Измерения амплитуды и фазы для балансировки

Диапазон частот вращения 0.5-1700 Гц.

Погрешность по частоте +/- 1%.

Погрешность по фазе +/- 5 градусов.

Погрешность по амплитуде +/- 1 дБ.

Автоматический контроль наличия и формы сигнала с датчика

положения вала, качества измерений.

Единицы измерения амплитуды дБ, g, м/с2, мм/с, мкм (СКЗ, Пик, Пик-Пик).

Встроенный источник питания:

для фотодатчика 5 В, постоянного тока 15 мA.

Амплитудно-фазочастотные характеристики при разгоне-выбеге.

Диапазон частот вращения от 0.5 до 1700 Гц.

Диапазон частот от 0.5 Гц до 10-й гармоники частоты вращения.

Количество отсчетов до 200 по двум гармоникам.

Измеряются параметры на 1-6 гармониках частоты вращения.

Общие данные.

Графический дисплей 320х240 точек 80х60 мм, с подсветкой.

Мембранная клавиатура 20 многофункциональных кнопок.

Порт для обмена данных RS-232.

Встроенные функции самотестирование и калибровка.

Степень защищенности IP65 (пылевлагозащищенное исполнение).

Диапазон рабочих температур -20⁰ / +50⁰ C.

Вес 0.7 кг.

Размеры 109 x 206 x 35 мм.

Время работы от аккумулятора 8 часов, не менее.

Тип батареи никельметаллгидридная, быстросъемная.

Время заряда 2 часа, не более, в приборе или отдельно. поставки

Виброанализатор СД-21 в комплекте с вибропреобразователями, наушниками, датчиком оборотов, кабелями и зарядным устройством.

Поставляется в приборной сумке.

В комплект входит программное обеспечение Vibro12.

Предлагается большое количество дополнительного

оборудования - коммутаторы, наушники, батарея, токоизмерительные клещи, различные датчики оборотов и положения вала, вибропреобразователи, кабели, весы для балансировочных грузов и др. обеспечение

7. Встроенные в СД-21 программы:

VBAL_Int -программа балансировки до 3 плоскостей, до 8 точек

измерения, включает в себя подбалансировки, балансировку по

коэффициентам влияния, программы сложения и распределения балансировочных масс и т.д.;

УДАР- программа анализа резонансов методом ударного

возбуждения с определение собственных частот и

декрементов затухания;

ВЫБЕГ- программа измерения амплитудно-фазочастотных

характеристик при пуске и выбеге машины (до 16 каналов измерения по двум гармоникам). Определяются критические скорости, резонансы. Данные могут быть использованы для балансировки машины в собственных опорах на скоростях намного меньше рабочей;

ЦЕНТРОВКА- программа расчета корректирующих действий по результатам измерения расцентровки валов при помощи индикаторов или щупов (в

комплект индикаторы и щупы не входят;

МАГНИТОФОН – программа для записи длинных выборок временного

сигнала и последующего анализа временного сигнала в компьютере. Длительность непрерывной записи ограничена только объемом свободной памяти.

Программы для компьютера:

VBAL_Pro -программа многоплоскостной балансировки - до 16 плоскостей, до 64 точек измерения, до 8 режимов работы. Поиск дефектов,

препятствующих балансировке. Балансировка методом перемещения имеющихся балансировочных масс;

DREAM -мониторинг, автоматическая диагностика и прогноз

состояния вращающихся машин и их узлов - подшипников, редукторов, механических передач, насосов и вентиляторов, электрических машин, турбин, компрессоров и др. Работа в переносном, стационарном, стендовом режимах.

В анализаторе установлена энергонезависимая память объемом 2 Мб, что обеспечивает хранение около 700 спектров сигнала с 1600 частотными полосами или более 50 файлов с временными выборками сигнала объемом в 32 Кб.

Наличие последовательного интерфейса RS -232 позволяет разгружать (загружать) информацию из анализатора менее чем за 15 мин. Программная поддержка модема, имеющаяся в анализаторе, позволяет автоматически загружать и разгружать сборщик по стандартным линиям связи.

Виброанализатор типа СД -21 может проводить измерения маршрутной карте или вне маршрута. Предусмотрена возможность ввода в анализатор с его клавиатуры буквенно-цифровой информации.

В последние годы программное обеспечение для мониторинга стали выпускать практически все производители технических средств измерения и анализа вибрации. В таблице 7 представлен сравнительный анализ приборного и программного обеспечения для мониторинга и диагностики.

