Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по данным об их виброактивности с учетом фактического ресурса Российский патент 2020 года по МПК G01M13/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам оценки и прогнозирования технического состояния подшипниковых узлов машин и механизмов по параметрам их вибрации.

Известен способ прогнозирования остаточного ресурса (патент РФ на изобретение №2659867 от 04.07.2018 г. «Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по данным об их виброактивности»), заключающийся в том, что, измеряя общий уровень виброускорения подшипникового щита, характеризующий техническое состояние подшипников качения, отличающийся тем, что в результате перевода общего уровня виброускорения в коэффициент виброперегрузки, который связан с остаточным ресурсом подшипников качения экспериментальной зависимостью:

где Т_ост - остаточный ресурс подшипника качения;

r - показатель степени (r=3 для шарико и r=3,33 для роликоподшипников);

К_п - коэффициент виброперегрузки [1], (Щубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л., Энергия, 1974), определяется по формуле:

где А - амплитуда виброускорения, м/с²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

L_к - уровень виброускорения подшипникового щита, дБ (децибелах).

Таким образом, прогнозирование остаточного ресурса подшипников качения с использованием зависимости (1) позволяет повысить эффективность прогнозирования [1] (Патент РФ на изобретение №2659867 от 04.07.2018 г. «Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по данным об их виброактивности». Приоритет от 16.09.2016 г.).

Однако проведенные авторами экспериментальные исследования зависимости (1) показали, что фактический ресурс подшипников качения Т_фак не учитывается и это является недостатком данного способа.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по зависимости (1) путем учета их фактического ресурса Т_фак.

Сущность данного способа прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения, заключающийся в том, что, измеряя общий уровень виброускорения подшипникового щита, характеризующего техническое состояние подшипников качения, повышается эффективность прогнозирования в результате перевода общего уровня виброускорения в коэффициент виброперегрузки, который связан с остаточным ресурсом подшипника эмпирической зависимостью (1) с учетом его фактического ресурса Т_фак:

Поставленная техническая задача достигается тем, что в условиях эксплуатации подшипникового узла измеряют любым виброметром (ВШВ-003) общий (интегральный) коэффициент виброперегрузки (К_п) подшипникового щита и по зависимости (3) с учетом фактического ресурса Т_фак определяют остаточный ресурс подшипников качения, имеющих расчетный (по формуляру на механизм) ресурс Т=10…12 тыс. час (что характерно для большинства машин и механизмов).

Анализ известных решений, относящихся к способам прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения показал, что технических решений, содержащих ту же совокупность существенных признаков, что и заявляемый способ, не обнаружено. Этот факт позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Анализ выявленных существенных отличительных от прототипа признаков показал, что такие или сходные с ним признаки с проявлением тех же свойств, которые они проявляют в заявляемой совокупности, в известных технических решениях не обнаружены, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ соответствует критерию "существенные отличия".

Заявляемая совокупность существенных признаков позволяет получить новый более высокий результат, выражающийся в повышении эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения.

Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения осуществляется следующим образом.

а) Известно, что в механизме установлены новые подшипники:

- измеряют общий уровень виброускорения L_к (с помощью любой серийно выпускаемой виброаппаратуры, например, ВШВ-003) и по формуле (2) находят коэффициент К_п;

- по формуле (3) определяют остаточный ресурс подшипника;

- по истечению начального периода приработки (не менее 48 часов) подшипников производят замену смазки. Вновь измеряют L_к и по формуле (3) уточняют ресурс (как правило, уровень L_к и уменьшается (за счет приработки тел и дорожек качения и замены смазки, в которой имеются частицы металла), а остаточный ресурс подшипника увеличивается);

- периодически в процессе эксплуатации измеряют L_к и уточняют остаточный ресурс подшипника. Периодичность измерения текущих L_к рекомендуется выбирать как 0,5Т_ост;

- если по мере наработки подшипника уровни виброускорения подшипникового щита механизма увеличились более чем на 6 дБ, т.е. в два раза (что показывает об ухудшении их технического состояния), то производят замену смазки в подшипнике (или устраняют другие причины) и вновь измеряют L_к и уточняют остаточный ресурс по формуле (3) и т.д.

б) Фактический ресурс подшипника Т_фак неизвестен:

- заменяют смазку в подшипниках и измеряют L_к, по которому определяют остаточный ресурс. При этом устанавливают Т_фак выбирают приблизительно. Если величина остаточного ресурса меньше необходимого значения, то производят замену подшипника.

Таким образом, измеряя в процессе эксплуатации подшипников машин и механизмов уровень виброускорения, уточняют их остаточный ресурс с учетом изменения динамики процесса разрушения (износа) и влияния эксплуатационных факторов.

Предложенный способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения позволяет:

- просто и однозначно прогнозировать остаточный ресурс подшипников качения (имеющих расчетный ресурс Т=10…12 тыс. час);

- осуществлять долгосрочный и краткосрочный прогноз остаточного ресурса (все зависит только от состояния подшипника и условий их эксплуатации);

- учитывать эксплуатационные факторы, влияющие на остаточный ресурс, предпринимать необходимые меры по уменьшению виброактивности подшипников - тем самым увеличивать их ресурс;

- изготавливать специальные портативные вибродиагностические приборы для прогнозирования остаточного ресурса;

- повысить эффективность технического обслуживания и ремонта.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ содержит операцию измерения общего уровня виброускорения подшипникового узла с последующим переводом его в коэффициент виброперегрузки. Прогноз остаточного ресурса подшипника осуществляется по зависимости, связывающей ресурс с коэффициентом виброперегрузки, величина которого зависит от технического состояния подшипника, условий эксплуатации, качества изготовления и сборки механизма, а также с учетом их фактического ресурса. Технический результат заключается в повышении эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения с учетом их технического состояния, эксплуатационных факторов, влияющих на ресурс и фактического ресурса.

Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения машин и механизмов, заключающийся в том, что измеряют общий уровень виброускорения подшипникового щита, отличающийся тем, что при этом находят коэффициент Кп согласно

, где

А - амплитуда виброускорения, м/с²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Lк - уровень виброускорения подшипникового щита, дБ (децибелах),

затем согласно

, где

Тост - остаточный ресурс подшипника качения;

Тфак - фактический ресурс подшипника на момент измерения Кп;

r - показатель степени (r=3 для шарико- и r=3,33 для роликоподшипников),

определяют остаточный ресурс, причем в дальнейшем периодически в процессе эксплуатации измеряют Lк и уточняют остаточный ресурс подшипника, и в случае, если величина остаточного ресурса меньше необходимого значения, то производят замену подшипника.