6. Методы технического диагностирования подшипников качения

В конструкциях современного металлообрабатывающего оборудования применяется большое количество разнообразных подшипников качения, которые используются в качестве опор различных вращательных или колебательных сборочных единиц или механизмов, качество работы которых во многом зависит от их динамических характеристик, условий сборки и эксплуатации. Исходя из этого, вопросы фактического технического состояния механизмов или устройств неразрывно связаны с диагностикой подшипников качения, являющихся основным источником нежелательных помех. При этом многие отказы в работе металлорежущего оборудования также связаны с потерей работоспособности подшипников качения, воспринимающих разнообразные нагрузки в процессе эксплуатации. Поэтому на современном этапе качественная диагностика технического состояния подшипников качения приобретают большую актуальность.

Вибрация и шум, генерируемые подшипниками при работе, являются важными оценочными показателями качества многих машин и приборов. При этом под вибрацией обычно понимают колебания с малыми амплитудами поверхностей деталей, регистрируемые с помощью акселерометров, а под шумом – звуковые волны, распространяющиеся в упругой среде, окружающей источник шума (например, в воздухе), и регистрируемые с помощью микрофонов.

В станкостроении вибрация шпинделей станков, обусловленная подшипниками, снижает точность обработки деталей, увеличивает погрешности их формы. В гироскопии вибрация роторов гиромоторов приводит к уменьшению точности гироприборов. В общем машиностроении шумы относятся к опасным факторам окружающей среды, поскольку вызывают неприятны слуховые эффекты и профессиональные заболевания. В последнее время даже в производстве бытовой техники, например, лифтов, магнитофонов, электробритв, возникла необходимость в подшипниках с регламентированными уровнями вибрации и шума.

Вибрация и шум не только влияют на качество машин и приборов, но и характеризуют состояние объекта, являясь диагностическими факторами. Контроль машин и приборов с помощью вибродиагностической аппаратуры позволяет заблаговременно определять зарождающиеся в них дефекты и предотвращать поломки и аварии. Без надлежащего контроля вибрации и шумов машин и приборов невозможно создание безлюдных производств, в которых не человек, а вычислительная машина, связанная с вибродиагностическими комплексами, заранее предвидит и предотвращает аварийные ситуации.

Одним из наиболее информативно-диагностических методов, позволяющих определять текущее состояние подшипников качения, является метод вибродиагностики, к которому, в частности, относится ударно-импульсный метод. Данный метод позволяет оценивать фактическое техническое состояние подшипников качения (шариковых, роликовых) без разборки подшипниковых сборочных единиц, а также контролировать их качество монтажа и рабочие условия эксплуатации.

На современном этапе технического прогресса контроль фактического технического состояния подшипников качения может осуществляться при помощи диагностирования их состояния непосредственно в процессе эксплуатации.

Согласно ГОСТ 20911-75 техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объекта (подшипников качения) с определенной точностью. Поскольку конечная цель применения технического диагностирования – повышение надежности и ресурса подшипников качения, то наиболее ответственным периодом является правильный подбор признаков диагноза, по которому можно было бы судить о состоянии подшипника и всего подшипникового узла в целом.

Различные параметры подшипников можно оценивать различными методами и проверять как стандартными, так и специализированными устройствами и приборами. Методами диагностирования подшипников являются визуальный контроль, статическая диагностика, динамическая диагностика, система тестовой диагностики. Соответственно средства диагностирования можно классифицировать по методам, но с учетом того обстоятельства, что некоторые из них имеют многоцелевое назначение. Поэтому к средствам диагностики можно отнести визуальный контроль, контрольные универсальные, специализированные и автоматизированные преобразователи.

В процессе эксплуатации подшипников качения особый интерес представляет метод динамической диагностики, заключающийся в установлении их определенных динамических характеристик, которые могут быть признаками нормального их состояния или прогнозируемого срока эксплуатации.

В основном динамическая диагностика (независимо от измеряемого параметра) сводится к статистической обработке данных с последующим распознаванием алгоритмов применительно к задачам диагностики. При этом информационно-диагностические средства, предназначенные для контроля технического состояния подшипников качения, должны выдавать соответствующую информацию, согласно данным табл. 2.1. К информационно-диагностическим средствам контроля технического состояния подшипников качения, выдающим информацию по первому уровню диагностирования, относятся приборы, также приведенные в табл. 2.1.

Таблица 2.1 — Уровни диагностирования при контроле технического состояния подшипников качения

Уровень диагностирования	Метод диагностирования	Характеристика уровня диагностирования
I	Общий	Общая оценка работоспособности подшипника - «исправен» или «неисправен»
II	Поэлементный	Оценка работоспособности элементов, входящих в подшипник, с констатацией всех неисправностей

Информационно-диагностические средства контроля технического состояния подшипников качения, выдающие информацию по второму уровню диагностирования, предназначены дня измерения общего уровня вибрации подшипников, но с последующей ее обработкой для получения диагностической информации. К ним относятся приборы – индикаторы состояния и специальные измерительные комплексы. Особый интерес для ремонтных служб предприятий представляет прибор ИСП-1, который является портативным диагностическим средством и предназначен для функциональной диагностики подшипников качения в процессе их эксплуатации.