O que você sabe sobre os cinco principais métodos de análise de falhas de rolamentos e dicas de diagnóstico? Deixe-me levá-lo para ver hoje.
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Análise e diagnóstico de sons rotativos anormais
A detecção e análise de som de rotação anormal é um método de análise que utiliza ausculta para monitorar o estado de funcionamento do rolamento. As ferramentas comumente usadas são chaves de fenda longas com cabos de madeira ou tubos de plástico rígido com diâmetro externo de cerca de 20 mm. Relativamente falando, o uso de estetoscópios eletrônicos para monitoramento é mais propício para melhorar a confiabilidade do monitoramento. Quando o rolamento está em condições normais de funcionamento, ele funciona de maneira suave e rápida, sem estagnação. O som produzido é harmonioso e sem ruído. Você pode ouvir um som de "zumbido" uniforme e contínuo ou um som de "zumbido" mais baixo. As falhas de rolamento refletidas por sons anormais são as seguintes.
(1) O rolamento emite um som de "assobio" uniforme e contínuo. Este som é gerado pelos elementos rolantes girando nos anéis interno e externo e inclui sons irregulares de vibração metálica que são independentes da velocidade. Geralmente, a quantidade de graxa no rolamento é insuficiente e deve ser reabastecida. Se o equipamento ficar desligado por muito tempo, principalmente em baixas temperaturas no inverno, os mancais às vezes emitem um som de “chiado” durante a operação, o que está relacionado à menor folga radial dos mancais e à menor penetração da graxa. A folga do rolamento deve ser ajustada adequadamente e a graxa nova com maior penetração deve ser substituída.
(2) O rolamento emite um som "whoosh" periódico e uniforme no som contínuo de "bater". Este som é causado por arranhões, ranhuras e manchas de ferrugem nos corpos rolantes e nas pistas dos anéis interno e externo. O período do som é proporcional à velocidade de rotação do rolamento. Os rolamentos devem ser substituídos.
(3) O rolamento emite um som de "chacha" irregular e desigual. Este som é causado pela queda de limalha de ferro, areia e outras impurezas no rolamento. A intensidade do som é pequena e não tem nada a ver com o número de revoluções. Os rolamentos devem ser limpos, lubrificados novamente ou trocados o óleo.
(4) O rolamento emite um som de "farfalhar" contínuo e irregular. Este som geralmente está relacionado ao ajuste frouxo entre o anel interno do rolamento e o eixo ou ao ajuste frouxo entre o anel externo e o furo do rolamento. Quando a intensidade do som é alta, a relação de correspondência dos rolamentos deve ser verificada e quaisquer problemas devem ser reparados a tempo.
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Análise e diagnóstico de sinais de vibração
A vibração do rolamento é muito sensível a danos no rolamento, como descascamento, indentação, ferrugem, rachaduras, desgaste, etc., que serão refletidos nas medições do rolamento e da vibração. Portanto, o tamanho da vibração pode ser medido usando um instrumento especial de medição de vibração de rolamento (analisador de frequência, etc.), e a anormalidade específica pode ser inferida a partir da distribuição de frequência. Os valores medidos variam dependendo das condições de operação do rolamento ou da posição de instalação do sensor. Portanto, é necessário analisar e comparar previamente os valores medidos de cada máquina para determinar os critérios de julgamento.
Existem muitas tecnologias de detecção e diagnóstico para falhas em rolamentos, como detecção de sinais de vibração, análise e detecção de óleo lubrificante, detecção de temperatura, detecção de emissão acústica, etc. Entre vários métodos de diagnóstico, a tecnologia de diagnóstico baseada em sinais de vibração é a mais amplamente utilizada. Esta tecnologia é dividida em dois tipos: método diagnóstico simples e método diagnóstico preciso.
·O diagnóstico simples utiliza vários parâmetros da forma de onda do sinal de vibração, como amplitude, fator de crista, fator de crista, densidade de probabilidade, coeficiente de curtose, etc., bem como várias técnicas de demodulação para fazer um julgamento preliminar sobre o rolamento para confirmar se há uma falha;
·O diagnóstico de precisão utiliza vários métodos modernos de processamento de sinal para determinar o tipo de falha e a causa do rolamento considerado defeituoso em um diagnóstico simples.
