[go: up one dir, main page]

RU2104510C1 - Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization - Google Patents

Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2104510C1
RU2104510C1 RU96108248A RU96108248A RU2104510C1 RU 2104510 C1 RU2104510 C1 RU 2104510C1 RU 96108248 A RU96108248 A RU 96108248A RU 96108248 A RU96108248 A RU 96108248A RU 2104510 C1 RU2104510 C1 RU 2104510C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibration
frequency
vibration signal
balls
bearing
Prior art date
Application number
RU96108248A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96108248A (en
Inventor
Л.В. Черневский
Е.Б. Варламов
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "ВНИПП"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "ВНИПП" filed Critical Акционерное общество открытого типа "ВНИПП"
Priority to RU96108248A priority Critical patent/RU2104510C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2104510C1 publication Critical patent/RU2104510C1/en
Publication of RU96108248A publication Critical patent/RU96108248A/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: bearing industry. SUBSTANCE: vibration signal of bearing is measured when the latter rotates under load. Vibration signal is converted to digital form and entered into operating buffer in different modes. Values of rotational speed of rotor, of cage with balls relative to external and internal races, and balls around their axis, and peak frequency are determined. Four components of vibration signal depending on quality of bearing member manufacture are single out. Vibration level and power contribution of every component into total power of vibration signal are determined. Condition of bearing members is judged with due regard for known properties of vibration signals incorporated in computer memory. Device intended for realization of this method has vibrator power supply, amplifier-corrector, high- and low-pass filters, analog-to-digital converter. Furrier converter, meter of rotational speed and periods, separator of linear and continuous spectra, peak frequency meter, formers of vibration signals of external and internal races, balls and contamination. Vibration signal formers are connected to display and printer. EFFECT: more efficient diagnosis. 3 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть преимущественно использовано для контроля готовых изделий с целью определения качества изготовления путем анализа вибрационных характеристик подшипника. The invention relates to the bearing industry and can be mainly used to control finished products in order to determine the quality of production by analyzing the vibrational characteristics of the bearing.

Известен способ диагностики подшипников качения, который основан на наблюдении за изменениями среднеквадратичного уровня и спектральной плотности вибрационных сигналов /см. статью "Обнаружение повреждения подшипника качения путем статистического анализа вибрации", журнал "Конструирование", 1978, т. 100, N 2/. A known method for the diagnosis of rolling bearings, which is based on monitoring changes in the root mean square level and spectral density of vibration signals / cm. article "Detection of damage to the rolling bearing by statistical analysis of vibration", the magazine "Design", 1978, t. 100, N 2 /.

Недостатками способа является невозможность определения качества изготовления всех его деталей в отдельности, а также степени их загрязненности. The disadvantages of the method is the inability to determine the quality of manufacture of all its parts separately, as well as the degree of contamination.

Известно устройство для диагностики подшипников качения, в котором использован метод анализа вибрационных сигналов /см. авт. свид. СССР 540186, кл. G 01 M 13/04, 1977/. Оно содержит вибропреобразователь, усилитель, частотный анализатор, синхронизатор, счетчик, матричный дешифратор, блок совпадения, режимный переключатель, блок ввода вероятности дефекта, запоминающий блок, сумматор, пороговый блок и цифровой преобразователь-усилитель. Однако такое устройство является сложным по конструкции и позволяет определять лишь достаточно грубые местные дефекты деталей подшипника, образовавшиеся в результате механических импульсов (ударов), периодически повторяющихся с частотами, получившими название частот подшипника. A known device for the diagnosis of rolling bearings, in which the method of analysis of vibration signals / cm is used. author testimonial. USSR 540186, class G 01 M 13/04, 1977 /. It contains a vibration converter, an amplifier, a frequency analyzer, a synchronizer, a counter, a matrix decoder, a coincidence unit, a mode switch, a defect probability input unit, a storage unit, an adder, a threshold unit, and a digital converter-amplifier. However, such a device is complex in design and allows you to determine only fairly rough local defects of the bearing parts, resulting from mechanical impulses (shock), periodically repeating with frequencies that are called bearing frequencies.

Известны также способ и устройство для оценки неидеальности геометрии поверхности колец или шариков посредством анализа вибросигналов, /см. журнал "Конструирование и технология машиностроения", 1987, N 1, с. 140 - 149/. Способ основан на анализе короткого вибрационного сигнала, возбуждаемого при встрече шариков с дефектами на вращающемся кольце или вращающегося кольца с дефектами шариков в собранном подшипнике. Устройство содержит прибор, воспроизводящий вибрационные сигналы, фильтр высоких частот, цифровой магнитофон, датчик, динамик, фильтр нижних частот, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и ЭВМ. There is also known a method and apparatus for assessing non-ideal surface geometry of rings or balls by analysis of vibration signals, / see journal "Design and technology of mechanical engineering", 1987, N 1, p. 140 - 149 /. The method is based on the analysis of a short vibrational signal excited when balls with defects meet on a rotating ring or a rotating ring with balls defects in an assembled bearing. The device contains a device that reproduces vibrational signals, a high-pass filter, a digital tape recorder, a sensor, a speaker, a low-pass filter, an amplifier, an analog-to-digital converter, and a computer.

