مدل سازی بلبرینگ عناصر غلتشی: بررسی

قطر عیب روی سطح عنصر نورد یاتاقان آزمایشی 1.2 میلی متر است و در شکل 9 (الف) نشان داده شده است. عرض و عمق عیب در سطح بیرونی راه آهن بلبرینگ آزمایشی به ترتیب 1.2 میلی متر و 0.25 میلی متر است که در شکل 9 (b) نشان داده شده است. عیوب در بلبرینگ آزمایشی با مدل شبیه سازی شده مطابقت دارد.

 

پاسخ ارتعاش یاتاقان آزمایشی با خطای مرکب در هر دو حوزه زمانی و طیف فرکانس از آزمایش در شکل 13 نشان داده شده است. سیگنال های آزمایشی بزرگ شده در حوزه زمان از 1.56 اینچ به 1.66 اینچ در شکل 13 (b) آورده شده است. از نمودار تقویت‌شده در حوزه زمان می‌توان مشاهده کرد که هنگامی که عنصر نورد بر روی عیب راهرو بیرونی می‌چرخد، تکانه‌های A3 و A4 ایجاد می‌شوند، و هنگامی که نقص عنصر نورد با مسیر داخلی یا بیرونی تماس پیدا می‌کند، تکانه‌های B3 و B4 ایجاد می‌شوند. در همین حال، فواصل زمانی بین ضربه تقریباً 9.3 اینچ و 7.38 اینچ است که به ترتیب برابر با 1/fBPFO و 1/fBPB است. از ارقام حوزه زمان به وضوح نشان داده می شود که سیگنال های شبیه سازی شده و تجربی باربری با خطای مرکب دارای پدیده ضربه دوره ای در حوزه زمان هستند.

از شکل 12(c) و شکل 13(c) می توان دید که fBPFO، fBPB و فرکانس هارمونیک آنها به وضوح قابل مشاهده است. فرکانس مشخصه خطای fBPFO و fBPB به ترتیب 104.7 هرتز و 139.6 هرتز است. خطاهای نسبی fBPFO و fBPB بین نتایج تجربی و شبیه سازی شده به ترتیب 0.29٪ و 3.02٪ است. بنابراین، مدل شبیه سازی با نتایج تجربی مطابقت دارد. خطاهای نسبی مربوط به پیش بارگذاری، لغزش عنصر غلتشی و عوامل دیگر است.

 

با مقایسه شکل 10(c) با شکل 12(c)، می توان به وضوح مشاهده کرد که وقتی بلبرینگ عنصر غلتشی دارای خطای مرکب است، دامنه فرکانس مشخصه خطا بزرگتر از آنهایی است که دارای نقص واحد هستند. پاسخ ارتعاشی یاتاقان با خطای مرکب، نتیجه جفت شدن سیگنال‌های ارتعاشی از یک خطای واحد بر روی سطوح عنصر نورد و مسیر بیرونی است.

ویژگی ارتعاش یاتاقان غلتکی خطای منفرد یا مرکب

5.1. تأثیر بار بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

هنگامی که عرض عیب در راهرو بیرونی 1.2 میلی متر و قطر عیب روی سطح عنصر نورد 1.2 میلی متر و سرعت شفت 1750 اینچ در دقیقه باشد، بار اعمال شده بر یاتاقان از 10 N به 150 N افزایش می یابد. دامنه های fBPFO، fBPB و فرکانس های هارمونیک آنها را می توان در شکل 14 تحت سه حالت خطای بلبرینگ المنت غلتشی نشان داد.

از شکل 14، نشان داده شده است که فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها تغییر نمی کند، اما دامنه سیگنال ارتعاش آنها با افزایش بار اعمال شده افزایش می یابد. هنگامی که بار اعمال شده بر روی یاتاقان زیاد باشد، بار ضربه ای ناشی از غلتش عنصر در سراسر عیب بزرگ خواهد بود، که پاسخ ارتعاش یاتاقان را افزایش می دهد.

 

5.2. تأثیر اندازه نقص بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

عیوب یاتاقان ها مانند ترک، حفره، گودال و سایر عیوب موضعی در حین کار رخ می دهد و اندازه این عیوب به تدریج افزایش می یابد.

 

هنگامی که سرعت بلبرینگ 1750r/min و بار اعمال شده 50 N باشد، عرض عیب در مسیر بیرونی و قطر عیب روی سطح عنصر نورد به ترتیب 0.6، 0.9، 1.2 و 1.5 میلی متر است. دامنه فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها در شکل 15 نشان داده شده است.

از شکل 15 می توان دریافت که فرکانس های مشخصه خطای مربوطه و فرکانس های هارمونیک آنها تغییر نمی کنند. با این حال، دامنه سیگنال ارتعاش آنها با افزایش اندازه نقص از 0.6 میلی متر به 1.5 میلی متر افزایش می یابد. افزایش اندازه نقص یاتاقان منجر به افزایش نیروی تحریک داخلی می شود. بنابراین، دامنه پاسخ ارتعاشی ارتعاش یاتاقان به نسبت قوی تر خواهد بود. می تواند رابطه بین اندازه نقص و پاسخ ضربه تحریک را تا حد معینی توضیح دهد.

 

5.3. تأثیر سرعت چرخش بر پاسخ ارتعاش یاتاقان خطای منفرد یا مرکب

در حین کارکرد تجهیزات، سرعت چرخش تأثیر زیادی بر پایداری سیستم بلبرینگ دارد، بنابراین بررسی پاسخ ارتعاشی یاتاقان خطای مرکب با سرعت های مختلف ضروری است.

 

عرض عیب در مسیر بیرونی یاتاقان 1.2 میلی متر، قطر عیب در سطح عنصر نورد 1.2 میلی متر و بار اعمال شده 50 اینچ است. دامنه فرکانس های مشخصه خطا و فرکانس های هارمونیک آنها را می توان در زیر نشان داد. شکل 16 به ترتیب تحت سرعت 1550، 1650، 1750 و 1850 r/min است.