Jak se diagnostikuje hluk ložisek?

Spolu s izolací vinutí závisí výkon elektrických strojů na technickém stavu ložisek. Poškození nebo nadměrné opotřebení ložisek vede nejčastěji ke kontaktu rotoru s aktivní ocelí statoru a k poruše elektrického stroje. Údaje z průzkumu technického stavu ponorných elektromotorů vstupujících do velkých oprav tedy naznačují, že až 16 % elektromotorů musí být vyřazeno z důvodu poškození aktivních ocelových zubů opotřebením radiálních ložisek.

Opotřebení ložisek také negativně ovlivňuje výkon a energetické vlastnosti elektrických strojů. S opotřebením ložisek se zvyšuje nerovnost vzduchové mezery, což vede ke zvýšení vibrací a doby zrychlení elektromotorů; zvýšený prokluz elektromotorů; ztráty v oceli a dodatečné ztráty; zvýšení zahřívání v oblasti nejmenší mezery, a co je nejdůležitější, zvýšení jednostranné magnetické přitažlivosti, což zase vede k dodatečnému zatížení a zrychlení procesu opotřebení ložisek.

Provozní zkušenosti ukazují, že diagnostikou a rychlou výměnou ložisek můžete výrazně snížit počet poruch a prodloužit životnost elektrických strojů před opravou a mezi opravami.

Pro diagnostiku ložisek elektrických strojů bylo vyvinuto několik metod, ale bohužel ne všechny vyhovují potřebám provozní praxe.

Akustické sledování technického stavu ložisek je široce využíváno pro hromadnou kontrolu ložisek. Centrální konstrukční kancelář ložiskového průmyslu (Moskva) proto vyvinula řadu stojanů založených na měření akustických charakteristik ložisek. Podobné stánky vznikly i v zahraničí. Tyto stojany se používají k ovládání ložisek ve výrobních závodech.

Metody sledování technického stavu ložisek založené na měření parametrů vibrací jsou extrémně obtížně použitelné v diagnostice elektrických strojů na místě vzhledem k tomu, že vibrace, ke kterým dochází v ložiskových jednotkách, nejsou způsobeny pouze technickým stavem ložisek ( vůle, přítomnost maziva apod.), ale především – nevyváženost rotujících částí, vibrace základu nebo pracovního mechanismu, ke kterému je elektrický stroj připojen. Kromě toho mohou být vibrace elektromotorů způsobeny také zlomy ve zkratovaných tyčích vinutí rotoru.

Metody založené na měření strukturálního šumu, stanovení distribučního zákona amplitudy hluku a korelační funkce jsou také obtížně aplikovatelné v praxi a neposkytují požadovanou přesnost, protože amplitudové hodnoty spektra interferenčního hluku v průmyslových prostorách výrazně překračují amplitudové hodnoty spektra hluku ložisek elektromotoru. Je třeba také poznamenat, že hlukové spektrum ložisek do značné míry závisí na konstrukci ložiskové sestavy, čistotě a množství maziva v ložisku.

Zařízení pro sledování ložisek sleduje přítomnost maziva v ložiscích. Princip řízení je založen na měření elektrického odporu vrstvy maziva v ložiskách. Zařízení se skládá z elektrického obvodu, ve kterém jsou sériově zapojeny ohmmetr, napájecí zdroj a testované ložisko. Při nedostatečném množství maziva v ložiskách klesá odpor mezi valivými tělesy a kroužky a ohmmetr indikuje narušení mazacího režimu ložisek. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost odpojení elektromotoru od pracovního stroje za účelem vyloučení ložisek a jiných částí pracovního stroje nebo mechanismu z měřicího obvodu. Navíc vzhledem k tomu, že na hřídeli elektrického stroje jsou instalována dvě ložiska, tato metoda neumožňuje individuální sledování každého ložiska zvlášť.

