Повышение достоверности прогнозирования состояния подшипниковых узлов шпинделей станков на основе частотно-временного анализа вибрационных сигналов

• Автор: Батищева, Оксана Михайловна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 189 с. : ил.

1. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ. СОСТОЯНИЕ

^ ПРОБЛЕМЫ

1Л. Характеристики качества технологического оборудования

1.2. Влияние качества подшипниковых узлов на выходные параметры машин

1.3. Анализ факторов, влияющих на вибрации подшипников качения

2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ И ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА СИГНАЛА ВИБРАЦИИ

2.1. Анализ спектра вибрации подшипника

2.2. Анализ вибрационных методов и средств контроля и диагностики

Ф подшипников качения

2.3. Частотно-временные методы обработки сигналов

2.4. Свойства и возможности вейвлет-преобразования

2.5. Применение вейвлет-преобразования к модельным сигналам
2.6. Разработка алгоритма вейвлет-преобразования диагностических
сигналов
Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВЫХ УЗЛОВ
3.1. Основные этапы прогнозирования технического состояния подшипниковых узлов по сигналу вибрации
3.2. Формирование системы сбора, обработки и формализованного представления априорной информации
3.2.1. Разработка алгоритма определения параметров модели

развития дефекта подшипников качения
3.2.2. Формирование базы эталонных спектров
3.3. Диагностика состояния подшипникового узла
3.4. Прогнозирование технического состояния подшипникового узла 123 Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОГО МЕТОДА
4.1. Установка для реализации контрольно-диагностических экспериментов по оценке достоверности частотно-временного метода диагностики подшипников по сигналу вибрации
4.2. Анализ результатов измерительного эксперимента
4.2.1. Оценка достоверности частотно-временного метода диагностики состояния подшипников
4.2.2. Сопоставительный анализ классического спектрального и частотно-временного методов идентификации степени развития дефекта подшипников
Выводы по главе
5. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Разработка системы мониторинга, диагностики и прогнозирования состояния подшипниковых узлов
5.2. Практические рекомендации по выполнению мониторинга
и диагностики состояния подшипниковых узлов
5.3. Внедрение результатов исследований
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Обеспечение качества продукции машиностроения является одной из главных задач любого промышленного предприятия. Повышение точности и качества изделий предполагает использование оборудования, технические характеристики которого отвечают поставленным требованиям. Поэтому поддержание и обеспечение в процессе работы необходимых эксплуатационных качеств технологического оборудования является первоочередной задачей. Это, в свою очередь, во многом определяется выбором методов и средств контроля и диагностики состояния узлов технологического оборудования, их характеристик и параметров, в том числе и неразрушающими методами.
Технический прогресс и развитие промышленности связаны с созданием и внедрением гибких производственных систем, автоматизированных систем управления технологическими процессами, многоуровневых систем комплексных испытаний, оперативного контроля и диагностики производственного оборудования.
Задачи промышленного контроля, испытаний и диагностики связаны с необходимостью проведения измерений в рабочих режимах функционирования оборудования. При этом в процессе функционирования сложных технических систем в зависимости от наработки, вида и характера нагрузки в поверхностных слоях трущихся деталей происходят изменения их макро- и микрогеометрии. Это приводит к изменению жесткости подвижных сопряжений и системы в целом, а, следовательно, -к перераспределению упругих деформаций и усилий, действующих на ее отдельные элементы, а также к возникновению дополнительных колебательных нагрузок.
Одним из наиболее ответственных узлов практически любого механизма является подшипник, состояние которого представляет собой

пиковым детектором, то есть самый простой и дешёвый виброизмерительный прибор.
Лучшие разновидности данного метода позволяет выявлять дефекты подшипников качения на достаточно ранних стадиях, начиная примерно с конца первого этапа развития.
Основным недостатком является слабая помехозащищенность метода. Это связано с тем, что установить датчик непосредственно на наружной обойме подшипника практически невозможно - он устанавливается на корпусе механизма. Следовательно, и сигнал вибрации характеризует не только подшипник, но и другие узлы механизма, что в данном случае можно рассматривать как вибрационные помехи. И чем дальше установлен датчик от подшипника и сложнее кинематика самого механизма, тем меньше достоверность метода. Поэтому и использовать метод, в первую очередь, целесообразно тогда, когда датчик можно расположить близко к подшипнику, а также сама кинематика механизма проста, например, подшипниковые узлы различных распределительных устройств в технологическом оборудовании, подшипники вентиляторов и ряд других. Описанный метод реализован в отечественных виброметрах «ПИОН» производства фирмы «ТИК» и «Vibro Vision» производства фирмы «Виброцентр» (г.Пермь) [17, 21].
3. Контроль и диагностика подшипников качения по
спектру вибросигнала.
Для идентификации дефектов и диагностики состояния подшипников используются «обычные» спектры вибросигналов, и в литературе этот метод получил название «метод прямого спектра» [13, 128, 130].
Амплитудные всплески в вибросигнале следуют не хаотично, а с вполне определённой периодичностью или частотой. Причём дефекту на каждом из элементов подшипника (тела качения, дорожки, сепаратор)