Метод контроля шариковых подшипников с учётом виброударного режима

• Автор: Андросова, Елена Борисовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 227 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Понятие удара и анализ процесса соударения элементов шарикового подшипника качения
1.2 Обзор методов диагностирования и контроля подшипников качения
1.3 Анализ методов диагностирования подшипника качения по электрическим параметрам
1.4 Получение информации о возникновении соударений из зоны трения шарикового подшипника качения
1.5 Постановка этапов и задач дальнейшего исследования
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ШАРИКОВОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ
2.1 Рассмотрение двух уровней моделирования: макроуровень, микроуровень.
2.1.1 Подшипник, как система, состоящая из элементов
2.1.2 Статическая модель подшипника
2.1.3 Динамическая модель подшипника
2.1.4 Анализ начального этапа перехода от статического состояния к устойчивому динамическому (разгон)
2.2 Математическое описание удара в подшипнике качения, вызванного глобальными факторами
2.3 Математическое моделирование микропроцессов в зоне трения, приводящих к ударам (микроударам)
2.3.1 Схема возникновения ударов в подшипнике качения
2.3.2 Модель кавитации газов в смазочной плёнке
2.3.3 Модель «микроудара»
2.4 Поиск принципов получения диагностической информации на основе моделирования
2.5 Исследование проскальзывания и ударного взаимодействия, как фрикционного электрического контакта
2.6 Износ подшипника качения
2.7 Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
3.1 Постановка задач
3.2 Разработка метода диагностирования подшипников качения с учётом ударных взаимодействий
3.2.1 Особенности формирования сигнала измерительной информации
3.3 Алгоритм диагностирования
3.3.1 Расчёт необходимых значений частот и сопротивления подшипника качения
3.3.2 Получение сигнала сопротивления с исследуемого подшипника качения
3.3.3 Анализ полученного сигнала сопротивления с диагностируемого подшипника на наличие проскальзывания и виброударного режима по диагностическим параметрам
3.3.4 Анализ частотного спектра сигнала
3.4 Метрологический анализ метода
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
4.1 Цель, задачи и объекты экспериментальных исследований
4.2 Экспериментальное оборудование
4.2.1 Описание подшипников для исследования
4.2.2 Описание экспериментальной установки для исследования
4.2.3 Описание оборудования для исследования
4.3 Экспериментальная проверка метода диагностирования виброударного режима подшипника качения на примере упорного шарикового подшипника качения 8207 ГОСТ
4.3.1 Исследование сигналов сопротивления упорного подшипника качения 8207 ГОСТ 7872-89 без смазочного материала
4.3.2 Исследование сигналов сопротивления упорного подшипника качения 8207 ГОСТ 7872-89 с наличием смазочного материала
4.3.3 Исследование сигналов сопротивления упорного подшипника качения 8207 ГОСТ 7872-89 с наличием смазочного материала с воздушными пузырьками (имитация кавитации)
4.3.4 Исследование сигналов сопротивления и их спектров упорного подшипника качения 8207 ГОСТ 7872-89 с кольцом с заданными параметрами (медное кольцо) со смазочным материалом
4.4 Устройство диагностирования, реализующее разработанный метод
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

В [56, с. 52] при условии работы в жидкостном режиме подшипника качения его электрическую схему замещения представляют в виде емкости. Толщина смазочной плёнки постоянно меняется в зависимости от различных факторов, следовательно, меняется гидродинамическое давление, что влечёт за собой и постоянные изменения ёмкости. Поэтому емкость выступает как диагностический параметр для контроля средней толщины смазочного слоя. Существуют устройства, основанные на измерении ёмкости в подшипнике качения за довольно маленькие промежутки времени описаны в [115, 116].
Электрическую ёмкость, как было сказано выше и отмечено в [117], контролируют только при условии, что подшипник работает в жидкостном режиме. Возникновение виброударного режима практически всегда влечёт за собой повреждения смазочного слоя, что не позволяет применить данный метод.
В работах [56, 60, 66, 102] указано, что в условиях работы подшипника в граничном режиме, электрическую схему замещения часто представляют в виде активного сопротивления или проводимости. Электрическое сопротивление в основном определяется физическими параметрами смазочного материала и толщиной смазочной плёнки. Отмечено в [56, с. 66], что при толщине смазочной пленки 1 мкм, её сопротивление может достигать 107... 1011 Ом, а при микроконтактировании сопротивление подшипника может составить 10'3...103 Ом.
При измерении активной проводимости используют метод среднего тока [56, 60, 118]. Помимо подшипника в цепь включают источник высокостабильного напряжения и измеритель тока, реагирующий на средний ток в цепи. Электрическая проводимость подшипника постоянно изменяется, что подтверждено [118]. Поэтому измерение тока позволяет определить среднее значение проводимости и по этому значению определить толщину смазочного слоя.
Для оценки среднего сопротивления используются метод среднего напряжения. Суть метода заключается в измерении среднего напряжения, снимаемого с подшипника, через который пропускается постоянный ток. В [56, 76] приводится описание метода среднего тока, а также его улучшенные варианты, которые позволяют контролировать состояние смазочного слоя.