Недостатками устройства и способа являются низкие технологические возможности при диагностике подшипников, низкая точность оценки микрогеометрии поверхностей колец и шаров, а также низкая производительность процесса контроля, поскольку проверка щупом можно осуществить только после разборки подшипника. The disadvantages of the device and method are the low technological capabilities in the diagnosis of bearings, the low accuracy of the microgeometry of the surfaces of rings and balls, as well as the low productivity of the control process, since the probe can be checked only after disassembling the bearing.

Известно также устройство для вибродиагностики подшипников качения, снабженное двумя аналого-цифровыми преобразователями, интерфейсом, печатающим устройством, дисплеем, а также синтезатором и двумя параллельными каналами косинусной и синусной составляющих вибросигнала, /см. авт. свид. СССР 1620881, кл. G 01 M 13/04, 1991/. It is also known a device for vibration diagnostics of rolling bearings, equipped with two analog-to-digital converters, an interface, a printing device, a display, as well as a synthesizer and two parallel channels of the cosine and sine components of the vibration signal, / cm author testimonial. USSR 1620881, class G 01 M 13/04, 1991 /.

Однако такой способ диагностики и устройство не позволяют быстро и точно проводить комплексную вибродиагностику всех деталей подшипника без его разборки для определения качества их изготовления, а также проводить оценку степени загрязненности подшипника. However, this method of diagnosis and the device does not allow you to quickly and accurately conduct comprehensive vibration diagnostics of all parts of the bearing without disassembling it to determine the quality of their manufacture, as well as assessing the degree of contamination of the bearing.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении без разборки подшипника оценки с высокой степенью точности качества изготовления подшипника за счет учета фазовых изменений вибрационного сигнала во времени, а также степень его загрязненности. The technical result of the invention is to provide without disassembling the bearing estimates with a high degree of accuracy of the quality of manufacture of the bearing by taking into account the phase changes in the vibration signal over time, as well as the degree of contamination.

Это достигается тем, что в способе комплексной вибродиагностики подшипников качения измеряют вибросигнал при вращении его под нагрузкой, вибросигнал дискретизируют и преобразовывают в цифровую форму и вводят его в рабочий буфер в разных режимах, меняя частоту дискретизации, частоту среза фильтра и время ввода, в каждом из режимов подбирают оптимальный коэффициент усиления, в каждом из режимов вибросигнал подвергают быстрому преобразованию Фурье, определяют индивидуальные для каждого подшипника частоты вращения ротора, сепаратора с шариками относительно наружного и внутреннего колец, шарика вокруг собственной оси и пиковую частоту, используя периодичность вибрационного сигнала, связанного с относительными частотами вращения деталей подшипника, и выделяют четыре составляющие этих сигналов, обусловленные качеством изготовления внутреннего и наружного колец, шариков и степенью загрязненности, для каждой из этих составляющих сигнала определяют уровень вибрации и долевой вклад по мощности в вибрацию каждой из составляющих в общую мощность вибросигнала и, используя заложенные в памяти ЭВМ известные свойства вибросигналов, судят о состоянии элементов. Вибросигнал может быть введен в трех режимах с использованием следующих параметров: частота дискретизации - 800 Гц, 5000 Гц, 25000 Гц, частота среза - 300 НЧ, Гц, 2000 НЧ, Гц, 10000 НЧ, Гц, время ввода: первый режим - 40 с, второй 10 с, третий - 2 с. This is achieved by the fact that in the method of complex vibration diagnostics of rolling bearings, the vibration signal is measured when it is rotated under load, the vibration signal is sampled and digitized and introduced into the working buffer in different modes, changing the sampling frequency, filter cutoff frequency and input time, in each of the modes select the optimal gain, in each of the modes the vibration signal is subjected to a fast Fourier transform, the individual rotor speeds of the rotor, the separator with ricks relative to the outer and inner rings, the ball around its own axis and the peak frequency, using the frequency of the vibration signal associated with the relative frequencies of rotation of the bearing parts, and isolate the four components of these signals, due to the manufacturing quality of the inner and outer rings, balls and the degree of contamination, for each from these components of the signal determine the level of vibration and the contribution of power to the vibration of each of the components in the total power of the vibration signal and, using alozhennye in computer memory known properties of vibration signals, judging the state of the elements. The vibration signal can be entered in three modes using the following parameters: sampling frequency - 800 Hz, 5000 Hz, 25000 Hz, cutoff frequency - 300 LF, Hz, 2000 LF, Hz, 10000 LF, Hz, input time: first mode - 40 s , second 10 s, third - 2 s.

