Диагностика подшипникового узла ножевого вала куттера по низкочастотной вибрации

Шаров А.В., Корзин В.В., 2015

По количеству предприятий, объему и значимости выпускаемой продукции мясоперерабатывающая промышленность занимает одно из ведущих мест пищевой промышленности. Однако основные производственные фонды отечественных предприятий сильно изношены, что зачастую негативно сказывается на качественных и количественных показателях выпускаемой продукции. В настоящее время большинство отечественных предприятий мясоперерабатывающей промышленности производит обслуживание оборудования по системе планового предупредительного ремонта или эксплуатирует оборудование до его отказа или поломки. Используемая система плановопредупредительного ремонта имеет ряд недостатков, ремонт и техническое обслуживание производится по регламенту завода-изготовителя через определённые промежутки времени, однако практика эксплуатации оборудования показывает, что примерно 50 % из числа всех технических обслуживаний выполняются без их фактической необходимости [1].

При проведении капитальных ремонтов происходит разборка узлов оборудования с последующей дефектацией деталей и комплектующих. Произвести капитальный ремонт силами предприятия не всегда представляется возможным, в результате чего приходится прибегать к услугам специализированных организаций, что приводит к длительным простоям и, как следствие, к большим экономическим потерям.

Использование современных методов функциональной диагностики позволит устранить вышеуказанные недостатки.

Анализ параметров вибраций – один из методов функциональной диагностики, позволяющий без длительного простоя техники определить фактическое состояние динамически работающего агрегата. Использование данного метода позволяет выполнять техническое обслуживание только когда это необходимо в связи с высокой вероятностью возникновения отказа оборудования, а также планировать виды и сроки проведения ремонтов, исходя из результатов диагностики, что позволит значительно снизить простои производства. Одновременно снизить стоимость и продолжительность ремонтных работ, так как проверяется не только состояние деталей куттера, но и их сборку [2].

В ходе выполнения данной работы диагностические исследование проводились на куттере марки Л23-ФКВ-03. Объектом исследования был выбран передний подшипник привода ножевой головки, так как он в процессе работы испытывает циклические нагрузки, а также при недостаточной смазке и неправильной эксплуатации происходит его перегрев, и, как следствие, заедание, что приводит к повреждению других элементов куттера.

Исследования виброакустических характеристик проводились методом прямого спектрального анализа. Непосредственно сами измерения параметров вибраций проводились при работе куттера без нагрузки в связи с тем, что при работе под нагрузкой возникают дополнительные составляющие сил резания, которые действуют на ножевую головку, что способствует возникновению широкого спектра колебаний, природа которых имеет как стационарный, так и не стационарный характер. Измерения параметров вибраций подшипника ножевого вала куттера осуществлялась в частотном диапазоне до 1000 Гц при частоте вращения вала 500 об/мин.

Рисунок 1. Схема точек измерения вибрационных характеристик куттера

Установленная ножевая головка была cбалансирована, разность в массе установленных шести ножей не превышала 3,5 г.

Диагностическая ценность измеренных параметров вибрации в значительной мере определяется информативностью точек измерения. Измерение параметров вибраций производилось согласно ГОСТу, установка датчика осуществлялась при помощи специальных магнитов.

С учетом рекомендаций, содержащихся в отечественных и зарубежных стандартах, а также учитывая компоновку оборудования, определены точки снятия виброакустической информации [3]. Степень информативности точек проверена экспериментально путём сравнительного анализа значений диагностических признаков [4].

Для исследования параметров данные снимались с установленных точек по осям Y (точка 1) и Z (точка 2) , а также с задней опоры куттера (точка 3), схематичное изображение точек измерения представлено на рисунке 1.

Для определения параметров вибраций куттера производились измерения виброскорости в точке 3. Для предотвращения возникновения спектра вибраций от зубчатой передачи привод чаши был отключен.

При анализе вибрационного сигнала (рисунок 2) снятого на опоре куттера не было обнаружено превышающих значений виброскоростей, что свидетельствует об отсутствии дефектов, несбалансированности и перекосов вращающихся элементов привода ножевого вала [5].

Рисунок 2. График спектра вибрационного сигнала, снятого на опоре куттера

При анализе спектра вибрационного сигнала подшипника ножевого вала в точке 2 не было обнаружено отклонений значений виброскорости, а при анализе в точке 1 было выявлено, что через определенные промежутки времени возникает повышение значения виброскорости, участок спектра сигнала изображен на рисунке 3. В среднем значения виброскрости на отмеченных участках озрастали более чем в 2 раза.

Рисунок 3. График спектра вибраций сигнала переднего подшипника ножевого вала

Рисунок 4. Спектр виброскорости в диапазоне от 0 до 1000 Гц

Предварительный спектральный анализ (рисунок 4) позволил определить частотный диапазон, который дает возможность проводить спектральный анализ с требуемой разрешающей способностью. Виброскорость в диапазоне 0-100 Гц отличается наличием значительных значений виброскорости, поэтому для дальнейшего анализа был выделен именно этот диапазон.

Рисунок 5. С пектр виброскорости на опоре, в диапазоне до 100 Гц

При анализе выделенного диапазона спектра колебаний подшипникового узла, представленного на рисунке 5, было выявлено как незначительное увеличение виброскорости в диапазоне частот, так значительное увеличение виброскорости на отдельных частотах: f = 18,2 Гц , f = 34,6 Гц , f = 50,1 Гц , f = 68,3 Гц , что может свидетельствовать о наличии дефекта наружного кольца подшипника.

На рисунке 6 снизу представлен спектр виброскорости нового подшипника, установленного после ремонта. На рисунке 6 сверху представлен спектр исследуемого подшипника.

Сравнительный анализ двух интервалов спектров позволил установить, что возникновение дефектов характеризуется увеличением амплитуды виброскорости в полосе частот A f = 4 - 83 Гц в среднем в 3,5-5 раз.

Рисунок 6. Зависимость спектра виброскорости подшипникового узла подшипника:

1- подшипник без дефекта, 2 – подшипник с дефектом

Можно сделать выводы о том, что применение методов диагностирования оборудования позволяет:

• -    определять возникновение дефекта на начальной стадии;

• -    предотвращать неожиданные отказы оборудования и остановки производства;

• -    составить критерии предельно допустимого состояния оборудования;

Вестник ВГУИТ, №1, 2015