Вибрация подшипников

Шум и вибрация – признаки, которые свидетельствуют о неисправности оборудования. Появление вибрации – повод как можно скорее обратиться к специалисту, чтобы тот проверил работоспособность механизма. Как определить уровень вибрации, которая возникла на подшипнике?

Среди причин, по которым появляется вибрация – разбалансировка, брак подшипника, трещины, дефекты механики, несоосность вала, изгибы корпуса, зазоры и износ креплений.

Вибрации бывают двух видов:

• Радиальные вибрации определяются как вибрации жёстко закреплённого наружного кольца подшипника в радиальном направлении при вращающемся внутреннем кольце. При испытании радиальные подшипники нагружают радиальной силой, а радиально- упорные подшипники нагружаются осевой силой.
• Осевые вибрации определяют, как вибрации жёстко закрепляют внутреннее кольцо в осевом направлении при свободном вращении наружного кольца. Сам подшипник при испытании получает осевую нагрузку.

Виды колебательных сил

В роторных машинах, которые работают в номинальном режиме, источниками вибрации являются колебательные силы периодического, случайного и ударного характера. Колебательные силы возникают по нескольким причинам — неточности изготовления и сборки деталей или сборки узлов и машины, дефицит смазки или её несоответствие, дефекты деталей и узлов, возникшие в процессе эксплуатации и другие. В результате воздействия отдельных колебательных сил и их комбинаций, возникают вибрации, обладающие характерными частотными спектрами.

Колебательные силы, возникающие в машинах, различаются природой возникновения и делятся на:

• Центробежные силы возникают в результате дисбаланса вращающихся деталей;
• Кинематические силы – следствие движения тел по неровным поверхностям;
• Ударные силы — результат упругого соударения движущихся тел;
• Параметрические силы появляются из-за изменений во времени жёсткости тел в направлении действия постоянной силы;
• Силы сухого трения возникают по причине дефицита смазочных материалов.

Кроме колебательных сил, вибрации в роторных машинах могут быть вызваны силами аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного характера.

Приборы для измерения вибрации

Для контроля появления вибрации в подшипниках используют компактные приборы контроля – виброручки и виброметры. С их помощью оценивают состояние механизмов и их деталей. Виброручка определяет виброускорение, виброскорость и температуру. По этим параметрам оценивается уровень вибрации подшипников качения и их пригодность к дальнейшей эксплуатации. В последнее время распространены специализированные приложения для смартфонов, которые, используя встроенный в устройства акселерометр, превращают его в виброметр.

Виброанализаторы, в отличие от виброручек и виброметров, предлагают намного больший набор функций и возможностей. С их помощью преобразовывается функция вибрации подшипника от времени в функцию вибрации от частоты. Вкупе с информацией о конструкции и размере подшипника, эта спектральная характеристика диагностирует устройства, устанавливает характер неисправности и на основе этого ремонтируется.

Для непрерывного мониторинга уровня вибрации на корпус подшипников устанавливают датчики. При превышении заданного порога датчики сигнализируют об этом либо световым сигналом, либо отправляют сообщение по беспроводной сети в систему мониторинга. Такие датчики высокочувствительны, чётко обнаруживают и измеряют уровень вибрации. У данных устройств низкая стоимость и это их преимущество. Благодаря использованию датчиков вибрации можно заблаговременно обнаруживать неисправности и предотвращать аварийные ситуации, которые приводят к выходу механизмов из строя и простою оборудования.

Значительный уровень вибрации обнаруживаются человеком без применения специальных датчиков. Если вы почувствовали такую вибрацию, уровень достиг критического и подшипник придётся менять на новый. Чтобы не допускать такого состояния, регулярно проверяйте подшипник с помощью виброметра. Приборы объективно оценивают общее состояние оборудования, определяют виброскорость и уровень вибрации. Измерители вибрации – это многофункциональные приборы, дающие полную картину состояния оборудования и его деталей. Спектральная характеристика зависит от функции вибрации, времени и частоты. Зная спектр, размер подшипника, его тип и особенности, проводится подробная вибродиагностика. Вибродиагностика избавляет от небольших отклонений, корректирует работу и нейтрализует незначительную вибрацию, которую невозможно определить без использования специальных приборов. Устранение причины вибрации и шума предотвращает крупные поломки и выход из строя. Специализированные приборы позволяют сэкономить на ремонте и замене деталей оборудования, отследить динамику качества и вовремя обнаружить поломку. Расходы на техобслуживание снижаются, прибор быстро окупается и повышает качества производства.