 

 

Таблица 7

Сравнительная таблица составных частей систем мониторинга, диагностики и балансировки ведущих Российских и зарубежных производителей приборных и программных средств.

 

 

Рассмотрим наиболее типичный случай, когда неподвижным является наружное кольцо подшипника, а вращающимся – внутреннее кольцо, расчетная схема которого представлена на рис. 60.

 

 

 

Рис. 60. Расчетная схема подшипника качения:

радиальный (а) и радиально-упорный (б).

Для определения основных частот подшипниковой вибрации необходимо знать скорость вращения машины n (об/мин) и следующие параметры:

- d_с»(d_н+d_в)/2 – диаметр сепаратора, т.е. диаметр окружности, проходящей через центры тел качения. Здесь d_н - наружный диаметр подшипника; d_в – внутренний диаметр подшипника;

- d_тк. – диаметр тел качения;

- α- угол контакта тел качения с дорожками качения;

- z- число тел качения.

Задача сводится к определению частоты вращения сепаратора f_с и частоты вращения тела качения f_тк при известной скорости вращения машины, т.е. известной частоте вращения внутреннего кольца и геометрических размеров подшипника, а именно, d_с , d_тк, α, z.

Круговая частота вращения внутреннего кольца равна

w_вр = 2 p•f _вр = 2p•n/60, (1)

где n – скоростьвращения ротора (внутреннего кольца), об/мин.

Рассмотрим движение одного тела качения по наружному кольцу. Точка 1 тела качения за его один оборот окажется в точке 1^* на рис. 60. Круговая частота вращения тела качения w_тк связана с величиной периода Т, за который тело качения сделает один оборот, следующим выражением:

w_тк =2π/Т. (2)

Путь тела качения по наружному кольцу за период Т равен

S₁=2π·r_тк. (3)

Этот путь S₁ можно выразить через угловую частоту вращения сепаратора относительно наружного кольца: w_с, получим следующее соотношение:

S₁= w_с (r_с + r_тк)Т. (4)

Если приравнять эти выражения (3) и (4), то получим уравнение движения тела качения по наружному кольцу:

2π·r_тк = w_с (r_с + r_тк)Т (5)

Рассмотрим путь внутреннего кольца S за тот же период Т. В первом приближении он представляет собой сумму двух путей

S=S₁+S_2, (6)

где S₁=2π·r_тк - путь, который прошла бы точка 2 по внутреннему кольцу подшипника за период одного оборота тела качения без учета кривизны наружного и внутреннего колец. Схема движения точки представлена на

рис. 61.

Рис. 61. Движение одной точки внутреннего кольца за время полного оборота тела качения.

В этом случае S₂= w_с (r_с - r_тк)Т – путь внутреннего кольца за период Т.

Рассмотрим формулу (6) с учетом того, что путь внутреннего кольца за время Т равен S= w_вр (r_с - r_тк)Т, получим уравнение движения внутреннего кольца: w_вр (r_с - r_тк)Т = 2π·r_тк + w_с (r_с - r_тк)Т. (7)

После преобразования этого уравнения с учетом соотношения (5) получим

w_вр (r_с - r_тк)Т = w_с (r_с + r_тк)Т + w_с (r_с - r_тк)Т. (8)

Решим это уравнение относительно w_с . В этом случае получим для частоты вращения сепаратора следующее соотношение:

w_с = w_вр (r_с - r_тк)/2 r_с = 1/2 • w_вр(1- r_тк/ r_с). (9)

Эта формула (9) получена без учета угла контакта тел качения с дорожками качения и справедлива только для случая α = 0, т.е. для радиальных подшипников качения. В общем случае выражение для частоты вращения час

w_с =1/2 • w_вр[1- (r_тк/ r_с) •сos α] (10)

Для определения w_тк из уравнения (5) найдем Т

Т = 2π·r_тк/ w_с (r_с + r_тк) (11)

После преобразования формул (2) и (11) получим для частоты вращения тела качения следующее соотношение

w_тк= 2 π/Т = 2 π •w_с (r_с + r_тк)/ 2π·r_тк = w_с(1+ r_с/ r_тк). (12)

С учетом угла α выражение для частоты вращения тела качения примет следующий вид.

w_тк= w_с[1+ (r_с/ r_тк) •сos α] (13)

Используя уравнения (13) и (10) определим частоту вращения тела качения через частоту вращения внутреннего кольца w_вр:

w_тк= w_с[1+ (r_с/ r_тк) •сos α] = 1/2 • w_вр[1- (r_тк/ r_с) •сos α] • [1+ (r_с/ r_тк) •сos α] =

= 1/2 w_вр (r_с/ r_тк) [1- (r² _тк/ r² _с) •сos² α] (14)

Вторая часть задачи сводится к определению частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу w_н. и частоты перекатывания тел качения по внутреннему кольцу w_в . Из схемы к расчету частоты перекатывания тел качения, представленной на рис. 62 следует, что если точка 1 принадлежит наружному кольцу, то одно тело качения будет перекатываться через нее с частотой w_с.