Устройство для комплексной вибродиагностики подшипников содержит вибропреобразователь, усилитель-корректор, фильтр верхних и низких частот, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь Фурье, определитель частоты и периодов вращения, разделитель линейчатого и непрерывного спектров, частотомер пиковых частот, формирователи вибросигнала наружного кольца, внутреннего кольца, шариков и загрязненности, выход последнего подключен с дисплеем и печатающим устройством, при этом второй выход и вход определителя частоты и периодов вращения подключены к частотомеру пиковых частот, вторые выходы и входы формирователей вибросигналов наружного кольца и внутреннего и шариков подключены к блоку включения и исключения пиков, а третьи выходы и вход формирователей наружного кольца и внутреннего кольца подключены к задатчикам частот этих колец. A device for comprehensive vibration diagnostics of bearings includes a vibration transducer, an amplifier-corrector, a high-pass and low-pass filter, an analog-to-digital converter, a Fourier transducer, a determinant of frequency and periods of rotation, a line and continuous spectrum separator, a peak frequency counter, vibration shapers of the outer ring, inner ring, balls and dirt, the output of the latter is connected to the display and the printing device, while the second output and input of the determinant of frequency and rotation periods Nia frequency counter connected to the peak frequency, and outputs the second input of the vibration signals of the outer ring and the inner and balls are connected to the block inclusion and exclusion peaks, and outputs a third input of the outer ring and inner ring are connected to the frequency setting elements of these rings.

На чертеже показана схема устройства. The drawing shows a diagram of a device.

Устройство содержит вибропреобразователь 1, установленный на исследуемом подшипнике, закрепленном на вращающемся роторе. К его выходу подключен усилитель-корректор 2, с которым последовательно соединены фильтр 3, блок 4 подготовки вибросигнала, ввода и АЦП, преобразователь Фурье 5, определитель 6 частот и периодов вращения по периодам времени, разделитель 8 линейчатого и непрерывного спектров. Второй выход и вход определителя 6 частот подключены к частотомеру 7 пиковых частот. Выход разделителя 8 спектров последовательно подключен к формирователю 9 вибросигнала наружного кольца, к формирователю 11 вибросигнала внутреннего колец, к формирователю 13 вибросигнала шариков 13 и к формирователю 15 вибросигнала загрязненности, а выход последнего через АПЦ 16 и интерфейс 17 подключен с дисплеем и печатающим устройством. Вторые выходы и входы формирователей вибросигналов 9, 11, 13 соответственно наружного кольца, внутреннего кольца и шариков подключены к блоку 14 включения-исключения пиков. Третьи выход и вход формирователя 9 вибросигнала наружного кольца подключены к задатчику 10 частоты наружного кольца, а третьи выход и вход формирователя 11 вибросигнала внутреннего кольца подключены к задатчику 12 частоты внутреннего кольца. The device comprises a vibration transducer 1 mounted on a test bearing mounted on a rotating rotor. An amplifier-corrector 2 is connected to its output, to which a filter 3, a block 4 for preparing a vibration signal, input and ADC, a Fourier converter 5, a determinant of 6 frequencies and periods of rotation by time periods, a separator 8 of line and continuous spectra are connected in series. The second output and input of the determinant 6 frequencies are connected to the frequency meter 7 peak frequencies. The output of the spectral splitter 8 is connected in series to the outer ring vibrator 9, the inner ring vibrator 11, the balls 13 vibrator 13 and the dirt vibrator 15, and the output of the latter through the AOC 16 and interface 17 is connected to the display and the printing device. The second outputs and inputs of the shapers of vibration signals 9, 11, 13, respectively, of the outer ring, inner ring and balls are connected to the block 14 on-exclusion of peaks. The third output and input of the outer ring vibration generator 9 is connected to the outer ring frequency setter 10, and the third output and input of the inner ring vibration generator 11 is connected to the inner ring frequency setter 12.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Механические колебания подшипника, появляющиеся вследствие имеющихся в нем неточностей изготовления и сборки, фиксируются вибропреобразователем 1, который преобразует их в пропорциональный электрический сигнал. С усилителя-корректора 2, предназначенного для согласования высокого выходного сопротивления вибропреобразователя 1 с последующими элементами и усиления, вибросигнал поступает на вход полосового фильтра 3 и через него - на блок 4 подготовки и ввода вибросигнала. Ввод осуществляется в трех режимах. Их параметры приведены в табл.1. The mechanical vibrations of the bearing, which appear due to inaccuracies in manufacturing and assembly, are detected by the vibration transducer 1, which converts them into a proportional electrical signal. From the amplifier-corrector 2, designed to match the high output impedance of the vibration transducer 1 with subsequent elements and amplification, the vibration signal is fed to the input of the bandpass filter 3 and through it to the unit 4 for preparing and inputting the vibration signal. Input is carried out in three modes. Their parameters are given in table 1.

