pdt_i02_ver_01

© RomBar 2008 pdt_i02_ver_01 1/4

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

LABORATORIUM DIAGNOSTYKI SYSTEMÓW

Instrukcja do ćwiczenia

02 ŁOśYSKA TOCZNE.

Wpływ stanu pracy i stanu technicznego na postać emitowanego sygnału wibroakustycznego (WA)

Opracowanie:

Roman Barczewski

1. Wprowadzenie

Często zastanawiamy się jak ocenić stan techniczny lub stan pracy łoŜysk tocznych bez ich demontaŜu. MoŜemy do tego celu zastosować pomiary i analizy hałasu i drgań emitowanych podczas ich pracy. Rodzi się jednak pytanie co mierzyć i jakich pasmach częstotliwości. Pamiętamy, Ŝe podczas wykonywania ćwiczenia nr 1, w którym badaliśmy wentylatory trudno byłoby jednoznacznie określić jaka była przyczyna niekiedy nadmiernych drgań agregatu (uszkodzone łoŜyska, a moŜe niewywaŜony wirnik?). Miernik drgań, stosowany zgodnie z PN ISO 10816) wyznaczał jedynie wartość skuteczną prędkości drgań w paśmie 10-1000 Hz. Czy dla wiarygodnej oceny stanu technicznego łoŜysk to wystarczy? W ramach tego ćwiczenia i samodzielnie wykonanych eksperymentów przekonamy się czy na podstawie pomiarów w innych pasmach częstotliwości a moŜe na podstawie innych wielkości i zjawisk WA da się lepiej ocenić stan łoŜysk i nasza diagnoza będzie bardziej wiarygodna .

2. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie na drodze eksperymentalnej, jakie miary sygnałów wibroakustycznych (WA) i w jakich pasm częstotliwości najlepiej będą odzwierciedlać zmiany stanu pracy i/lub stanu technicznego1 łoŜysk tocznych. W ramach eksperymentu będą analizowane sygnały drgań (prędkości i przyspieszeń) rejestrowane na obudowie łoŜyska oraz hałas emitowany przez pracujące łoŜysko. Wyniki pomiarów porównamy ze standardowymi pomiarami wartości skutecznej (RMS) prędkości drgań w paśmie 10-1000 Hz. Eksperyment polega na wykonaniu porównawczych pomiarów parametrów drgań i hałasu dla dwóch łoŜysk znajdujących się w róŜnym stanie technicznym (nowe, bez defektów i uŜywane). Wariantowo w ramach eksperymentu moŜe być badane to tylko jedno łoŜysko, ale eksploatowane w róŜnych warunkach pracy (np. róŜne smarowanie, obciąŜenie itp). Wariant eksperymentu zaproponuje prowadzący ćwiczenie.

2. Zakres badań

- W wykonywanym ćwiczeniu istotna jest ocena wraŜliwości miar sygnałów wibroakustycznych (WA), Innymi słowy, ocena jak poszczególne symptomy będą reagowały na zmianę stanu technicznego/pracy łoŜyska tocznego. Wyznacznikiem wraŜliwości będzie krotność zmian. Im krotność będzie wyŜsza tym dana miara lepiej będzie ukazywała zmianę stanu technicznego lub zmianę warunków pracy łoŜyska tocznego.

- Zadaniem wykonującego ćwiczenie będzie wyciągnięcie wniosków na podstawie przeprowadzonego eksperymentu i sprecyzowanie jakie miary sygnałów WA (drgań /hałasu) i w jakim paśmie częstotliwości najlepiej odzwierciedlają zmiany stanu łoŜysk.

1 Przez stan pracy będziemy rozumieli parametry takie jak smarowanie łoŜyska, obciąŜenie, luz montaŜowy,

prędkość obrotową Stan techniczny natomiast będzie wynikał z defektów powstałych na etapie produkcji oraz uszkodzeń powstałych lub rozwijających się na etapie eksploatacji


W ramach eksperymentu naleŜy wykonać analizę widmową przyspieszeń drgań trzy rodzaje pomiarów.

ANALIZA WIDMOWA Analizę wykonujemy dla łoŜysk w róŜnym stanie technicznym,a w przypadku badania jednego łoŜyska dla dwóch wariantów pracy (np. obciąŜenia, smarowania itp). Wynik analizy widmowej będzie pomocny w ustaleniu przez eksperymentatorów reprezentatywnych pasm pomiarowych przyspieszeń drgań

POMIARY DRGA Ń a) wartości skutecznych prędkości drgań:

• vRMS, 1kHz - pomiar wartości skutecznej (RMS) prędkości w paśmie 10-1000 Hz (jest to pasmo normowe zgodnie z PN ISO 10816, stosowane dla ogólnej ceny stanu pracy maszyn wirnikowych). W warunkach przemysłowych wykonywane zazwyczaj przy pomocy uniwersalnych mierników drgań (stosowanych m.in. w ćwiczeniu nr 1)

• vRMS, 15Hzk pomiar wartości skutecznej (RMS) prędkości drgań w paśmie od 10 Hz i rozszerzonym paśmie pomiaru w zakresie wyŜszych częstotliwości aŜ do 15kHz

b) wartości skutecznych przyspieszeń drgań : • aRMS 24kHz pomiar wartości skutecznej (RMS) przyspieszeń w paśmie 10 Hz do

24kHz • aRMS,.........kHz pomiar wartości skutecznej (RMS) przyspieszeń w pasmach

częstotliwości zaproponowanych przez eksperymentatorów wynikających z własnych obserwacji składu widmowego przyspieszeń drgań. Pasma moŜna równieŜ określić na podstawie własnych doświadczeń lub studiów literaturowych. Układ pomiarowo-analizujący wykonuje w czasie rzeczywistym pasmową filtrację sygnału i wyznacza wartości skuteczne przyspieszeń drgań w trzech niezaleŜnych pasmach pomiarowych. Filtry dolno i górno- przepustowe dla poszczególnych pasm moŜna płynnie przestrajać.

