Анализ методов диагностики состояния подшипников качения в асинхронном двигателе Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

50

НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА

УДК 621.313.333:821.822.765.004.87

/ШАЛЮ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ

; состояния подшипников ¡сачения в

АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ

А.Н. Новожилов, Ф.К. Ахметова Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Одним из основных повреждений асинхронного двигателя является повреждение по дшипников. На него приходится до 40-50 % всех отказов АД. Подшипник качения состоит из внутреннего и внешнего кольца. Между кольцами в их пазах размещен набор шариковых или роликовых элементов. Повреждение подшипника происходит из-за отслаивания микроскопических частиц металла с поверхности колец и вращающихся элементов. Этот процесс ускоряется из-за эксцентриситета или разбалансировки ротора, токов утечки через корпус АД, загрязнения и коррозии подшипников, недостаточной или чрезмерной их смазки.

Повреждение подшипников приводит к увеличению вибрации и уровня шума, возникновению эксцентриситета ротора и возможному зацеплению железа сердечника статора о сердечник ротора Это сопровождается перегревом этих сердечников, ускоренным старением изоляции обмотки статора, коротким замыканием в этой обмотке и полным выходом из строя АД.

История развития электропривода показывает: совершенствование систем диагностики повреждений подшипников качения АД осуществляется одновременно с совершенствованием самого двигателя. В настоящее время стало понятным, что своевременное выявление повреждения подшипников АД позволяет резко сократить время стоимость ремонта. Таким образом, разработка высокочувствительных систем диагностики повреждения подшипника качения в рабочем режиме является актуальной задачей.

В основе всех методов определения всех повреждений подшипников качения АД лежит выявление гармонических составляющих. Он заключается в том, что из сигнала, получаемого в результате измерения вибрации, выделяют гармонические составляющие, которые возникают при появлении того или иного дефекта в подшипнике. При этом, все повреждения подшипника качения условно разделяют на внешний дефект дорожки подшипника, внутренний дефект дорожки подшипника, дефект шара и дефект проскальзывания.

№3, 2008 г.

51

При возникновении внешнего и ли внутреннего дефекта дорожки подшипника частота возникают вибрации АД с частотой

I Яр Р

где /г - частота вращения ротора; N - число шаров в подшипнике; Ь^ - диаметр шара; с1р - диаметр шага зацепления; Ь - угол контакта шара с дорожками.

Если возник дефект шара, то АД вибрирует с частотой

/у=*р-(/^ЬлУ\\-(Ьа-соаф)/<1р)2Ъ

При дефекте проскальзывания

Если сигнал с вибродатчика разложить в спектр гармонических, то в нем эти виброчастоты определяются как [1]

/«*=/[±т'Л\,

где т- 1,2,3,...; /\ - синхронная частота вращения ротора.

Однако чувствительность этого метода часто оказывается недостаточной из-за наличия вибрации других расположенных рядом механизмов, в том числе и исполнительного механизма.

От этих недостатков можно избавиться если измерять изменение магнитного поля машины, возникающее при повреждении подшипников или токи в отдельных элементах обмотки статора АД.

На кафедре «Автоматизация и управление» в последние несколько лет ведутся работы по разработке систем диагностики состояния АД. Для чего была разработана и изготовлена экспериментальная установка. На ней проводятся исследования процессов в диагностируемых двигателях при эксцентриситете ротора, обрыве стержня «беличьей клетки» и при повреждении подшипников АД. Результаты эксперимента, полученные с участием автора, на этой установке по диагностированию повреждения подшипников качениям дают основание полагать, что в ближайшее время будет предложен новый способ диагностирования и устройство для его реализации, которые лишены этих недостатков.

52

НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА

Литература

1. R.R. Shoen, Т.О. Habetler, F/ Kamran. R/G Bartheld, " Motor bearing damage detekction using stator current monitoring", IEEE Trans. Ing. Applins., vol/ 31,no. 6, hh 1274-79, Nov-Dec 1995.

Туйтдеме

Авторлармен синхрондьщ цозгалгыш подшипниктер жагдайларын диагностикалау ddicmepinihf талдауы жасалынган, оньщ нэтижесшде жацын болашацта жацалык, ецг1зу туралы, диагностикалаудыц пйптен жаца тэЫлдершц алынгак

Resume

The authors of the article present an analysis of diagnostics methods of frictionless bearing condition in asynchronous motor, in result there was the foundation of inculcation of new, perfect diagnostics method in future.