Вибрации подшипника качения

Колебательные силы, производимые вращающимся нагруженным подшипником качения, бывают нескольких видов:

• Силы трения;
• Кинематические и ударные или импульсные силы;
• Параметрические силы.

На частоты гармонических составляющих вибрации подшипника качения влияют частоты вращения его деталей и комбинация этих частот. В результате их воздействия между деталями подшипника возникают гармонические колебательные силы, которые вызывают вибрацию ротора и всей машины. Помимо гармонических составляющих вибрации в подшипниках наблюдаются случайные компоненты, обусловленные силами трения. Если в подшипнике отсутствуют дефекты, силы трения в нём постоянны и мощность случайной вибрации остаётся постоянной. Дефекты, влияющие на силы трения, подвергают мощность случайной вибрации модуляции. Из-за неисправности в подшипниках возникают ударные силы, которые влияют на возникновение ударных составляющих вибрации.

Вибрации подшипника скольжения

Основным источником вибраций в подшипниках скольжения являются силы трения и ударные силы. Гармонические составляющие вибрации зависят от неровностей шейки вала и наблюдаются на гармониках оборотной частоты fоб. Автоколебания ротора в подшипнике вызывают гармоническую вибрацию с частотами, кратными частоте автоколебаний ротора ~0,5 fоб. Силы трения в подшипниках скольжения больше, чем в подшипниках качения. Поэтому мощность возбуждаемой в них случайной вибрации гораздо меньше, чем в подшипниках качения. Ударные составляющие в бездефектных подшипниках отсутствуют и появляются лишь при дефиците смазки. Наибольший скачок мощности вибрации происходит при сухих ударах. В результате этого смазочный слой разрывается, а шейка вала задевается о поверхность вкладышей подшипника.

Для определения неисправности оборудования, приходится останавливать его работу и разбирать устройство. Чтобы исключить эти трудоёмкие операции из процесса диагностики и не останавливать процесс, используют вибрационную диагностику подшипников. С её помощью выявляют даже скрытые поломки оборудования и прогнозируют срок безотказной работы. На необходимость срочного технического обслуживания указывает ощутимая вибрация, которая при работе исправных подшипников отсутствует. Неполадки, связанные с подшипниками, приводят к выходу оборудования из строя и травмам персонала. Вибрация в подшипниках возникает вследствие расцентровки, разбалансировки, появления зазора под опорой, изгиба валов, ослабления креплений, дефектов подшипников и механических передач.

Вибрация в дисбалансе ротора

Центробежная сила, возникающая в роторе в результате его статического дисбаланса, выражается формулой: f=emω2, где e — эксцентриситет, m — масса ротора, w — частота вращения ротора. Под действием этой силы, в валу ротора появляется вибрация с такой же частотой, и он прогибается. Вместе с ростом частоты вращения увеличивается прогиб ротора. После прохождения частоты резонанса — ωрез1, ротор переходит в режим автобалансировки. Скорость вращения ротора на частоте резонанса ωрез называется первой критической. Те роторы, вращение которых происходит с частотой ω≤0,75ωрез1 считаются жёсткими, а те, что вращаются на более высоких частотах — гибкими. Кроме статического дисбаланса, в роторе возникает монетная неуравновешенность. Из-за этого ротор изгибается в форме волны. Жёсткость вала при изгибе такой формы значительно больше и частота резонанса ωрез2 в 3-4 раза выше частоты ωрез1. Скорость вращения ротора на частоте резонанса ωрез2 называется второй критической скоростью вращения. Если уровень вибрации дисбаланса ротора выше нормируемых значений, необходимо провести 2-х или 4-х плоскостную балансировку ротора в собственных опорах.

Купить подшипники можно в интернет-магазине “Промышленная Автоматизация”.

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.