تحقیق در مورد مدل بلبرینگ بر اساس عیوب موضعی

خلاصه

این مقاله یک مدل تحلیل دینامیکی غیرخطی از یاتاقان‌های ساچمه‌ای با عیوب موضعی ارائه می‌کند و مکانیسم ارتعاش ناشی از نقص در نژاد بیرونی، نژاد داخلی و توپ یاتاقان مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. تماس بین توپ و مسیرهای مسابقه به عنوان سیستم فنر-دمپر در نظر گرفته می شود و واکنش نقص موضعی با عنصر تطبیق آن با یک مدل ریاضی به جای یک ضربه کوتاه مدت نشان داده می شود. ویژگی‌های حوزه زمان و فرکانس سیگنال‌های ارتعاش شبیه‌سازی‌شده به‌دست‌آمده تحت گسل‌های مختلف با سیگنال‌های ارتعاشی تجربی، که اعتبار مدل‌های مکانیکی توسعه‌یافته را تأیید می‌کنند، مقایسه می‌شوند. و نتایج می تواند پشتیبانی نظری برای دینامیک روتور یاتاقان و بلبرینگ، تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان و تشخیص خطا ارائه دهد.

 

معرفی

بلبرینگ های المان نورد به طور گسترده در ماشین آلات دوار به عنوان اجزای پشتیبانی مورد استفاده قرار می گیرند، عملکردهای پشتیبانی یاتاقان، موقعیت هدایت، کاهش مقاومت و صرفه جویی در انرژی، از بین بردن لرزش و کاهش نویز و غیره را دارند، اما همچنین یکی از رایج ترین منابع خطا است. تجهیزات مکانیکی [1]. عملکرد روان و بی صدا یاتاقان های غلتشی مستقیماً بر دقت، عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم مکانیکی [2] تأثیر می گذارد، در صورتی که بتوان اطلاعات مربوط به ویژگی های خطا را به طور موثر در مراحل اولیه استخراج کرد و وضعیت عملکرد بلبرینگ را به طور دقیق شناسایی کرد. تعویض یا تعمیر به موقع یاتاقان های آسیب دیده، جلوگیری از خرابی های آبشاری، اهمیت زیادی برای کاهش ضررهای اقتصادی دارد.

عیوب یاتاقان های نورد را می توان به دو دسته تقسیم کرد: عیوب توزیع شده و عیوب موضعی [6]. عیوب توزیع شده عمدتاً ناهمواری سطح، موج دار بودن، ناهمترازی مسیر راه آهن و عناصر نورد غیر اندازه و غیره است. این عیوب عمدتاً ناشی از خطاهای ساخت، نصب نامناسب یا سایش ساینده است که نظارت بر آنها دشوار است [7خرید انواع بلبرینگ از فروشگاه ایمن رول.عیوب موضعی عمدتاً شامل ترک‌ها، نقاط مقعر و لایه‌برداری روی سطح توپ‌ها یا مسیرهای مسابقه است. دلیل اصلی این عیوب، کارکرد طولانی مدت رولبرینگ است که با پایش در مراحل اولیه عیوب قابل تشخیص است [8]. هنگامی که نقص موضعی روی یاتاقان با عناصر منطبق برهم کنش می کند، تنش تماس در سطح مشترک به طور ناگهانی تغییر می کند و در نتیجه مدت زمان بسیار کوتاهی پالس ایجاد می شود، پالس ارتعاش و نویز ایجاد می کند [9] و می تواند وجود عیوب را در آن نظارت کند. بلبرینگ سپس نقایص موضعی را می توان در مراحل اولیه تشخیص و پایش کرد. حالت غالب خرابی یاتاقان غلتک پوسته شدن است، که یک ترک خستگی از سطح زیرین فلز شروع می شود و به سمت سطح پخش می شود تا زمانی که یک قطعه بلوک فلزی از مسیرهای مسابقه یا توپ جدا شود و یک گودال یا پوسته کوچک ایجاد کند. ، ریزش خستگی. منبع داده برای برنامه نظارت بر وضعیت بلبرینگ (CM) را می توان به عنوان اطلاعات ارتعاش، اطلاعات دما، اطلاعات نویز، اطلاعات ولتاژ، اطلاعات روغن روانکاری و غیره طبقه بندی کرد [10، 11]، و داده های اطلاعات ارتعاش بیشترین میزان را داشته است. به طور گسترده برای تشخیص عیب بلبرینگ استفاده می شود.

مدل‌سازی دینامیکی یاتاقان می‌تواند برای پیش‌بینی عملکرد دینامیکی سیستم یاتاقان مورد استفاده قرار گیرد، و مدل نظری یاتاقان با نقص‌های موضعی می‌تواند درک ما را از ارتعاش ایجاد شده در هنگام وقوع خطای اولیه بهبود بخشد [12]. نیروی تماس و تغییر شکل تماس بین توپ و مسیرهای درونی و بیرونی تئوری تماس هرتز را برآورده می کند [13]. نیروی بازگرداننده غیرخطی بین توپ و مسیر مسابقه به دلیل تغییر فاصله یاتاقان قابل تغییر است، به دلیل وجود عیوب موضعی، زمانی که نقص موضعی روی عنصر یاتاقان با عناصر منطبق با آنها در تعامل باشد، فاصله در رابط به طور ناگهانی تغییر می کند. و غیر خطی بودن فاصله، پاسخ غیرخطی پیچیده ای را برای سیستم به ارمغان می آورد. سفتی یاتاقان با ورود و خروج هر یک از توپ‌ها به ناحیه بار تغییر می‌کند، ارتعاش ناشی از سفتی متغیر با زمان معمولاً ارتعاش VC [14] نامیده می‌شود، که می‌تواند باعث ایجاد ارتعاش پارامتریک برانگیخته سختی با زمان متغیر شود. بنابراین، بلبرینگ شامل سه عامل غیرخطی اساسی، یعنی فاصله یاتاقان، انطباق متغیر و تماس هرتز بین توپ‌ها و مسیرهای مسابقه است که رفتار دینامیکی غیرخطی پیچیده‌ای را برای سیستم به ارمغان می‌آورد [15]. لرزش شوک زمانی رخ می دهد که بلبرینگ به صورت موضعی آسیب ببیند. محققان معمولاً از توالی پالس برای شبیه سازی شوک ارتعاشی استفاده می کنند و مکانیسم ارتعاش ناشی از نقص به ندرت مورد مطالعه قرار می گیرد [16]. این مقاله بر اساس دینامیک تماس است، مکانیزم ارتعاش غیرخطی بلبرینگ را عمیقا مورد مطالعه قرار داده است، با در نظر گرفتن سه رابطه غیرخطی به عنوان منابع ارتعاش، برای ایجاد یک مدل پویا در هنگام مسابقه بیرونی یاتاقان، مسابقه داخلی یا توپ با آسیب محلی. اعتبار مدل با مقایسه ویژگی‌های حوزه زمان و دامنه فرکانس سیگنال‌های ارتعاش شبیه‌سازی شده با سیگنال‌های ارتعاش تجربی تأیید می‌شود.