |
| Неоднородный радиальный натяг | 2kfВР | Нет роста ВЧ |
| Перекос неподвижного кольца | 2fН | - |
| Износ неподвижного кольца | f Н | Рост ВЧ |
| Раковины, трещины наружного (неподвижного) кольца | kfН | Рост ВЧ |
| Износ внутреннего кольца | kfВР | Рост ВЧ |
| Раковины, трещины внутреннего кольца | kfВ | Рост ВЧ, kfВР, k1fВР±k2fВР |
| Износ тел качения и сепаратора | kfС | Рост ВЧ, k(fВР-fС) |
| Раковины, сколы тел качения | 2kfТK | 2k1fТK±k2fС |
| Проскальзывание кольца | kfВР, k> 10 | Рост ВЧ |
| Дефект смазки | Рост ВЧ | Низкий уровень дефектов качения |
Приведем трактовку легенд, использованных в табл. 7.1:
fВР – частота вращения вала; fТК – частота вращения тел качения;
fВ, fН – частота перекатывания тел качения по внутреннему и наружному кольцу соответст-
венно; fС – частота вращения сепаратора; ВЧ – высокочастотная область спектра; k = 1, 2, 3, 4 ... – ряд чисел для обозначения гармоник.
Вопросами диагностики и разработкой специальных комплексов активно занимается фирма АО ВАСТ (С.– Петербург). Разработанные ими комплексы рекомендованы к применению в подразделениях ОАО РЖД. В табл. 7.1 приведен перечень типовых диагностических признаков дефектов, обнаруживаемых и идентифицируемых при диагностике подшипников качения по однократным измерениям спектра огибающей вибрации. Эти признаки можно использовать для распознавания дефекта в случае, если этот дефект единичен, т.е., при условии отсутствия в данное время развитых дефектов в других узлах диагностируемого объекта, например дефектов вала соединительной муфты, зубчатой передачи и т.д.
Обкатывание наружного (неподвижного) кольца подшипника не является дефектом собственно подшипника, а свидетельствует лишь о режиме его работы с повышенной вращающейся нагрузкой на подшипник, снижающем его ресурс. В машинах с горизонтальным валом этот дефект указывает на сильную неуравновешенность ротора или на бой вала.
В машинах с вертикальным валом обкатывание является естественным режимом работы подшипника, не снижающим его ресурс. Признаком этого режима работы подшипника является появление в спектре огибающей вибрации небольшого (до трех-четырех) числа гармонических составляющих вибрации с частотами kfвр, из которых максимальные амплитуды приходятся на 13 гармоники.
Работа подшипника качения в составе роторной машины при наличии в нем дефектов может оказывать влияние на вибрацию и модулирующие ее процессы с частотой вращения сепаратора: