Diagnosticarea vibroacustică a rulmenţilor

Consideraţii teoretice

A n a l i z a   î n   d o m e n i u l   t i m p   s a u   f r e c v e n ţ ă   a   s e m n a l u l u i   e m i s   d e  

r u l m e n ţ i   a   p e r m i s evidenţierea unui număr însemnat de vârfuri semnificative,

corelate cu următoarele frecvenţe specifice cinematicii şi dinamicii rulmenţilor:

frecvenţa de rotaţie a inelului interior:

frecvenţa de rotaţie a coliviei faţă de inelul exterior fix:

frecvenţa de rotaţie a coliviei faţă de inelul interior în rotaţie:

frecvenţa de rotaţie a corpurilor de rulare faţă de inelul exterior fix:

unde:  n - este turaţia arborelui şi a inelului interior; Dw - diametrul corpului de rulare; dm - diametrul mediu al rulmentului; α - unghiul de contact.

P oz i ţ i a vâ r fu r i l o r î n s pec t ru l de f r e cven ţă a r u lm en tu l u i , î n f unc ţ i e de na t u r a defectului, este dată în tabelul 1.

Tabelul 1

Element Tipul abaterii geometricePozitia varfului

inspectrul de frecventa , [Hz]

Inel interiorBataie radiala fiOndulatie mZfci ± pf i

Defect singular (pitting) mZfci ± pf i

Inel exteriorOndulatie

Defect singular (pitting)

mZfce

Corp de rostogolireVariatia de diametru mfce

Ondulatie 2mfbe± pfce

Defect singular 2mfbe± pfce

cu m = 1,2,3,… , p = 0,1,2,3,….. , Z = nr. corpurilor de rulare. La aceste frecvenţe alearmonicelor excitaţiei se mai poate adăuga şi frecvenţa care corespunde succesiuniiintrare – ieşire a corpului de rostogolire din defecte singulare:

Unde: b - este lungimea defectului pe circumferinţa căii de rulare.Se observă în primul rând numărul mare de componente detectabile, fapt

caresubliniază dificultăţile unei interpretări şi identificări corecte

Fig.1.

In f i gu ra 1 . e s t e p r eze n ta t spec t ru l de f r ecven ţ ă a unu i r u lmen t r ad i a l c u defecte pe inelul interior. În afara vârfurilor dependente de turaţie, analizele effectuate au evidenţiat şi vârfuri specifice unor rezonanţe, independente de turaţie ca poziţie în spectrul de frecvenţă.

La aceste frecvenţe se mai adaugă şi următoarele frecvenţe: -armonicele şi subarmonicele frecvenţei de rotaţie a arborelui: mf 1 sau fi/m (cu m întreg

şi pozitiv), îndeosebi la turaţii mai mari de 3000 rot/min.;-armonicele şi subarmonicele frecvenţei de rotaţie a coliviei: mfce sau fce/m;-frecvenţele proprii ale arborelui sau coliviei.Analiza spectrului de frecvenţă, în scopul controlului vibroacustic al

rulmenţilor presupune determinarea prin calcul a tuturor frecvenţelor enumerate. Coincidenţa dintre frecvenţele măsurate şi evidente ca vârf de amplitudine şi frecvenţele calculate poate oferi date cu caracter de diagnostic

Achiziţia şi procesarea semnalului vibroacustic al rulmenţilor 

Controlul prin vibraţii este, de regulă, de preferat datorită simplităţii operaţiei şi în acest scop rulmenţii de controlat se montează cu inelul interior pe un arbore în rotaţie, care la rândul său este rezemat pe lagăre de alunecare silenţioase. Traductorul de vibraţii preia semnalul de pe inelul exterior al rulmentului nemontat în carcasă, prin intermediul unui palpator, rulmentul fiind încărcat cu o sarcină radială sau axială de control.

În figura 2. este dat lanţul de achiziţii şi procesare a semnalului de vibraţii. Analiza spectrului de frecvenţă, în scopul diagnosticării, necesită determinarea prin calcul a tuturor frecvenţelor la care pot să apară vârfuri în spectru. Coincidenţa dintre frecvenţele calculate şi frecvenţele la care spectrul prezintă vârfuri permite identificarea cauzelor.