В каждом из этих режимов сначала подбирают оптимальный коэффициент усиления, т.е. максимальный коэффициент, при котором не происходит переполнение АЦП 16, а затем уже вводят данные в рабочий буфер. In each of these modes, the optimal gain is first selected, i.e. the maximum coefficient at which the ADC 16 does not overflow, and then data is already entered into the working buffer.

Определяют частоту вращения внутреннего кольца и комплекта шариков относительно внутреннего и наружного колец по поступившему вибросигналу с использованием исследованных свойств вибросигналов. The frequency of rotation of the inner ring and the set of balls relative to the inner and outer rings is determined from the incoming vibration signal using the investigated properties of the vibration signals.

Первоначально вибросигнал, записанный в первом режиме, подвергают быстрому преобразованию Фурье с использованием 8192 точек с усреднением по вибросигналам среднеквадратичных значений. В результате получают вибросигналы подшипника в диапазоне до 400 Гц с разрешением по частоте Δff = 0,0977 Гц. Поскольку при вводе сигнала граничная частота фильтра НЧ составляла 300 Гц, то фактически значащие составляющие вибросигнала получают на частоте, не выше граничной. Initially, the vibration signal recorded in the first mode is subjected to fast Fourier transform using 8192 points with averaging rms values over the vibration signals. As a result, the bearing receives vibration signals in the range up to 400 Hz with a frequency resolution of Δff = 0.0977 Hz. Since when the signal was input, the cut-off frequency of the low-pass filter was 300 Hz, then practically the significant components of the vibration signal are received at a frequency not higher than the cut-off frequency.

В этом вибросигнале существует значительная составляющая, соответствующая частоте вращения внутреннего кольца. Она известна примерно из режима вращения подшипника: немного меньше 25 Гц. Поблизости нет других составляющих вибросигнала. На этом основан алгоритм точного определения частоты вращения внутреннего кольца. Сначала определяют составляющую вибросигнала в диапазоне 24 - 25 Гц, имеющую максимальную амплитуду. Затем берут две предыдущие составляющие. Частоту вращения определяют как средневзвешенную частот этих пяти составляющих, где в качестве весов берутся квадраты соответствующих амплитуд. Если номер максимальной гармоники обозначить fвр, частоты пяти исходных гармоник fi-2, fi-1, fi, fi+2, fi+2, а амплитуды ai-2, ai-1, ai, ai+1, ai+2, то значение частоты вращения определяют по формуле (1):

Figure 00000002
,
Она определяется таким образом с точностью лучше, чем 0,05 Гц. Такая точность необходима, чтобы различать гармоники, вплоть до конца диапазона исследования вибрации подшипника, т. е. до 10000 Гц. При такой точности ошибка, которая набегает для последней гармоники, (имеющей номер 10000/25 = 40), составит не более 40•0,05 = 2 Гц.In this vibration signal there is a significant component corresponding to the rotational speed of the inner ring. It is known approximately from the rotation mode of the bearing: slightly less than 25 Hz. There are no other components of the vibration signal nearby. This is the basis for the algorithm for accurately determining the rotation frequency of the inner ring. First, determine the component of the vibration signal in the range of 24 - 25 Hz, having a maximum amplitude. Then take the two previous components. The rotational speed is defined as the weighted average of the frequencies of these five components, where the weights are the squares of the corresponding amplitudes. If we denote the maximum harmonic number by f BP , the frequencies of the five initial harmonics are f i-2 , f i-1 , f i , f i + 2 , f i + 2 , and the amplitudes a i-2 , a i-1 , a i , a i + 1 , a i + 2 , then the speed value is determined by the formula (1):
Figure 00000002
,
It is determined in this way with an accuracy better than 0.05 Hz. Such accuracy is necessary to distinguish harmonics, up to the end of the range of investigation of bearing vibration, i.e., up to 10,000 Hz. With such accuracy, the error that occurs for the last harmonic (having the number 10000/25 = 40) will be no more than 40 • 0.05 = 2 Hz.