Metoda pro stanovení radiálních vůlí v ložiskách bez demontáže elektromotorů poskytuje přesné měření vůlí v každém ložisku bez demontáže elektromotoru z pracovního stroje nebo mechanismu. Je třeba poznamenat, že radiální vůle v ložiskách je hlavním parametrem charakterizujícím jejich technický stav. Metoda je založena na použití sekcí statoru s vinutím jako elektromagnetu, který přitahuje rotor v určitých radiálních směrech a měření pohybu hřídele rotoru v bezprostřední blízkosti ložisek.

Rýže. 25. Kruhová schémata umístění fázových cívek asynchronních elektromotorů pro 3000, 1500 (a) a 950 (b) synchronní otáčky.

Na Obr. Obrázek 25 ukazuje rozložení cívek jedné fáze elektromotorů při 3000 a 1500 (obr. 25, a), stejně jako při 950 (obr. 25, b) synchronních otáčkách. Pokud uděláte odbočku z drátu mezicívkového spojení (svorka C0) a přivedete na svorky C1-C0 střídavé nebo stejnosměrné napětí, pak vznikající elektromagnetická síla Pb přitáhne rotor směrem nahoru. Pokud je na svorky C4-C0 přivedeno napětí, pak přitažlivá síla P₂ bude působit v opačném směru a stáhne rotor dolů. Střídavým přiváděním napětí na jednu a druhou dvojici svorek lze rotor a hřídel posouvat nahoru nebo dolů paralelně s vrtáním statoru. V tomto případě bude přitažlivá síla rovnoměrně rozložena po délce rotoru.

Vzhledem k tomu, že pohyb hřídele rotoru je omezen mezerami v rozměrovém řetězci „ložisko hřídele rotoru – štít ložiska“, bude velikost pohybu hřídele v bezprostřední blízkosti ložisek rovna celkovému hodnota mezer výše uvedeného řetězce. Změřením velikosti pohybu hřídele vzhledem k ložiskovým štítům můžete určit celkovou mezeru ve výše uvedeném rozměrovém řetězci.

Velikost pohybu hřídele rotoru lze měřit pomocí lineárních snímačů posuvu nebo číselníkových indikátorů. Snímače nebo indikátory s měřicími tyčemi se instalují na hřídel motoru a pomocí elektromagnetického nebo mechanického rychloupínače se montují na pouzdro. V tomto případě musí být měřicí tyče snímačů kolmé k povrchu hřídele.

Rýže. 26. Závislost proudu potřebného k přitažení rotoru ke statoru na velikosti vzduchové mezery v místě cívek elektromotoru při přivádění střídavého proudu do cívek:
1-950 min-1, 2-3000 min-1; 3 – 1500 min -1) a stejnosměrný proud (4 – 950 min -1, 5 – 3000 min -1, 6 – 1500 min -1.

Na Obr. Obrázek 26 ukazuje závislost proudu potřebného k přitahování rotoru ke statoru na vzduchové mezeře b v místě vinutí fázové cívky, která slouží k přitahování. Z obrázku je patrné, že při použití stejnosměrného napětí k přitahování rotoru je hodnota proudu v cívkách elektromotoru potřebná ke zvednutí rotoru přibližně třetinová hodnoty střídavého proudu, a proto se doporučuje použít stejnosměrný proud. při měření vůlí ložisek elektrických strojů.

Experimentální data naznačují, že když cívkami vinutí asynchronních elektromotorů prochází stejnosměrný proud rovný jmenovitému proudu, přitažlivá síla rotoru ke statoru překročí hmotnost rotoru 8 až 35krát, v závislosti na poloze. rotoru vzhledem ke statoru a umístění cívek vinutí.

Rýže. 27. Závislost přitahovací síly rotoru ke statoru na velikosti stejnosměrného proudu ve fázové cívce elektromotoru A02-41-6 (3 kW, 960 min -1, jmenovitý proud 7,1 A).

Na Obr. Obrázek 27 ukazuje křivky přitahovací síly rotoru ke statoru na proudu procházejícím cívkou statorového vinutí elektromotoru A02-41-6. Obrázek ukazuje, že v nejnepříznivějším případě, kdy je mezera maximální možná (b = 1), s proudem procházejícím cívkou rovným jmenovitému proudu elektromotoru, je přitažlivá síla 165 kgf (1620 N) a s proudem rovným 0,3 z nominálních 12 kgf (118 N), tj. výrazně převyšuje hmotnost rotoru. V souvislosti s výše uvedeným se při diagnostice ložisek používá stejnosměrný proud, který je 25-30% jmenovitého proudu elektromotoru.

