Metody diagnostyki łożysk tocznych układów napędowych

Autor: dr hab. inż. Marek Fidali, prof. PŚl
Data publikacji: 07.04.2023 r. Numer wydania: Utrzymanie ruchu 2-3/2022

diagnostyka łożyska łożyska toczne napędy układy napędowe

W wielu przyrządach diagnostycznych producenci implementują specjalizowane metody diagnostyki łożysk [4-6], mowa tutaj np. o metodzie impulsów udarowych SPM (Shock Pulse Method), metodzie PeakVue firmy CSI/Emerson czy też metodach SEE (Spectral Emitted Energy), AEE (Acoustic Emmision Enveloping), ENV Acc i HFD firmy SKF.

Ogólne i szczegółowe zalecenia oraz kryteria dotyczące prowadzenia drganiowej diagnostyki maszyn, w tym i łożysk tocznych, zawarto w kilku normach [7-9, 11], w których poza wskazaniem warunków prowadzenia pomiarów zamieszczono również graniczne wartości przemieszczeń, prędkości i przyspieszeń drgań zależnych od sposobu posadowienia maszyny.

URU_2-3_22_Marek_Fidali_DIAGNOSTYKA_LOZYSK_TOCZNYCH_UKLADOW_NAPEDOWYCH_RYS_5 — Rys. 5. Sposób wyznaczania częstotliwości łożyskowych: BPFI – częstotliwość defektu na bieżni wewnętrznej, BPFO – częstotliwość defektu na bieżni zewnętrznej, BSF – częstotliwość defektu elementu tocznego, FTF – częstotliwość defektu koszyka, RPM – częstotliwość obrotowa

Diagnostyka ultradźwiękowa

Zarówno zaawansowane niesprawności łożysk wynikające z uszkodzeń zmęczeniowych, jak i wczesne symptomy uszkodzenia łożyska mogą być skutecznie wykrywane z zastosowaniem metod ultradźwiękowych [3]. Ultradźwięki pozwalają również na wykrywanie typowych niesprawność eksploatacyjnych związanych z brakiem dostatecznego smarowania lub przesmarowaniem łożyska. Ultradźwiękowa diagnostyka łożysk realizowana jest za pomocą przenośnych i uniwersalnych mierników ultradźwięków działających w zakresie 20-100 kHz. Diagnostyka ultradźwiękowa może być stosowana zarówno do łożysk szybko-, jak i wolnoobrotowych. Szczególnie w przypadku tych ostatnich sprawdza się o wiele lepiej od klasycznych metod drganiowych. Metodyka pomiaru polega najczęściej na umiejscowieniu piezoelektrycznej sondy ultradźwiękowej jak najbliżej łożyska (najczęściej na jego oprawie), ustawieniu odpowiedniego pasma częstotliwości, a następnie dokonaniu odsłuchu sygnału ultradźwiękowego, zebraniu danych ilościowych i na tej podstawie ocenie stanu węzła łożyskowego.

diagnostyka łożysk — Rys. 6. Przykład inspekcji łożyska silnika z zastosowaniem analizatora ultradźwiękowego (źródło: UE Systems)

Dźwięki pracującego łożyska

Odsłuch ultradźwięków w zakresie słyszalnym jest możliwy dzięki zastosowaniu detektora heterodynowego wbudowanego w przyrząd pomiarowy. Odsłuch akustyczny sygnałów ultradźwiękowych pozwala doświadczonemu diagnoście na zasadzie porównawczej rozpoznać nieprawidłowo działające łożysko. Tego typu postępowanie wymaga wcześniejszego zapoznania się z dźwiękami prawidłowo działającego łożyska. W tym celu można rejestrować sygnały i gromadzić je w bazie danych, w postaci np. plików dźwiękowych. Prawidłowo działające łożysko pozwala usłyszeć dźwięki o charakterze szumu o różnej intensywności (np. syczący). Z kolei w dźwięku uszkodzonego łożyska słychać będzie trzaski lub też szorstkie dźwięki podobne do ocierania. W przypadkach uszkodzeń elementów tocznych mogą pojawić się również dźwięki podobne do kliknięć. Natomiast przy uszkodzeniach bieżni lub jednorodnym zużyciu zmęczeniowym elementu tocznego słyszalne będą głośne i jednolite szorstkie dźwięki zbliżone do ocierania. Intensywniejsze odgłosy szumowe świadczą zwykle o niedostatecznym smarowaniu łożyska.

Ilościową analizę sygnałów ultradźwiękowych prowadzi się w podobny sposób, jak w przypadku pomiarów drgań. Wyznacza się parametry liczbowe, a także prowadzi się analizę przebiegów czasowych i widm.