Далее по тому же вибросигналу определяют частоту вращения комплекта шариков относительно наружного кольца. Гармоника, соответствующая этой частоте, обычно выражена очень слабо, а зачастую и вовсе незаметна на общем фоне. В то же время ярко выражена гармоника, соответствующая частоте прохождения шариков по наружному кольцу, которая равна искомой частоте, умноженной на число шариков в подшипнике. Зная примерно частоту вращения комплекта шариков относительно наружного кольца ( 9,3 - 10 Гц), умножением границ этого диапазона на количество шариков получают новый диапазон, в котором, действуя по алгоритму, описанному для частоты вращения внутреннего кольца (т. е. определяя в начале максимальную составляющую в полученном диапазоне и заканчивая вычислением по формуле (1), определяют частоту прохождения шариков по наружному кольцу с точностью не хуже 0,05 Гц. Деля на количество шаров эту частоту, получают частоту вращения комплекта шариков относительно наружного кольца с точностью не менее 0,01 Гц, поскольку число шариков в подшипнике не менее 6. Next, the same speed determines the speed of the set of balls relative to the outer ring. The harmonic corresponding to this frequency is usually very weakly expressed, and often completely invisible against the general background. At the same time, the harmonic corresponding to the frequency of passage of the balls along the outer ring, which is equal to the desired frequency times the number of balls in the bearing, is pronounced. Knowing approximately the frequency of rotation of the set of balls relative to the outer ring (9.3 - 10 Hz), multiplying the boundaries of this range by the number of balls gives a new range in which, acting according to the algorithm described for the frequency of rotation of the inner ring (i.e., determining at the beginning the maximum component in the obtained range and ending with the calculation according to formula (1), determine the frequency of passage of the balls along the outer ring with an accuracy of no worse than 0.05 Hz. Dividing this frequency by the number of balls, we obtain the rotation speed of the set of balls relative relative to the outer ring with an accuracy of at least 0.01 Hz, since the number of balls in the bearing is at least 6.

После определения частоты вращения наружного кольца (fp) и частоты вращения комплекта шариков относительно наружного кольца (fн) вычисляют частоту вращения комплекта шариков относительно внутреннего кольца по формуле
fв = fp - fн (2)
На основе определенных трех из четырех частот строят линейчатую часть спектра вибрации подшипника. Четвертую частоту вращения шарика вокруг собственной оси (fш) определяют позднее.
After determining the rotational speed of the outer ring (f p ) and the rotational speed of the set of balls relative to the outer ring (f n ), calculate the rotational speed of the set of balls relative to the inner ring using the formula
f in = f p - f n (2)
On the basis of certain three of the four frequencies, the ruled part of the vibration spectrum of the bearing is built. The fourth frequency of rotation of the ball around its own axis (f W ) is determined later.

В линейчатой части вибросигнала шарикоподшипника можно выделить три набора гармоник, которые возбуждаются соответственно наружным и внутренним кольцами и комплектом шаров. Пусть n - это количество шариков в подшипнике. Обозначим через k - целое число, диапазон изменения которого будет указан отдельно для каждой из групп гармоник. Пусть m - это еще одно целое число в диапазоне от 0 до 5. Three sets of harmonics can be distinguished in the ruled part of the ball bearing vibration signal, which are excited respectively by the outer and inner rings and a set of balls. Let n be the number of balls in the bearing. Let k denote an integer whose variation range will be indicated separately for each harmonic group. Let m be another integer in the range from 0 to 5.

Тогда частоты гармоник, соответствующие возбуждению от наружного кольца, будут
k•n•fн ± m•fp, (3)
где k = 1 - 125.
Then the harmonic frequencies corresponding to the excitation from the outer ring will be
k • n • f n ± m • f p , (3)
where k = 1 - 125.

Частоты гармоник, соответствующие возбуждению от внутреннего кольца
k•n•fв ± m•fp, (4)
где k = 1 - 85.
Harmonic frequencies corresponding to excitation from the inner ring
k • n • f at ± m • f p , (4)
where k = 1 - 85.

Частоты гармоник, соответствующие возбуждению от комплекта шариков:
m•fн(5)
k•fш ± m•fн, (6)
где k = 1 - 200.
Harmonic frequencies corresponding to excitation from a set of balls:
m • f n (5)
k • f w ± m • f n , (6)
where k = 1 - 200.

Все указанные составляющие необязательно будут представлены фактически в реальном вибросигнале. Так, например, для наружного кольца в формуле (3) в основном присутствуют гармоники, соответствующие m = 0. Для внутреннего кольца наоборот редко проявляются гармоники, соответствующие m = 0 в формуле (4), а присутствуют боковые частоты. То же и для шариков: гармоники, соответствующие m = 0 в формуле (6), обычно слабо выражены, а присутствуют боковые частоты. Частоты, описываемые формулой (5) и характеризующие разноразмерность шариков, не всегда проявляются. Однако программа диагностики каждый раз индивидуально для каждого подшипника анализирует наличие и отсутствие всех указанных гармоник и определяет их амплитуду. All of these components will not necessarily be represented in fact in a real vibration signal. So, for example, for the outer ring in formula (3) there are mainly harmonics corresponding to m = 0. For the inner ring, on the contrary, harmonics corresponding to m = 0 in formula (4) rarely occur, and side frequencies are present. The same is true for balls: harmonics corresponding to m = 0 in formula (6) are usually weakly expressed, and lateral frequencies are present. The frequencies described by formula (5) and characterizing the different sizes of the balls do not always appear. However, the diagnostic program each time individually for each bearing analyzes the presence and absence of all these harmonics and determines their amplitude.

