Cosa sai dei cinque principali metodi di analisi dei cedimenti dei cuscinetti e dei suggerimenti diagnostici? Lascia che ti porti a vederlo oggi.
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Analisi e diagnosi di suoni rotanti anomali
Il rilevamento e l'analisi del rumore di rotazione anomalo è un metodo di analisi che utilizza l'auscultazione per monitorare lo stato di funzionamento del cuscinetto. Gli strumenti comunemente utilizzati sono cacciaviti lunghi con manici in legno o tubi di plastica dura con un diametro esterno di circa 20 mm. Relativamente parlando, l’uso di stetoscopi elettronici per il monitoraggio è più favorevole a migliorare l’affidabilità del monitoraggio. Quando il cuscinetto è in condizioni di funzionamento normali, funziona in modo fluido e vivace senza ristagni. Il suono prodotto è armonioso e privo di rumore. Si può sentire un "ronzio" uniforme e continuo, oppure un "ronzio" più basso. I difetti dei cuscinetti riflessi da suoni anomali sono i seguenti.
(1) Il cuscinetto emette un suono "sibilante" uniforme e continuo. Questo suono è generato dagli elementi volventi che ruotano negli anelli interno ed esterno e comprende suoni irregolari di vibrazioni metalliche indipendenti dalla velocità. Generalmente, la quantità di grasso nel cuscinetto è insufficiente e deve essere rabboccata. Se l'apparecchiatura rimane ferma per troppo tempo, soprattutto alle basse temperature in inverno, i cuscinetti a volte emettono un suono "sfrigolio" durante il funzionamento, dovuto al minor gioco radiale dei cuscinetti e alla minore penetrazione del grasso. Il gioco dei cuscinetti deve essere regolato in modo appropriato e deve essere sostituito un nuovo grasso con una penetrazione maggiore.
(2) Il cuscinetto emette un suono "sibilo" periodico uniforme nel suono "frusta" continuo. Questo rumore è causato da graffi, scanalature e macchie di ruggine sugli elementi volventi e sulle piste dell'anello interno ed esterno. Il periodo del suono è proporzionale alla velocità di rotazione del cuscinetto. I cuscinetti dovrebbero essere sostituiti.
(3) Il cuscinetto emette un suono "chacha" irregolare e irregolare. Questo rumore è causato dalla limatura di ferro, dalla sabbia e da altre impurità che cadono nel cuscinetto. L'intensità del suono è piccola e non ha nulla a che fare con il numero di giri. I cuscinetti devono essere puliti, ingrassati o cambiati l'olio.
(4) Il cuscinetto emette un "fruscio" continuo e irregolare. Questo rumore è generalmente correlato all'accoppiamento lasco tra l'anello interno del cuscinetto e l'albero o all'accoppiamento lasco tra l'anello esterno e il foro del cuscinetto. Quando l'intensità del suono è elevata, è necessario controllare il rapporto di adattamento dei cuscinetti e riparare eventuali problemi in tempo.
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Analisi e diagnosi del segnale di vibrazione
Le vibrazioni dei cuscinetti sono molto sensibili ai danni dei cuscinetti, come sfaldamento, rientranza, ruggine, crepe, usura, ecc., che si rifletteranno nelle misurazioni dei cuscinetti e delle vibrazioni. Pertanto, l'entità della vibrazione può essere misurata utilizzando uno speciale strumento di misurazione delle vibrazioni dei cuscinetti (analizzatore di frequenza, ecc.) e l'anomalia specifica può essere dedotta dalla distribuzione della frequenza. I valori misurati variano a seconda delle condizioni operative del cuscinetto o della posizione di installazione del sensore. Pertanto, è necessario analizzare e confrontare in anticipo i valori misurati di ciascuna macchina per determinare i criteri di giudizio.
Esistono numerose tecnologie di rilevamento e diagnosi dei guasti dei cuscinetti volventi, come il rilevamento dei segnali di vibrazione, l'analisi e il rilevamento dell'olio lubrificante, il rilevamento della temperatura, il rilevamento delle emissioni acustiche, ecc. Tra i vari metodi diagnostici, la tecnologia diagnostica basata sui segnali di vibrazione è quella più utilizzata. Questa tecnologia è divisa in due tipi: metodo diagnostico semplice e metodo diagnostico preciso.
·La diagnosi semplice utilizza vari parametri della forma d'onda del segnale di vibrazione, come ampiezza, fattore di cresta, fattore di cresta, densità di probabilità, coefficiente di curtosi, ecc., nonché varie tecniche di demodulazione per esprimere un giudizio preliminare sul rilevamento per confermare se c'è una colpa;
·La diagnosi di precisione utilizza vari moderni metodi di elaborazione del segnale per determinare il tipo di guasto e la causa del cuscinetto considerato difettoso in una diagnosi semplice.