2.1 Método de diagnóstico simples
No processo de diagnóstico simples de rolamentos usando vibração, geralmente é necessário comparar o valor de vibração medido (valor de pico, valor efetivo, etc.) com um determinado padrão de julgamento predeterminado e determinar se o valor de vibração medido excede o padrão. O limite é usado para determinar se o rolamento está com defeito e se é necessário um diagnóstico mais preciso.
Os critérios de julgamento utilizados para o diagnóstico simples de rolamentos podem ser divididos em três tipos:
(1) Padrão de julgamento absoluto: É um valor absoluto usado para julgar se o valor de vibração medido excede o limite;
(2) Padrão de julgamento relativo: A vibração da mesma parte do rolamento é medida regularmente e comparada no tempo. O valor de vibração quando o rolamento está livre de falhas é usado como padrão. Baseia-se na relação entre o valor de vibração real medido e o valor de vibração de referência. critérios para fazer um diagnóstico;
(3) Padrão de julgamento por analogia: É um padrão que testa a vibração de vários rolamentos do mesmo modelo na mesma peça sob as mesmas condições e compara os valores de vibração entre si para julgamento.
O padrão de julgamento absoluto é um padrão estabelecido com base no método de detecção prescrito, portanto, deve-se prestar atenção à sua faixa de frequência aplicável e a detecção de vibração deve ser realizada de acordo com o método prescrito. Não existe um padrão de julgamento absoluto que se aplique a todos os rolamentos. Portanto, padrões de julgamento absoluto, padrões de julgamento relativos e padrões de julgamento por analogia são geralmente usados para obter resultados diagnósticos precisos e confiáveis.
O diagnóstico simples inclui principalmente os seguintes métodos:
(1) Método de diagnóstico do valor de amplitude
O valor de amplitude mencionado aqui refere-se ao valor de pico XP, o valor médio
Este é o método diagnóstico mais simples e comumente utilizado, que é diagnosticado comparando o valor da amplitude medida com o valor dado no padrão de julgamento.
·O valor de pico reflete a amplitude máxima em um determinado momento, por isso é adequado para diagnóstico de falhas com impacto instantâneo, como danos por corrosão superficial.
·O efeito diagnóstico do valor médio é basicamente igual ao do valor de pico. Sua vantagem é que o valor de detecção é mais estável que o valor de pico, mas geralmente é usado quando a velocidade de rotação é maior (como acima de 300 r/min).
·O valor quadrático médio é calculado ao longo do tempo, por isso é adequado para diagnóstico de falhas onde o valor da amplitude muda lentamente com o tempo, como desgaste.
(2) Método de diagnóstico de densidade de probabilidade
A curva de densidade de probabilidade da amplitude de um rolamento sem falhas é uma curva de distribuição normal típica; mas quando ocorre uma falha, a curva de densidade de probabilidade pode ficar distorcida ou dispersa.
(3) Método diagnóstico do coeficiente de curtose
Um rolamento livre de falhas cuja amplitude satisfaz a lei de distribuição normal tem um valor de curtose de aproximadamente 3. Com a ocorrência e desenvolvimento de falhas, o valor de curtose tem uma tendência de mudança semelhante ao fator de crista. A vantagem deste método é que ele não tem nada a ver com a velocidade de rotação, tamanho e carga do rolamento, e é principalmente adequado para o diagnóstico de falhas por corrosão por pite.
(4) Método de diagnóstico de fator de forma
O fator de crista é definido como a razão entre o pico e a média (XP/X). Este valor também é um dos indicadores eficazes para um diagnóstico simples de rolamentos.
(5) Método de diagnóstico do fator de crista
O fator de crista é definido como a razão entre o valor de pico e o valor quadrático médio (XP/Xrms). A vantagem deste valor para o diagnóstico simples de rolamentos é que ele não é afetado pelo tamanho, velocidade e carga do rolamento, nem é afetado por alterações na sensibilidade de instrumentos primários e secundários, como sensores e amplificadores. Este valor é adequado para diagnosticar falhas de corrosão por pite. Ao monitorar a tendência de mudança dos valores XP/Xrms ao longo do tempo, as falhas em rolamentos podem ser efetivamente previstas antecipadamente e o desenvolvimento e as tendências de mudança das falhas podem ser refletidas.
