Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения по данным об их виброактивности

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, основанный на измерении и накоплении данных о вибрационном состоянии механизма и построении тренда, определении момента пересечения его с линией предельного состояния [1] (Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1989).

Недостатком данного способа является необходимость использования ретроспективных данных о вибрационном состоянии, многочисленные расчеты по определению тренда, проверка его на адекватность. Существуют адаптивные методы прогнозирования, которые наиболее полно учитывают информацию, содержащуюся в последних вибрационных измерениях. На основе этой информации корректируются параметры принятой модели [1]. Недостатком данного способа является возможность применения его только в краткосрочных прогнозах.

Ближайшим к заявляемому техническому решению является способ прогнозирования, основанный на использовании известных зависимостей изменения технического состояния от показателей функционирования механизма [2] (Вибрация и вибродиагностика судового электрооборудования / Александров А.А., Барков А.В., Баркова Н.А., Шафранский В.А. – Л.: Судостроение, 1986).

Недостатком данного способа является отсутствие прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения в зависимости от общего уровня виброускорения подшипникового щита машин и механизмов.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности прогнозирования остаточного ресурса подшипников качения за счет перевода общего уровня виброускорения подшипникового щита в коэффициент виброперегрузки, с помощью которого определяют остаточный ресурс подшипников качения.

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, полученной экспериментально

где Т_ост - остаточный ресурс подшипника качения; r - показатель степени (r=3 для шарикоподшипников и r=3,33 для роликоподшипников).

Коэффициент виброперегрузки К_п [3] (Щубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л.: Энергия, 1974), определяется по формуле

где A - амплитуда виброускорения, м/с²; g - ускорение свободного падения, м/с²;

L_к - уровень виброускорения подшипникового щита, дБ.

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 (1) определяют остаточный ресурс подшипников качения, имеющих расчетный (по формуляру на механизм) ресурс Т=10…12 тыс. ч (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, что 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 (1) определяют остаточный ресурс подшипника;

- по истечении начального периода приработки (не менее 48 ч) подшипников производят замену смазки; вновь измеряют L_к и по формуле (1) уточняют ресурс (как правило, уровень L_к 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 0,5T_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 (1) и т.д.

б) Наработка подшипника неизвестна:

- заменяют смазку в подшипниках и измеряют L_к, по которому определяют остаточный ресурс; 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. ч);

- 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.