Такая структура вибросигнала подтверждается результатами подробных экспериментальных и теоретических исследований и полностью соответствует реальному вибросигналу подшипника качения. Поэтому она положена в основу построения адекватной системы вибродиагностики шариковых подшипников. This structure of the vibration signal is confirmed by the results of detailed experimental and theoretical studies and is fully consistent with the actual vibration signal of the rolling bearing. Therefore, it is the basis for constructing an adequate system of vibration diagnostics of ball bearings.

Формирование вибросигнала осуществляют следующим образом. Сначала выделяют все пики в вибросигнале. Для этого вычисляют вибросигнал скользящего среднего в диапазоне 20 предшествующих и 20 последующих гармоник. Затем рассматривают последовательно гармоники исходного вибросигнала, и в случае, если ее амплитуда превосходит соответствующую среднюю в два раза, она считается элементом пика. Идущие последовательно без пропусков элементы пиков считаются элементом одного пика. Для идентификации отдельных пиков в процессе перебора задатчиком 10 и 12 в специальный массив пар чисел записываются номера гармоник, являющихся первыми и последними элементами каждого из пиков. Из полученного набора пиков выбирают те, которые соответствуют формулам (3) и (4) в рассматриваемом диапазоне частот. Они одновременно исключаются из исходного спектра и включаются в спектр вибрации наружного кольца. Та же операция повторяется для внутреннего кольца с использованием частот, описываемых формулой (5). Тогда в исходном спектре остаются только пики, соответствующие шарикам. Эти пики исключаются из исходного спектра и включаются в спектр вибрации, возбуждаемой шариками. The formation of the vibration signal is as follows. First, all peaks in the vibration signal are distinguished. For this, the moving average vibration signal is calculated in the range of 20 previous and 20 subsequent harmonics. Then, the harmonics of the initial vibration signal are examined sequentially, and if its amplitude exceeds the corresponding average by a factor of two, it is considered an element of the peak. Peak elements traveling consecutively without gaps are considered to be a single peak element. To identify individual peaks in the process of enumerating by the adjuster 10 and 12, the numbers of harmonics that are the first and last elements of each of the peaks are recorded in a special array of pairs of numbers. From the obtained set of peaks, those that correspond to formulas (3) and (4) in the frequency range under consideration are selected. They are simultaneously excluded from the initial spectrum and included in the vibration spectrum of the outer ring. The same operation is repeated for the inner ring using the frequencies described by formula (5). Then only peaks corresponding to balls remain in the initial spectrum. These peaks are excluded from the initial spectrum and are included in the spectrum of vibration excited by the balls.

В результате получают четыре вибросигнала, соответствующих возбуждению от четырех основных причин: наружного кольца, внутреннего кольца, шариков и загрязненности. Последний спектр получают после исключения всех пиков, отвечающих линейчатой части вибросигнала. The result is four vibration signals corresponding to excitation from four main causes: the outer ring, inner ring, balls and contamination. The last spectrum is obtained after the exclusion of all peaks corresponding to the ruled part of the vibration signal.

Параллельно с формированием вибросигналов производят квадратичное суммирование составляющих каждого из сигналов. Причем для каждого из сигналов вычисляют две суммы. Одна определяет ускорение вибрации, а другая - скорость. Для скорости составляющая вибросигнала предварительно делится на круговую частоту этой гармоники. Корни квадратные из восьми полученных величин и являются уровнем вибрации по ускорению и скорости в диапазоне частот. Эти данные переводятся и в децибелы. In parallel with the formation of vibration signals, a quadratic summation of the components of each of the signals is performed. Moreover, for each of the signals two sums are calculated. One determines the acceleration of vibration, and the other determines speed. For speed, the component of the vibration signal is previously divided by the circular frequency of this harmonic. The roots are square of the eight values obtained and are the vibration level for acceleration and speed in the frequency range. This data is converted to decibels.

Затем осуществляют диагностирование в двух других диапазонах частот. Для диапазона 300 Гц - 1800 Гц используют данные, введенные в режиме 2, а для диапазона 1800 Гц - 10000 Гц - данные, введенные в режиме 3 (см. табл. 1). Для получения исходного вибросигнала сначала быстрое преобразование Фурье, затем проводят остальные операции, описанные выше. Then carry out the diagnosis in two other frequency ranges. For the range of 300 Hz - 1800 Hz, the data entered in mode 2 are used, and for the range of 1800 Hz - 10,000 Hz - the data entered in mode 3 (see Table 1). To obtain the initial vibration signal, first, the fast Fourier transform, then carry out the remaining operations described above.

Результаты комплексной вибродиагностики подшипника качения получают в виде вибросигналов, возбуждаемых четырьмя факторами в трех частотных диапазонах и уровней вибраций в этих диапазонах по скорости и по ускорению. Уровни вибраций по скорости выводят на экран дисплея 17 и одновременно на печатающее устройство 18. При необходимости можно вывести уровни вибрации по ускорению. Вибросигналы при необходимости можно также представить на экране и распечатать. The results of comprehensive vibration diagnostics of a rolling bearing are obtained in the form of vibration signals excited by four factors in three frequency ranges and vibration levels in these ranges for speed and acceleration. The vibration levels of speed are displayed on the display screen 17 and at the same time on the printing device 18. If necessary, you can display the vibration levels for acceleration. Vibration signals can also be displayed and printed if necessary.