2.1 Metodo diagnostico semplice
Nel processo di semplice diagnosi dei cuscinetti volventi mediante vibrazione, di solito è necessario confrontare il valore di vibrazione misurato (valore di picco, valore effettivo, ecc.) con un certo standard di giudizio predeterminato e determinare se il valore di vibrazione misurato supera lo standard. Il limite viene utilizzato per determinare se il cuscinetto è difettoso e se è necessaria un'ulteriore diagnosi precisa.
I criteri di giudizio utilizzati per la diagnosi semplice dei cuscinetti volventi possono essere grossolanamente suddivisi in tre tipologie:
(1) Standard di giudizio assoluto: è un valore assoluto utilizzato per giudicare se il valore di vibrazione misurato supera il limite;
(2) Standard di giudizio relativo: la vibrazione della stessa parte del cuscinetto viene misurata regolarmente e confrontata nel tempo. Come standard viene utilizzato il valore di vibrazione quando il cuscinetto è esente da difetti. Si basa sul rapporto tra il valore di vibrazione effettivamente misurato e il valore di vibrazione di riferimento. criteri per fare una diagnosi;
(3) Standard di giudizio per analogia: è uno standard che testa la vibrazione di diversi cuscinetti dello stesso modello sulla stessa parte nelle stesse condizioni e confronta i valori di vibrazione tra loro per il giudizio.
Lo standard di giudizio assoluto è uno standard stabilito in base al metodo di rilevamento prescritto, pertanto è necessario prestare attenzione all'intervallo di frequenza applicabile e il rilevamento delle vibrazioni deve essere eseguito secondo il metodo prescritto. Non esiste uno standard di giudizio assoluto che si applichi a tutti i cuscinetti. Pertanto, gli standard di giudizio assoluti, gli standard di giudizio relativi e gli standard di giudizio per analogia vengono generalmente utilizzati al fine di ottenere risultati diagnostici accurati e affidabili.
La diagnosi semplice comprende principalmente i seguenti metodi:
(1) Metodo di diagnosi del valore di ampiezza
Il valore di ampiezza qui menzionato si riferisce al valore di picco XP, il valore medio
Questo è il metodo diagnostico più semplice e comunemente utilizzato, che viene diagnosticato confrontando il valore dell'ampiezza misurata con il valore indicato nello standard di giudizio.
·Il valore di picco riflette l'ampiezza massima in un determinato momento, quindi è adatto per la diagnosi di guasti con impatto istantaneo come danni da vaiolatura superficiale.
·L'effetto diagnostico del valore medio è sostanzialmente identico a quello del valore di picco. Il suo vantaggio è che il valore di rilevamento è più stabile del valore di picco, ma viene generalmente utilizzato quando la velocità di rotazione è più elevata (ad esempio superiore a 300 giri/min).
·Il valore quadratico medio viene calcolato in media nel tempo, quindi è adatto per la diagnosi dei guasti in cui il valore dell'ampiezza cambia lentamente nel tempo, come nel caso dell'usura.
(2) Metodo diagnostico della densità di probabilità
La curva di densità di probabilità dell'ampiezza di un cuscinetto volvente esente da difetti è una tipica curva di distribuzione normale; ma una volta che si verifica un guasto, la curva della densità di probabilità può essere distorta o dispersa.
(3) Metodo diagnostico del coefficiente di curtosi
Un cuscinetto privo di difetti la cui ampiezza soddisfa la legge di distribuzione normale ha un valore di curtosi di circa 3. Con il verificarsi e lo sviluppo di guasti, il valore di curtosi ha un andamento di cambiamento simile al fattore di cresta. Il vantaggio di questo metodo è che non ha nulla a che fare con la velocità di rotazione, le dimensioni e il carico del cuscinetto ed è adatto principalmente per la diagnosi dei difetti di corrosione da vaiolatura.
(4) Metodo diagnostico del fattore di forma
Il fattore di cresta è definito come il rapporto tra picco e media (XP/X). Questo valore è anche uno degli indicatori efficaci per una semplice diagnosi dei cuscinetti volventi.
(5) Metodo diagnostico del fattore di cresta
Il fattore di cresta è definito come il rapporto tra il valore di picco e il valore quadratico medio (XP/Xrms). Il vantaggio di questo valore per una semplice diagnosi dei cuscinetti volventi è che non è influenzato dalle dimensioni del cuscinetto, dalla velocità e dal carico, né è influenzato dalle variazioni di sensibilità degli strumenti primari e secondari come sensori e amplificatori. Questo valore è adatto per diagnosticare difetti di corrosione da vaiolatura. Monitorando la tendenza al cambiamento dei valori XP/Xrms nel tempo, è possibile prevedere in modo efficace e tempestivo i guasti dei cuscinetti volventi e rifletterne lo sviluppo e la tendenza al cambiamento.
