Основы безразборной диагностика подшипников качения

---

Основы безразборной
диагностики
подшипников качения 

---

1. Физические основы методов
Работа подшипников сопровождается выделением тепла, вибрацией 
и генерацией акустических волн. Поэтому для определения 
состояния подшипников используют параметры, характеризующие 
тепловые и виброакустические проявления работающего 
подшипникового узла: температуру, виброускорения и параметры 
акустической эмиссии.

---

2. Диагностический сигнал
Информация о состоянии деталей подшипникового узла доставляется при 
помощи сигналов. Сигнал имеет сложную структуру, поэтому его 
расчленяют на составляющие: полезную составляющую и помеху. Помеха -
это та часть принимающего сигнала f(t), которая препятствует точной 
расшифровке информации. Сигнал можно представить в следующем виде:
где f ( t ) - полезная часть сигнала; 
k(t) - аддитивная помеха.
m( t) - мультипликативная помеха; 
Мультипликативная помеха появляется только 
при наличии в измерительном канале 
диагностического сигнала. Аддитивная помеха 
присутствует на выходе измерительного 
канала даже при отсутствии сигнала.
По мере разрушения подшипника амплитуды 
сигналов увеличиваются.

---

3. Измерение и обработка диагностического сигнала
Первой операцией при определении состояния подшипника являuется измерение 
диагностических параметров.
Диагностические параметры измеряются с помощью специальных датчиков, на входе которых 
подаются физические сигналы (виброускорение, изменение температуры). С этими 
сигналами компьютер работать не может. Поэтому измерение диагностического параметра 
начинается с 
преобразования физического сигнала в электрический сигнал
. Таким образом, на 
выходе датчика мы имеем аналоговый сигнал Uд, пропорциональный физическому сигналу 
на входе.
Следующая операция, реализуемая в измерительном канале, - формирование сигнала. 
Формирование сигнала 
- это предварительная обработка сигнала, направленная на 
повышение точности измерений. Стандартными операциями по формированию сигнала 
являются усиление и линеаризация.

---

Усиления электрических сигналов 
повышает точность оцифровки и уменьшает влияние 
шума. Сигнал должен усиливаться как можно ближе к источнику. Если усиливать сигнал 
вблизи измерительного устройства, всешумы, добавленные к сигналу, тоже будут 
усилены. Усиление вблизи источника дает лучшее соотношение сигнал/шум. Для
достижения максимальной точности оцифровки размах сигнала после усиления должен 
совпадать с максимальным входным диапазоном аналогово-цифрового преоб-
разователя (АЦП).
Многие датчики, в том числе термопары, дают нелинейный отклик на измерение 
измеряемой величины. Поэтому целесообразно линеаризовать напряжение с датчика, 
чтобы оно было прямо пропорционально измеряемой величине. Это может быть 
достигнуто встроенными блоками масштабирования.
Усиленный сигнал поступает на входной фильтр, который позволяет выделить полезную 
составляющую диагностического сигнала, после чего он поступает на вход АЦП и далее 
для обработки в компьютер.

---

4. Колебательные величины, используемые 
для определения состояния подшипников
При виброакустической диагностике измеряется виброускорение a(t). В процессе 
обработки сигнала а(t) в различных системах диагностики рассчитываются:

---

5. Принцип действия датчика ускорения
в виброакустической диагностике используются датчики ускорений. Приборы (датчики), 
предназначенные для измерения ускорения, называются акселерометрами. Устройство 
одного из таких датчиков-акселерометров показано на рис. 4.1. В корпусе 1 с помощью 
двух диафрагм 2 подвешен груз 4, с торцевых сторон 
которого установлены чувствительные элементы 3. Действие этих элементов прямо или 
обратно пропорционально оказываемому на них давлению.

---

При колебании установленного на подшипниковый узел корпуса датчика 
чувствительные элементы под влиянием силы инерции груза воспринимают 
переменное давление, пропорциональное ускорению колебания:
a=F/m
где а - ускорение; F- сила инерции; m- масса груза.
Действие чувствительных элементов может быть основано на пьезоэлектрическом
эффекте, т. е. свойстве некоторых кристаллов, например кварца, выделять
электрические заряды, пропорциональные оказываемому на них давлению. В этом
случае чувствительными элементами являются столбш из пластинок кристалла.
Для снижения влияния линии, соединяющей акселерометр с системой обработки
сигнала, в канал включают предусилитель с большим входным сопротивлением,
который располагают вблизи датчика. Акселерометр типа А1157у, например, имеет
встроенный предусилитель.