Radiální vůle ložisek elektromotoru nesmí překročit přípustné hodnoty uvedené v tabulce níže.

Jmenovité, při diagnostice přípustné mezní hodnoty radiálních vůlí ložisek elektromotoru

Kromě přípustných hodnot jsou v tabulce uvedeny jmenovité a mezní hodnoty radiálních vůlí v ložiskách, jejichž údaje jsou nutné pro stanovení zbytkové životnosti ložisek.

Společnost VNIIVID vyvinula přenosné zařízení KI-6411 pro diagnostiku ložisek bez demontáže elektromotorů. Konstrukce zařízení je založena na metodě stanovení radiálních vůlí v ložiskách měřením pohybu hřídele elektromotoru při přitahování rotoru ke statoru vlivem elektromagnetických sil. Zařízení se skládá z napájecího zdroje a měření. Zdroj obsahuje transformátor a usměrňovací prvky, které napájejí cívky statorového vinutí elektromotorů pro pohyb rotorů v daných směrech. Na předním panelu přístroje je ampérmetr pro sledování proudu ve vinutí statoru elektromotorů, spínačů, spínačů a signálních světel. K měření pohybu hřídele se používají číselníkové úchylkoměry 05205 ​​a zařízení model 217 s indukčními snímači.

Vzhledem k tomu, že konstrukce elektromotorů není vhodná pro montáž jakýchkoli zařízení na jejich pouzdro, jsou součástí zařízení držáky indikátorů a snímačů. Pomocí držáků se měřící tyče indikátorů nebo snímačů dráhy instalují na hřídel elektromotoru, případně na spojovací polovinu elektromotoru s pracovním strojem.

Protože krátké konce hřídelí elektromotoru často nevyčnívají za ložiskový štít, je zařízení vybaveno pákovým nástavcem pro měření vůlí ložisek. Prodlužovací noha se instaluje na povrch středícího otvoru hřídele. Na druhém konci nástavce je instalována měřicí tyč indikátoru nebo snímače dráhy.

K zařízení jsou připojeny cívky vinutí fáze statoru elektromotoru, pomocí kterých se pohybuje rotor. Na těle řízeného elektromotoru jsou instalovány mechanické držáky snímačů, v případě potřeby je na krátkém konci hřídele instalován nástavec. Indikátory nebo snímače posuvu jsou na držáku namontovány tak, že jejich měřicí tyče se dotýkají povrchu obou konců hřídele (plocha dlouhého konce hřídele a prodloužení hřídele) a podélná osa se shoduje se směrem pohybu hřídele. rotor. Přepínač měření mezery je umístěn v poloze odpovídající měření mezery v jednom z ložisek elektromotoru, například ze strany dlouhého konce hřídele. Přivedením proudu do statorové fázové cívky umístěné ve spodní části elektromotoru nastavte stupnici indikátoru nebo ručičku měřicího zařízení do nulové polohy a poté, po přivedení proudu do horních cívek, hodnotu vůle v ložisko se měří na stupnici indikátoru nebo zařízení. Hodnota mezery ve druhém ložisku se určí obdobně.

Navíc k tématu:

• Sledování stavu komutátoru a sběracích kroužků
• Zjištění technického stavu kartáčového mechanismu
• Diagnostika zkratovaných vinutí rotoru bez demontáže elektromotorů
• Diagnostika zkratovaných vinutí rotoru demontovaných elektromotorů
• Zjišťování technického stavu ložisek bez jejich demontáže z hřídelí elektrických strojů
• Zjišťování technického stavu ložisek demontovaných z hřídelí elektrických strojů
• Zjišťování technického stavu magnetických obvodů elektrických strojů

Ložisko je nezbytnou součástí každého zařízení. Hlavní funkcí tohoto prvku je podpora rotujících hřídelí, snížení tření a zajištění hladkého pohybu. Proto musíte tyto díly pravidelně kontrolovat a ujistit se, že jsou v dobrém stavu. Pokud ložisko vydává hluk, klepe nebo vydává jiné neobvyklé zvuky, může to znamenat poruchu. Podívejme se na tuto problematiku podrobněji.