Claims (3)

1. Способ комплексной вибродиагностики подшипников качения, заключающийся в том, что измеряют вибросигнал подшипника при вращении его под нагрузкой, вибросигнал дискретизируют и преобразовывают в цифровую форму и вводят его в рабочий буфер в разных режимах, меняя частоту среза фильтра и время ввода, в каждом из режимов подбирают оптимальный коэффициент усиления, в каждом из режимов вибросигнал подвергают быстрому преобразованию Фурье, определяют индивидуальные для каждого подшипника частоты вращения ротора, сепаратора с шариками относительно наружного и внутреннего колец, шарика вокруг собственной оси и пиковую частоту, используя периодичность вибрационного сигнала, связанного с относительными частотами вращения деталей подшипника, и выделяют четыре составляющие этих сигналов, обусловленные качеством изготовления внутреннего и наружного колец, шариков и степенью загрязненности, для каждой из этих составляющих сигнала определяют уровень вибрации и долевой вклад по мощности в вибрацию каждой из составляющих в общую мощность вибросигнала и, используя заложенные в памяти ЭВМ известные свойства вибросигналов, судят о состоянии элементов. 1. The method of complex vibration diagnostics of rolling bearings, which consists in measuring the vibration signal of the bearing when it rotates under load, the vibration signal is sampled and converted into digital form and entered into the working buffer in different modes, changing the filter cutoff frequency and input time, in each of the modes select the optimal gain, in each of the modes the vibration signal is subjected to a fast Fourier transform, the individual rotor speeds of the rotor, the cage with balls are determined individually for each bearing the outer and inner rings, the ball around its own axis and the peak frequency, using the frequency of the vibration signal associated with the relative frequencies of rotation of the bearing parts, and four components of these signals are determined, due to the manufacturing quality of the inner and outer rings, balls and the degree of contamination, for each of these components of the signal determine the level of vibration and the fractional contribution of power to the vibration of each of the components in the total power of the vibration signal and, using computer memory known properties of vibration signals, judge the state of the elements. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибросигнал вводят в трех режимах с использование следующих параметров: частота дискретизации 800, 5000, 25000 Гц, частота среза 300, 2000, 10000 Нч/Гц, время ввода первый режим 40 с, второй 10 с, третий 2 с. 2. The method according to claim 1, characterized in that the vibration signal is introduced in three modes using the following parameters: sampling frequency 800, 5000, 25000 Hz, cutoff frequency 300, 2000, 10000 Nh / Hz, input time first mode 40 s, second 10 s, third 2 s. 3. Устройство для комплексной вибродиагностики подшипников качения, содержащее вибропреобразователь, усилитель-корректор, фильтр верхних и нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь Фурье, определитель частоты и периодов вращения, разделитель линейчатого и непрерывного спектров, частотомер пиковых частот, формирователи вибросигнала наружного кольца, внутреннего кольца, шариков и загрязненности, выход последнего подключен с дисплеем и печатающим устройством, при этом второй выход и вход определителя частоты и периодов вращения подключены к частотомеру пиковых частот, вторые выходы и входы формирователей вибросигналов наружного кольца и внутреннего кольца и шариков подключены к блоку включения и исключения пиков, а третьи выходы и входы формирователей вибросигналов наружного кольца и внутреннего кольцав подключены к задатчикам частот этих колец. 3. A device for complex vibration diagnostics of rolling bearings, containing a vibration transducer, an amplifier-corrector, a high and low frequency filter, an analog-to-digital converter, a Fourier converter, a determinant of frequency and periods of rotation, a line and continuous spectrum separator, a peak frequency counter, a peak frequency counter, an external ring vibration conditioner , inner ring, balls and dirt, the output of the latter is connected to the display and the printing device, while the second output and input of the frequency determiner and IRS rotation frequency counter connected to the peak frequency, and outputs the second input of the vibration signals of the outer ring and inner rings and balls are connected to the block inclusion and exclusion peaks, and third inputs and outputs vibration signals formers the outer ring and the inner Colzano connected to the frequency setting elements of these rings.
RU96108248A 1996-05-06 1996-05-06 Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization RU2104510C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108248A RU2104510C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108248A RU2104510C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2104510C1 true RU2104510C1 (en) 1998-02-10
RU96108248A RU96108248A (en) 1998-07-10