·Quando o rolamento não apresenta falha, XP/Xrms é um valor pequeno e estável;
·Quando o rolamento estiver danificado, um sinal de impacto será gerado e o valor do pico de vibração aumentará significativamente, mas o valor quadrático médio não aumentará significativamente neste momento, então XP/Xrms aumenta;
·Quando a falha continua a se expandir e o valor de pico atinge gradualmente o valor limite, o valor quadrático médio começa a aumentar e XP/Xrms diminui gradualmente até retornar ao tamanho sem falha.
2.2 Método de diagnóstico de precisão
Os componentes de frequência de vibração dos rolamentos são muito ricos, incluindo componentes de baixa frequência e componentes de alta frequência, e cada falha específica corresponde a um componente de frequência específico. A tarefa do diagnóstico de precisão é separar componentes de frequência específicos através de métodos apropriados de processamento de sinais para indicar a existência de falhas específicas. Os diagnósticos de precisão comumente usados incluem o seguinte.
(1) Método de análise de sinal de baixa frequência
Sinais de baixa frequência referem-se a vibrações com frequências abaixo de 8kHz. Geralmente, sensores de aceleração são usados para medir a vibração de rolamentos, mas a velocidade de vibração é analisada para sinais de baixa frequência. Portanto, o sinal de aceleração deve ser convertido em um sinal de velocidade por um integrador após passar por um amplificador de carga e, em seguida, passar por um filtro passa-baixa com frequência de corte superior de 8 kHz para remover o sinal de alta frequência. Finalmente, a componente de frequência deve ser analisada para encontrar a frequência característica do sinal. diagnóstico.
(2) Método de análise de demodulação de sinal de média e alta frequência
A faixa de frequência do sinal de frequência intermediária é de 8 ~ 20kHz e a faixa de frequência do sinal de alta frequência é de 20 ~ 80kHz. Como a aceleração pode ser analisada diretamente para sinais de média e alta frequência, depois que o sinal do sensor passa pelo amplificador de carga, o sinal de baixa frequência é removido diretamente por um filtro passa-alta, depois demodulado e, finalmente, a análise de frequência é realizada para encontre a frequência característica do sinal.
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Análise e diagnóstico de temperatura de rolamentos
A temperatura do rolamento geralmente pode ser estimada a partir da temperatura fora da câmara do rolamento. É mais apropriado se o furo de óleo puder ser usado para medir diretamente a temperatura do anel externo do rolamento. Normalmente, a temperatura do rolamento começa a subir lentamente à medida que o rolamento funciona e atinge um estado estável após 1 a 2 horas. A temperatura normal dos rolamentos varia dependendo da capacidade térmica da máquina, dissipação de calor, velocidade de rotação e carga. Se a lubrificação e a instalação forem inadequadas, a temperatura do rolamento aumentará acentuadamente e ocorrerão temperaturas anormalmente altas. Neste momento, a operação deve ser interrompida e as medidas preventivas necessárias devem ser tomadas.
Altas temperaturas geralmente indicam que o rolamento está em condições anormais. As altas temperaturas também são prejudiciais aos lubrificantes dos rolamentos. Às vezes, o superaquecimento do rolamento pode ser atribuído ao lubrificante do rolamento. Se o rolamento for girado continuamente por um longo período a uma temperatura superior a 125 graus, a vida útil do rolamento será reduzida. As causas dos rolamentos de alta temperatura incluem: lubrificação insuficiente ou excessiva, impurezas no lubrificante, carga excessiva, danos nos rolamentos, folga insuficiente, alto atrito causado pelos retentores de óleo, etc.
Portanto, é necessário o monitoramento contínuo da temperatura do rolamento, seja medindo o próprio rolamento ou outras peças importantes. Se as condições de funcionamento permanecerem inalteradas, qualquer alteração de temperatura poderá indicar um mau funcionamento. A medição regular da temperatura do rolamento pode ser feita com a ajuda de um termômetro, como o termômetro digital SKF, que pode medir com precisão a temperatura do rolamento e exibi-la em unidades de grau ou Fahrenheit. A importância dos rolamentos faz com que, quando danificados, o equipamento seja desligado. Portanto, é melhor que esses rolamentos sejam equipados com detectores de temperatura. Em circunstâncias normais, os rolamentos terão um aumento natural de temperatura imediatamente após a lubrificação ou relubrificação, que dura um ou dois dias.