·Quando il cuscinetto volvente non presenta difetti, XP/Xrms è un valore piccolo e stabile;
·Quando il cuscinetto è danneggiato, verrà generato un segnale di impatto e il valore di picco della vibrazione aumenterà in modo significativo, ma il valore quadratico medio non aumenterà in modo significativo in questo momento, quindi XP/Xrms aumenta;
·Quando il guasto continua ad espandersi e il valore di picco raggiunge gradualmente il valore limite, il valore quadratico medio inizia ad aumentare e XP/Xrms diminuisce gradualmente fino a ritornare alle dimensioni senza guasti.
2.2 Metodo diagnostico di precisione
Le componenti della frequenza di vibrazione dei cuscinetti volventi sono molto ricche, comprendendo sia componenti a bassa frequenza che componenti ad alta frequenza, e ogni guasto specifico corrisponde a una componente di frequenza specifica. Il compito della diagnosi di precisione è quello di separare specifiche componenti di frequenza attraverso opportuni metodi di elaborazione del segnale per indicare l'esistenza di specifici guasti. La diagnostica di precisione comunemente utilizzata include quanto segue.
(1) Metodo di analisi del segnale a bassa frequenza
I segnali a bassa frequenza si riferiscono a vibrazioni con frequenze inferiori a 8kHz. Generalmente, i sensori di accelerazione vengono utilizzati per misurare la vibrazione dei cuscinetti volventi, ma la velocità di vibrazione viene analizzata per segnali a bassa frequenza. Pertanto, il segnale di accelerazione deve essere convertito in un segnale di velocità da un integratore dopo essere passato attraverso un amplificatore di carica, quindi passare attraverso un filtro passa-basso con una frequenza di taglio superiore di 8 kHz per rimuovere il segnale ad alta frequenza. Infine bisogna analizzare la componente di frequenza per trovare la frequenza caratteristica del segnale. diagnosi.
(2) Metodo di analisi della demodulazione del segnale a media e alta frequenza
La gamma di frequenza del segnale a frequenza intermedia è 8~20kHz e la gamma di frequenza del segnale ad alta frequenza è 20~80kHz. Poiché l'accelerazione può essere analizzata direttamente per i segnali a media e alta frequenza, dopo che il segnale del sensore passa attraverso l'amplificatore di carica, il segnale a bassa frequenza viene direttamente rimosso da un filtro passa-alto, quindi demodulato e infine viene eseguita l'analisi della frequenza per trovare la frequenza caratteristica del segnale.
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Analisi e diagnosi della temperatura dei cuscinetti
In genere la temperatura del cuscinetto può essere stimata in base alla temperatura esterna alla camera del cuscinetto. È più appropriato se il foro dell'olio può essere utilizzato per misurare direttamente la temperatura dell'anello esterno del cuscinetto. Di solito, la temperatura del cuscinetto inizia ad aumentare lentamente durante il funzionamento del cuscinetto e raggiunge uno stato stabile dopo 1 o 2 ore. La temperatura normale dei cuscinetti varia a seconda della capacità termica della macchina, della dissipazione del calore, della velocità di rotazione e del carico. Se la lubrificazione e l'installazione non sono corrette, la temperatura del cuscinetto aumenterà notevolmente e si verificheranno temperature anormalmente elevate. A questo punto è necessario interrompere l'operazione e adottare le necessarie misure preventive.
Le alte temperature spesso indicano che il cuscinetto è in condizioni anomale. Le alte temperature sono dannose anche per i lubrificanti dei cuscinetti. A volte il surriscaldamento del cuscinetto può essere attribuito al lubrificante del cuscinetto. Se il cuscinetto viene ruotato continuamente per un lungo periodo a una temperatura superiore a 125 gradi, la durata del cuscinetto verrà ridotta. Le cause dei cuscinetti ad alta temperatura includono: lubrificazione insufficiente o eccessiva, impurità nel lubrificante, carico eccessivo, danni ai cuscinetti, gioco insufficiente, attrito elevato causato dai paraolio, ecc.
Pertanto è necessario un monitoraggio continuo della temperatura del cuscinetto, sia che si tratti di misurare il cuscinetto stesso o altre parti importanti. Se le condizioni operative rimangono invariate, qualsiasi cambiamento di temperatura potrebbe indicare un malfunzionamento. La misurazione regolare della temperatura dei cuscinetti può essere effettuata con l'aiuto di un termometro, come il termometro digitale SKF, che può misurare con precisione la temperatura dei cuscinetti e visualizzarla in unità di gradi o Fahrenheit. L'importanza dei cuscinetti fa sì che quando sono danneggiati, l'apparecchiatura si spegne. Pertanto è meglio che tali cuscinetti siano dotati di rilevatori di temperatura. In circostanze normali, i cuscinetti subiranno un aumento naturale della temperatura immediatamente dopo la lubrificazione o la rilubrificazione, che durerà uno o due giorni.