Family

ID=20179851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96108248A RU2104510C1 (en) 1996-05-06 1996-05-06 Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2104510C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138032C1 (en) * 1998-07-13 1999-09-20 Акционерное общество "АО ВНИПП" Process of diagnostics of bearings and their parts and device for its implementation
RU2138793C1 (en) * 1997-12-24 1999-09-27 Костюков Владимир Николаевич Gear to anchor vibration converter
RU2153660C1 (en) * 1999-06-23 2000-07-27 Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" Method and device for vibration diagnosis of rotary mechanisms
RU2172939C2 (en) * 1999-07-15 2001-08-27 Костюков Владимир Николаевич Facility for attachment of vibration converter
RU2177607C1 (en) * 2000-07-27 2001-12-27 Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" Process and device to diagnose objects functioning cyclically
RU2187086C2 (en) * 1999-12-14 2002-08-10 Мартынов Виктор Иванович Method of determination of state-of-object vibration diagnosis
RU2209410C1 (en) * 2001-11-21 2003-07-27 Открытое акционерное общество "ВНИПП" Method of diagnosis of bearings
RU2449252C2 (en) * 2007-03-12 2012-04-27 Снекма Detection method of damage to support rolling bearing of engine
RU2545250C2 (en) * 2013-06-10 2015-03-27 Владимир Николаевич Иванов Device for diagnostics and control of technical state of mechanisms of transport and stationary systems
CN107782556A (en) * 2016-08-30 2018-03-09 中国飞行试验研究院 Go straight up to computational methods and the vibration monitoring system that power plants vibration monitors in real time

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138793C1 (en) * 1997-12-24 1999-09-27 Костюков Владимир Николаевич Gear to anchor vibration converter
RU2138032C1 (en) * 1998-07-13 1999-09-20 Акционерное общество "АО ВНИПП" Process of diagnostics of bearings and their parts and device for its implementation
RU2153660C1 (en) * 1999-06-23 2000-07-27 Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" Method and device for vibration diagnosis of rotary mechanisms
RU2172939C2 (en) * 1999-07-15 2001-08-27 Костюков Владимир Николаевич Facility for attachment of vibration converter
RU2187086C2 (en) * 1999-12-14 2002-08-10 Мартынов Виктор Иванович Method of determination of state-of-object vibration diagnosis
RU2177607C1 (en) * 2000-07-27 2001-12-27 Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" Process and device to diagnose objects functioning cyclically
RU2209410C1 (en) * 2001-11-21 2003-07-27 Открытое акционерное общество "ВНИПП" Method of diagnosis of bearings
RU2449252C2 (en) * 2007-03-12 2012-04-27 Снекма Detection method of damage to support rolling bearing of engine
RU2545250C2 (en) * 2013-06-10 2015-03-27 Владимир Николаевич Иванов Device for diagnostics and control of technical state of mechanisms of transport and stationary systems
CN107782556A (en) * 2016-08-30 2018-03-09 中国飞行试验研究院 Go straight up to computational methods and the vibration monitoring system that power plants vibration monitors in real time

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109883702B (en) Motor bearing fault diagnosis method based on time-frequency domain statistical characteristics
US5477730A (en) Rolling element bearing condition testing method and apparatus
CN110346591B (en) Determining machine speed based on vibration spectrogram
Brandt et al. Main principles and limitations of current order tracking methods
CN110987438B (en) Method for detecting periodical vibration impact signals of hydraulic generator in variable rotating speed process
RU2104510C1 (en) Method of complex vibration diagnosis of antifriction bearings and device intended for its realization
JP2001304954A (en) Failure diagnosis method and device
KR20100094452A (en) A method for detection and automatic identification of damage to rolling bearings
CN110163190B (en) A kind of rolling bearing fault diagnosis method and device
CN108195584B (en) A Fault Diagnosis Method for Rolling Bearings Based on Accuracy Spectrum
JP3225618B2 (en) Vibration inspection device
Shreve Signal processing for effective vibration analysis
CN117109923A (en) A rolling bearing fault diagnosis method and system
RU2209410C1 (en) Method of diagnosis of bearings
JP2019086349A (en) Bearing condition monitoring device and abnormality diagnosis method
RU96108248A (en) METHOD FOR COMPREHENSIVE VIBRODIAGNOSTICS OF ROLLING BEARINGS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN109540279B (en) Reverse compression perception recovery method for undersampled dynamic signals in high-speed milling process of machine tool
CN115781378B (en) A method for online detection of dynamic balance and digital leveling of CNC machine tool spindle
CN117686232A (en) Method, device and storage medium for extracting vibration fundamental frequency of gas turbine in real time
RU2112950C1 (en) Method determining contact angle in ball bearing and device for its realization
RU22821U1 (en) BEARING DIAGNOSTIC DEVICE
Thanagasundram et al. Autoregressive based diagnostics scheme for detection of bearing faults
JPH0545210A (en) Rotor diagnostic device
JP4912017B2 (en) Rolling bearing runout signal analyzer and rolling bearing production system
RU39706U1 (en) DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ROLLER CONE BEARINGS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080507