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Análise e Diagnóstico de Lubrificantes
O método de análise de lubrificantes utiliza tecnologia de análise ferrográfica, que é um método particularmente adequado para identificar e prever a fadiga de rolamento.
Uma parte do óleo lubrificante do rolamento é extraída como uma amostra de óleo, e um campo magnético de alto gradiente é usado para fazer com que o material estranho sólido contido na amostra de óleo que flui através do campo magnético seja depositado na folha de vidro em proporção ao seu tamanho, para que a forma, o tamanho, a cor e o material das partículas de matéria estranha possam ser observados. , para que o tipo de desgaste possa ser claramente identificado, o status operacional da máquina possa ser previsto e os perigos ocultos possam ser descobertos a tempo. Em princípio, a tecnologia de ferrografia visa principalmente identificar ímãs fortes, como o aço, mas também possui excelentes capacidades de identificação para metais não ferrosos, como cobre, areia, matéria orgânica, detritos de vedação e outros materiais estranhos.
Quando partículas esféricas semelhantes a aço com diâmetro de 1 a 5 μm aparecem na amostra de óleo, é certo que o rolamento começou a desenvolver microfissuras por fadiga. Quando partículas de fragmentação por fadiga com uma relação comprimento/espessura de 10:1 aparecem na amostra de óleo e o comprimento é superior a 10 μm, o desgaste por fadiga anormal no rolamento começou. Quando o comprimento for superior a 100 μm, o rolamento falhou.
O terceiro tipo de detritos de fadiga são os flocos de fadiga com uma proporção comprimento-espessura de 30:1, com comprimento de 20 a 50 μm, e os flocos geralmente contêm cavidades. No início da fadiga, o número desses flocos aumentará significativamente, o que junto com as partículas esféricas pode ser um sinal do início da fadiga.
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Detecção de emissão acústica
O princípio da tecnologia de detecção de emissão acústica é que quando um material é deformado ou rachado devido a forças externas ou internas, o fenômeno de liberação de energia de deformação na forma de ondas elásticas é chamado de emissão acústica.
A tecnologia de utilização de instrumentos para detectar e analisar sinais de emissão acústica e de utilização dos sinais de emissão acústica para inferir a fonte da emissão acústica é chamada de tecnologia de detecção de emissão acústica. Ele utiliza o fenômeno de que as partículas dentro do material liberam energia de deformação na forma de ondas elásticas devido ao movimento relativo para identificar e compreender o material. ou estruturar o estado interno.
Os sinais de emissão acústica incluem o tipo burst e o tipo contínuo. O sinal de emissão acústica burst consiste em pulsos diferentes do ruído de fundo e podem ser separados no tempo; os pulsos únicos do sinal de emissão acústica contínua são indistinguíveis. Na verdade, os sinais de emissão acústica contínua também são compostos por um grande número de pequenos sinais de rajada, mas são densos demais para serem distinguidos.
Quando os rolamentos não estão funcionando corretamente, podem ser gerados sinais de emissão acústica súbita e contínua. O movimento relativo entre as superfícies de contato dos componentes do rolamento (anel interno, anel externo, elementos rolantes e gaiola), a tensão de contato hertziana causada por atrito e rachaduras superficiais, desgaste, indentações, etc., causadas por falha, sobrecarga, etc. Falhas como ranhuras, oclusão, rugosidade superficial causada por má lubrificação, bordas duras superficiais causadas por partículas de contaminação de lubrificação e corrosão por pite causada pela corrente que passa pelo rolamento produzirão sinais de emissão acústica repentinos.
Os sinais de emissão acústica contínua são provenientes principalmente de falhas globais causadas por desgaste oxidativo na superfície do rolamento causado por má lubrificação (como falha do filme de óleo lubrificante, infiltração de contaminantes na graxa), temperaturas excessivas e falhas locais frequentes dos rolamentos. Esses fatores causam um grande número de eventos repentinos de emissão acústica em um curto período de tempo, gerando assim sinais de emissão acústica contínua.
Durante a operação de um rolamento, sua falha (seja dano superficial, trinca ou falha por desgaste) causará impacto elástico na superfície de contato e produzirá um sinal de emissão acústica. Este sinal contém informações ricas sobre atrito, portanto a emissão acústica pode ser usada para monitorar e diagnosticar rolamentos.