• aRMS, Total wartość skuteczna (RMS) przyspieszeń wyznaczona łącznie dla zaznaczonych przez eksperymentatorów pasm.

POMIARY HAŁASU Pomiar wykonujemy miernikiem poziomu dźwięku (lub korzystamy ze zintegrowanego układu pomiarowo analizującego, patrz rys.4). Wyznaczamy tzw. poziom dźwięku „A” w dB (decybelach). W mierniku powinna być włączona charakterystyka częstotliwościowa „A”. Jest to specjalny filtr odwzorowujący charakterystykę częstotliwościową ucha ludzkiego. Dzięki temu wskazania miernika są w duŜym stopniu zgodne z naszym subiektywnym odczuwaniem głośności emitowanego przez łoŜysko hałasu.

3. Obiekt badań

Obiektem badań jest łoŜysko toczne stoŜkowe CK 6 o następujących parametrach. Jest to łoŜysko stosowane w kołach Fiata 126p.

parametr oznaczenie wartość

średnica podziałowa łoŜyska

D 38.4 mm

średnica elementu tocznego

D 6 mm

liczba elementów tocznych

N 16

kąt pracy łoŜyska α 55o


4. Aparatura i wyposaŜenie niezbędne do wykonania ćwiczenia: • komplet podzespołów łoŜyska, oraz osprzęt do montaŜu i demontaŜu • stanowisko badawcze (część mechaniczna z jednostka napędową) (rys 1), • miernik poziomu dźwięku (sonometr) • Zintegrowany komputerowy układ pomiarowo analizujący (rys 2).

Rys.1. Stanowisko badawcze część mechaniczna

Rys 2. Przedwzmacniacz oraz PC z oprogramowaniem

Fot.3. Przedwzmacniacz NEXUS B&Koraz przetwornik

ADC (VIB DAQ2+) Fot.4. Ustawienie mikrofonu w odległości 5 cm od

końca wału

5. Przebieg ćwiczenia

a) Zapoznać się z torem pomiarowym zamieścić w raporcie z badań schemat połączeń. b) Odnotować rodzaj i typy stosowanej aparatury c) Wybrać dwa łoŜyska (A/B) w róŜnym stanie technicznym, dokonać oględzin, stanu

technicznego i odnotować spostrzeŜenia w raporcie. (Ustalić róŜne parametry pracy w przypadku badania jednego łoŜyska odnotować warianty pracy raporcie jako A/B).

d) Zamontować łoŜysko w stanowisku obciąŜyć obciąŜnikiem, uruchomić silnik. e) Wykonać analizę widmową i ustalić pasma pomiarów przyspieszeń drgań. f) Naszkicować postać widma przyspieszeń w raporcie. g) Wykonać komplet pomiarów dla pierwszego łoŜyska. h) Zamontować drugie łoŜysko lub zmienić warunki pracy łoŜyska. i) Wykonać analizę widmową i komplet pomiarów dla pierwszego łoŜyska. j) Wyniki pomiarów i analiz zamieścić w tabeli. k) Wyznaczyć krotność zmian mierzonych parametrów (wzory 1 i 2). l) Wyniki zilustrować graficznie. m) Przeprowadzić wnioskowanie na podstawie uzyskanych wyników eksperymentu.


4. Wymogi bezpieczeństwa:

• W celu uniknięcia zatarcia łoŜysk ślizgowych naleŜy okresowo dokonywać smarowania węzła smarem stałym.

• Stanowisko nie jest przystosowane do pracy długotrwałej. Uruchamiać jedynie w celu dokonania pomiarów.

6. Zagadnienia kontrolne.

• Opisać typowe defekty występujące w łoŜyskach tocznych i przyczyny ich powstawania. • Scharakteryzować fazy degradacji łoŜyska tocznego. • Metody diagnozowania łoŜysk tocznych wymienić i w kilku słowach opisać na czym

polegają).

7. Literatura uzupełniaj ąca [1] Radkowski S. Diagnozowanie łoŜysk tocznych, w ksiąŜce „InŜynieria Diagnostyki

Maszyn”, PTDT 2004, rozdział R1 str. 525-544

[2] Cempel C., Tomaszewski F., Diagnostyka Maszyn” Zasady ogólne” przykłady zastosowań rozdz. 1,6,10

[3] Cempel C., Wibroakustyczna diagnostyka Maszyn ,Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej 1985.

8. Przydatne wzory: Krotność zmian dla pomiarów drgań

LRMS

HRMS

u

uK

,

,= (1)

gdzie:

uRMS,H – wartości skuteczne przyspieszeń lub prędkości dla łoŜyska charakteryzującego się wyŜszymi wartościami drgań

uRMS,L – wartości skuteczne przyspieszeń lub prędkości dla łoŜyska charakteryzującego się niŜszymi wartościami drgań

Krotność zmian dla pomiarów hałasu

2010L

K∆

= (2)

gdzie: ∆L - wzrost poziomu dźwięku w [dB]

Documents

pdt_i02_ver_01