Вибродиагностика подшипников качения (Лабораторная работа № 1), страница 2

Рис1 Подшипник качения:

d_T._K - диаметр тела качения; d_B– внутренний диаметр подшипника; d_H- наружный диаметр подшипника; d_c= (d_H + d_B )/2 – диаметр сепаратора; а - угол контакта тел качения.

Изменение числа контактирующих тел качения влияет на жесткость подшипника, следовательно, на их деформацию под действием силы тяжести, с указанной частотой.

Дефекты изготовления подшипника, такие как овальность и гранность дорожек качения, разномерность тел качения, отклонение их форм от расчетных, например, от сферической, цилиндрической и т.п., приводит, в первую очередь, к колебаниям ротора на низких частотах, так как ось вращения ротора перемещается в направлении действия силы веса, повторяя профиль поверхностей качения.

Так, разномерность тел качения создает вибрацию на частоте вращения сепаратора /_с и кратных ей частотах

Овальность или гранность внутреннего кольца подшипника создает вибрацию на частотах, кратных частоте вращения ротора Kf_BP.

Отклонение формы тел качения от расчетной приводит к увеличению вибрации на частотах, кратных частоте контакта точки тела качения с поверхностями качения внутреннего и наружного колец 2Кf_T._K:

причем из-за прецессии тел качения, а также из-за того, что нагрузка на тела качения изменяется с частотой вращения сепаратора, вибрация на частотах 2 Kf_TK модулирована на амплитуде частотой , т.е. появляются составляющие с частотами:

где К,L=1,2,3...

Дефекты сборки подшипникового узла, такие как перекосы колец подшипника, несоосности валов и излом линии вала сопрягаемых механизмов, радиальный натяг в подшипниках, приводят как к появлению низкочастотных гармонических составляющих вибрации механизма, так и к изменению характера случайной вибрации, а также к появлению периодического изменения ее интенсивности (амплитудной модуляции). Такой дефект, как недостаток или избыток смазки, приводит к росту интенсивности случайных составляющих вибрации.

В области низких частот дефекты сборки вызывают появление следующих гармонических составляющих вибрации:

на частоте 2f_Hпри перекосе наружного кольца подшипника;

на частоте f_Bпри изломе линии вала сопрягаемых механизмов, где

частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу подшипника;

с комбинационными частотами (могут быть любые комбинации из частот, определяемые выражениями (1 )-(5) при радиальном натяге в подшипнике;

на частоте 2f_sпри перекосе внутреннего кольца подшипника, или приводит к росту интенсивности следующих гармонических составляющих вибрации:

на частоте 2/_а/, при перекосе внутреннего кольца подшипника;

на частоте f_Hпри несоосности валов сопрягаемых механизмов.

Случайные составляющие вибрации приобретают амплитудную модуляцию в зависимости от вида дефектов сборки следующими частотами:

-    при перекосе наружного кольца частотой 2/_я;

-    при перекосе внутреннего кольца частотой 2/_в/, и реже частотой 2/_s;

-    при несоосности валов сопрягаемых механизмов частотой f_H(ростом глубины модуляции, так как слабая модуляция есть и в бездефектных подшипниках);

-    при изломе линии валов сопрягаемых механизмов частотой f_BF;

-    при радиальном натяге комбинированными частотами.

Исходные данные

Таблица 1

Обозначение подшипника	dв, мм	dн, мм	dтк, мм	a, о	Z
38205	25.00	47.00	7.94	0.00	13.00
38206	30.00	52.00	7.94	0.00	16.00
38207	35.00	62.00	9.53	0.00	15.00
38208	40.00	68.00	10.32	0.00	15.00
38209	45.00	73.00	10.32	0.00	17.00
38210	50.00	78.00	11.11	0.00	17.00
38212	60.00	95.00	13.49	0.00	17.00
38214	70.00	105.00	12.70	0.00	20.00
38216	80.00	116.00	13.49	0.00	21.00
38216	85.00	125.00	15.88	0.00	19.00

Произведем расчет частот для подшипника 38205.

Частота вращения n = 1500 об/мин или fвр = 25 об/с.

Диаметр сепаратора:           

Гармоническая низкочастотная составляющая:

Частота вращения сепаратора:

Частота контакта точки тела качения с поверхностями качения внутреннего и наружного колец:

Частота излома линии вала сопрягаемых механизмов:

Результаты расчетов для других подшипников сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Обозначение подшипника	fн, Гц	Kfc, Гц	2Kfтк, Гц	fв, Гц
38205	126.660	9.743	23.784	198.340
38206	161.268	10.079	24.062	238.732
38207	150.657	10.044	24.035	224.343
38208	151.667	10.111	24.087	223.333
38209	175.331	10.314	24.235	249.669
38210	175.611	10.330	24.247	249.389
38212	175.511	10.324	24.243	249.489
38214	213.714	10.686	24.473	286.286
38216	226.366	10.779	24.526	298.634
38216	201.581	10.610	24.428	273.419