Proč jsou ložiska hlučná?

Pokud si náhle všimnete, že části začnou vydávat určitý hluk, když je zařízení v provozu, znamená to přítomnost určitých problémů. Nejčastěji je hluk slyšet, pokud dojde k poškození drah nebo valivých těles ložisek (úlomky, škrábance, nerovnosti) – z tohoto důvodu prvky produktu při rotaci chrastí nebo odskakují. Nejčastější příčinou klepání a hučení je znečištění. Při montáži ložisek se do konstrukce mohly dostat nečistoty a prach. Částice zachycené na oběžné dráze způsobují poškození při používání součásti. Když zařízení pracuje v silně kontaminovaném prostředí, může dojít k poškození těsnění a štítů během mazání ložiska. Z tohoto důvodu nemohou plně plnit funkce ochrany proti vnikání cizích částic. Existuje také možnost, že částice nečistot přilnou k mazacímu lisu a během domazávání se dostanou dovnitř mechanismu a poté proniknou do kroužků ložisek. Jak se otáčí, vytváří škrábance a drsná místa, což způsobuje hluk, který slyšíte.

Co dělat, když ložisko klepe

Když se klepání nebo chrastění během činnosti mechanismu jasně odliší od ostatních zvuků, pak to s vysokou mírou pravděpodobnosti znamená, že součást velmi brzy selže. Proto se doporučuje jej co nejdříve vyměnit. Přidání maziva pomůže dočasně snížit hluk – může se dokonce zdát, že problém je již vyřešen. To je ale pouze maskování poruchy, která se později projeví v celé své kráse – například zaseknutím nebo úplným zničením ložiska. Samozřejmě existuje pokušení jednoduše vyměnit součást a pokračovat v práci. Ale stojí za zvážení, že je důležité nejen provést výměnu, ale také určit příčinu poruchy. Tato analýza vám pomůže identifikovat základní problém. Poté můžete přijmout opatření, která zabrání tomu, aby se to opakovalo a způsobilo další poruchu.

Jak zabránit klepání ložisek

1. Vyberte vhodné nástroje pro instalaci. Poté můžete ložiska nainstalovat podle všech pravidel, aniž byste je poškodili.
2. Vyberte si kvalitní lubrikant. Důležitý je i způsob mazání dílů, protože je důležité nedeformovat těsnění a nevnášet do výrobku cizí částice, prach a nečistoty.
3. Ujistěte se, že používáte nejúčinnější těsnicí řešení, které nejlépe vyhovuje vaší aplikaci.
4. Pravidelně provádějte teplotní a vibrační analýzu provozního ložiska. Taková opatření vám umožní sledovat jeho stav a předvídat okamžik, kdy může součást selhat.

Výběr ložisek s nízkou hlučností

Při výběru takových dílů byste měli věnovat pozornost povrchové úpravě těles a oběžných drah – musí být nejvyšší kvality. Při výrobě nízkohlučných prvků je kladen hlavní důraz na kuličky a opěrné kroužky. Pečlivá kontrola se provádí tak, aby byly vytvořeny absolutně rovnoměrné komponenty.

Stupeň plynulosti a tichosti produktu můžete zkontrolovat pomocí akcelerometru. Tento přístroj měří vibrace na vnějším kroužku, zatímco vnitřní kroužek se otáčí rychlostí 1800 ot./min.

Použití speciálního nízkohlučného maziva také pomůže snížit úroveň cizích zvuků. Díky svému speciálnímu složení, které neobsahuje velké částice, zajišťuje tichý chod ložiska.

Pravidelná kontrola stavu dílů pomůže včas identifikovat a vyřešit problém a také zabránit jeho výskytu v budoucnu.