Рис. 62. К расчету частоты перекатывания тел качения по наружному кольцу и частоты перекатывания тел качения по внутреннему кольцу.

 

С учётом всех тел качения подшипника частота перекатывания тел качения по наружному кольцу равна

w_н = w_с • Z = 1/2 • w_вр[1- (r_тк/ r_с) •сos α] • Z, (15)

где Z – число тел качения.

Точка 1' на рис. 62 принадлежит внутреннему кольцу и очевидно, что она будет касаться одного тела качения с частотой w_вр- w_с , т.е. точка 1' будет догонять тело качения. С учетом всех тел качения подшипника частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу равна

w_в= (w_вр- w_с ) • Z (16)

Преобразуем формулу (16) с учетом выражения для w_с (9) и получим следующее соотношение:

w_в= (w_вр- w_с ) • Z= {w_вр- 1/2w_вр [1- (r_тк/ r_с) •сos α]} • Z = [ w_вр- 1/2w_вр+1/2w_вр(r_тк/ r_с) •сos α] • Z = [1/2w_вр+ 1/2w_вр (r_тк/ r_с) •сos α] • Z =1/2w_вр [1+ (r_тк/ r_с) •сos α] • Z. (17)

Для любого типа подшипника качения его основные частоты вибрации по мере роста их величины всегда располагаются в определённом порядке, начиная с частоты вращения сепаратора и кончая частотой перекатывания тела качения по внутреннему кольцу, а именно:.

1. w_с= 1/2w_вр [1- (r_тк/ r_с) •сos α];

2. w_вр= 2p•n/60;

3. w_тк= 1/2w_вр(r_тк/ r_с) [1- (r² _тк/ r² _с) •сos² α];

4. w_н = 1/2 • w_вр[1- (r_тк/ r_с) •сos α] • Z;

5. w_в= 1/2w_вр [1+ (r_тк/ r_с) •сos α] • Z.

В зависимости от состояния подшипника возможно повышение его вибрации или шума на приведенных ниже основных подшипниковых частотах, на их кратных гармониках, на различных комбинационных частотах. Каждый вид дефекта характеризуется определённым набором составляющих с повышенным уровнем вибрации или шума, что и является диагностическим признаком конкретного дефекта.

Однако диагностические признаки, которые характеризуют вид дефекта или определенное сочетание дефектов, могут несколько изменяться в зависимости от вида нагрузки, которая действует на подшипник.

По результатам анализа спектра огибающей случайной вибрации подшипникового узла обнаруживаются и определяются виды одиннадцати из двенадцати возможных дефектов, которые отражают состояние поверхностей трения подшипников качения или качество его установки в посадочное место.

Вид дефектов идентифицируется по пяти основным и нескольким дополнительным группам гармоник в спектре огибающей. К основным группам в порядке снижения вероятности их появления в спектре огибающей относятся следующие гармоники с учетом того, что w = 2p• f, где f – линейная частота:

- гармоники с частотами, кратными частоте вращения кольца подшипника kf _вр;

- гармоники с частотами, кратными частоте перекатывания тел качения по наружному кольцу kf_н;

- гармоники с частотами, кратными частоте перекатывания тел качения по внутреннему кольцу kf_в;

- гармоники с частотами, кратными частоте вращения сепаратора kf_с;

- гармоники с частотами, кратными частоте вращения тел качения kf_тк.

Здесь k – кратность гармоники.

Рассмотрим основные группы, по которым можно с высокой степенью достоверности идентифицировать виды дефектов более чем в 70-80% случаев. В таблице 8. представлены диагностические признаки, а именно, частоты составляющих спектров вибрации и ее огибающей, которые используются для обнаружения и идентификации дефектов линии вала в подшипниках качения по периодическим измерениям вибрации.

Таблица 8

 

 

Продолжение таблицы 8.