Определение дефекта подшипника насоса по временным сигналам
Недавно у нас произошло радостное событие - наш приборный парк (КВАРЦ, ТОПАЗ, АГАТ-М) пополнился долгожданным Leonova Diamond от SPM Instrument. Прибор, вкупе с программным обеспечением Condmaster Ruby, дает возможность проводить полноценный анализ по временным сигналам. Дефект подшипника на одном из насосов не заставил себя ждать и появился повод поработать с временными сигналами.
На одном из этапов борьбы ремонтников с дефектами муфты и кривым валом вертикального насоса ХП45/54-2,0 (N = 30 кВт, n = 3000 об/мин) была выполнена замена подшипника №3.
С моей стороны претензий к подшипнику не было, замена была выполнена сугубо по инициативе ремонтного персонала. Во время опробования после ремонта и измерения вибрации, подшипник №3 и вал в его районе сильно нагрелись, появился запах подгоревшего литола. Насос был срочно остановлен.
В спектрах огибающей вибрации были выявлены частотные составляющие, свидетельствующие о дефекте в подшипнике №3 (66410 по документации), идентифицировать который и предстоит далее.
Частоты дефектов подшипников (пунктирные линии) расчитаны для оборотной взятой из спектра виброскорости. И если сепараторная частота боле-менее совпадает с расчетной (FTF), то дефект на частоте 185 Гц и ее гармониках находится между частотой перекатывания тел качения по наружному кольцу (BPFO) и двойной частотой вращения тел качения вокруг собственной оси (BSF). Оба возможных дефекта могут влиять на вращение сепаратора.
Для наглядности проблемы взглянем на спектры виброускорения.
Из спектров видно, что основной вклад в виброускорение подшипника вносит гармонический ряд частотной составляющей 185 Гц. Необходимо определиться с дефектом точнее. Можно предположить, что раз сепараторные частоты ниже расчетной FTF, значит и при сдвиге линий BSF и BPFO в сторону низких частот, мы практически попадем линией BPFO на частоту дефекта. Но давайте посмотрим на временные сигналы.
Импульсы в виде "рыбок" характерны для дефекта наружного кольца. Нам известно, что количество шариков в подшипнике равно 10. Сможем ли мы копнуть глубже и определить количество дефектных мест и их размер?
Разработчики Condmaster Ruby заложили в ПО интересный инструмент для анализа временных сигналов - круглограмму. Она представляют собой перевод временного сигнала из декартовой системы координат в полярную. По умолчанию, периодом (оборотом) в круглограмме является оборотная частота, но ни что не мешает нам ее изменить по своему усмотрению. Поскольку мы считаем, что у нас есть дефекты на наружном кольце, предлагаю взглянуть на круглограмму с полным оборотом равным частоте вращения сепаратора.
Как видим, за один оборот сепаратора происходит 10 ударов. У нас в сепараторе 10 тел качения, соответственно на наружном кольце у нас всего один дефект. Предлагаю посмотреть что будет, если так же поступить с сигналом огибающей.
По огибающей дефект виден намного четче. Судя по круглограммам, дефект занимает сектор в 20-25 градусов дорожки наружного кольца.
По ускорениям и уровню огибающей можно предположить очень сильный развитый дефект. Но взглянем на спектры виброскорости и ударных импульсов.
В спектре виброскорости доминируют гармоники оборотной частоты (курсор A) от других дефектов, гармоники частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу (курсор B) невелики и отсутствует поднятие фона вокруг них. В спектре ударных импульсов хоть и заметен дефект наружного кольца (курсор A), но сами импульсы не велики. То есть дефект достаточно слабый.
Наконец приоткроем завесу тайны дефекта. Я подшипник забраковал и, пользуясь дальнейшим ремонтом насоса в связи с другими дефектами, ремонтники его заменили. Подшипник оказался 7410B (что не так важно, так как отличается от 66410 только более широким латунным сепаратором), был разобран, протерт и я столкнулся с дефектом на наружном кольце, который вижу впервые за свою практику.
Осматривая остальные детали подшипника, обнаружена раковина на одном из тел качения.
На наружном кольце достаточно глубокие риски, параллельные друг другу и граням наружного кольца. Расстояние между ними одинаково. Из этого можно сделать вывод, что это не царапины от твердых включений в смазке подшипника. Если окунуться в технологию изготовления подшипников, то мы узнаем, что после токарной обработки наружного кольца следует операция его полировки. По всей видимости, дефект - следы от токарного инструмента. Либо глубоко проточили, либо не отполировали это место на дорожке. В любом случае, данный подшипник очень сомнительного качества.
Высокие уровни ускорения и огибающей, четкость проявления столь незначительного дефекта, связаны с сильным обкатыванием телами качения наружного кольца из-за расентровки и прогиба вала. Слабость ударных импульсов связана с отсутствием раковин и сколов. Просто сильно изменялось трение при проходе телами качения данного участка.