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Analisi e diagnosi dei lubrificanti
Il metodo di analisi dei lubrificanti utilizza la tecnologia di analisi della ferrografia, che è un metodo particolarmente adatto per identificare e prevedere la fatica da rotolamento.
Una parte dell'olio lubrificante del cuscinetto volvente viene estratta come campione d'olio e un campo magnetico ad alto gradiente viene utilizzato per far sì che i corpi estranei solidi contenuti nel campione d'olio che fluiscono attraverso il campo magnetico si depositino proporzionalmente sulla lastra di vetro alle sue dimensioni, in modo da poter osservare la forma, le dimensioni, il colore e il materiale delle particelle di corpi estranei. , in modo da poter identificare chiaramente il tipo di usura, prevedere lo stato di funzionamento della macchina e scoprire in tempo i pericoli nascosti. In linea di principio, la tecnologia ferrografica è mirata principalmente all'identificazione di potenti magneti come l'acciaio, ma ha anche eccellenti capacità di identificazione di metalli non ferrosi come rame, sabbia, materia organica, detriti di guarnizioni e altri corpi estranei.
Quando nel campione di olio compaiono particelle sferiche simili all'acciaio con un diametro compreso tra 1 e 5 μm, è certo che il cuscinetto ha iniziato a sviluppare microfessure da fatica. Quando nel campione di olio compaiono particelle di scheggiatura da fatica con un rapporto lunghezza/spessore di 10:1 e una lunghezza superiore a 10 μm, è iniziata un'usura anomala da fatica nel cuscinetto. Quando la lunghezza è superiore a 100 μm, il cuscinetto ha ceduto.
Il terzo tipo di detriti di fatica sono le scaglie di fatica con un rapporto lunghezza-spessore di 30:1, con una lunghezza compresa tra 20 e 50 μm, e le scaglie spesso contengono cavità. All'inizio della fatica, il numero di tali scaglie aumenterà in modo significativo, il che, insieme alle particelle sferiche, può essere un segno dell'inizio della fatica.
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Rilevazione emissioni acustiche
Il principio della tecnologia di rilevamento delle emissioni acustiche è che quando un materiale viene deformato o fessurato a causa di forze esterne o interne, il fenomeno del rilascio di energia di deformazione sotto forma di onde elastiche è chiamato emissione acustica.
La tecnologia che utilizza strumenti per rilevare e analizzare i segnali di emissione acustica e utilizzare i segnali di emissione acustica per dedurre la fonte dell'emissione acustica è chiamata tecnologia di rilevamento delle emissioni acustiche. Utilizza il fenomeno per cui le particelle all'interno del materiale rilasciano energia di deformazione sotto forma di onde elastiche a causa del movimento relativo per identificare e comprendere il materiale. o stato interno della struttura.
I segnali di emissione acustica includono il tipo burst e il tipo continuo. Il segnale di emissione acustica burst è costituito da impulsi diversi dal rumore di fondo e separabili nel tempo; i singoli impulsi del segnale di emissione acustica continua sono indistinguibili. Infatti, i segnali di emissione acustica continua sono composti anche da un gran numero di piccoli segnali burst, ma sono troppo densi per essere distinti.
Quando i cuscinetti volventi non funzionano correttamente si possono generare segnali di emissione acustica sia improvvisi che continui. Il movimento relativo tra le superfici di contatto dei componenti del cuscinetto (anello interno, anello esterno, elementi volventi e gabbia), la sollecitazione da contatto hertziana causata dall'attrito e le crepe superficiali, l'usura, le rientranze, ecc. causate da cedimento, sovraccarico, ecc. Guasti quali scanalature, occlusioni, rugosità superficiale causata da scarsa lubrificazione, bordi duri della superficie causati da particelle di contaminazione del lubrificante e corrosione per vaiolatura causata dalla corrente che passa attraverso il cuscinetto produrranno improvvisi segnali di emissione acustica.
I segnali di emissione acustica continua provengono principalmente da guasti globali causati dall'usura ossidativa sulla superficie del cuscinetto causata da scarsa lubrificazione (come guasto del film di olio lubrificante, infiltrazione di contaminanti nel grasso), temperature eccessive e frequenti guasti locali dei cuscinetti. Questi fattori provocano un gran numero di eventi di emissione acustica improvvisi in un breve periodo di tempo, generando così segnali di emissione acustica continua.
Durante il funzionamento di un cuscinetto volvente, il suo cedimento (sia esso un danno superficiale, una rottura o una rottura per usura) provocherà un impatto elastico sulla superficie di contatto e produrrà un segnale di emissione acustica. Questo segnale contiene ricche informazioni sull'attrito, quindi l'emissione acustica può essere utilizzata per monitorare e diagnosticare i cuscinetti volventi.
