Распознавание эксплуатационных дефектов ленточных конвейеров методами вибродиагностики Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

------------------------------------------ © Б.Л. Герике, П.Б. Герике,

2009

УДК 681.518.5

Б.Л. Герике, П.Б. Герике

РАСПОЗНАВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ МЕТОДАМИ ВИБРОДИАГНОСТИКИ

Обозначены цели и задачи вибродиагностики. Даны характеристики и методы вибродиагностики, которые способствуют выявлению дефектов ленточных конвейеров.

Ключевые слова: вибродиагностика, дефекты, ленточный конвейер, горные машины.

Основным методом функциональной диагностики горных машин и оборудования является вибродиагностика -техническая дисциплина, рассматривающая теорию и методы распознавания технических состояний машин и механизмов по исходной информации, содержащейся в виброакустическом сигнале.

Методы вибродиагностики направлены на обнаружение и идентификацию неисправностей агрегатов горных машин и оборудования, влияющих на их вибрацию - дефектов роторов, дефектов опорной системы, узлов статора, подшипников скольжения и подшипников качения, зубчатых и ременных передач, испытывающих или генерирующих динамические нагрузки.

Целями вибродиагностики являются:

- предупреждение развития дефектов агрегата и сокращение затрат на его восстановление;

- определение оптимальной технологии восстановления работоспособности агрегата, если возникший дефект исключает возможность его нормальной эксплуатации.

Носителем информации о техническом состоянии элементов работающего оборудования в вибродиагностике является виброа-кустический сигнал - собирательное понятие, включающее информацию о колебательных процессах (вибрационных, гидро- или газодинамических и пр.) и акустическом шуме механизма.

Особенность процесса - вибрационный сигнал практически мгновенно реагирует на изменение состояния оборудования, что определяет скорость постановки диагноза и принятия решения.

Вибродиагностика решает следующие практические задачи обслуживания машин и оборудования:

- разделение множества возможных технических состояний агрегата на два подмножества: исправных и неисправных;

- постановка диагноза, состоящего в определении характера и локализации одного или группы дефектов, соответствующих вибрационному состоянию агрегата;

- возможное обнаружение дефекта на ранней стадии и прогнозирование его развития во времени.

При выборе средств измерения параметров вибрации необходимо ориентироваться на параметры диагностируемого оборудования. Если диагностируется однотипное оборудование длительного режима работы с небольшими отклонениями по конструкции, частоте вращения, массе, габаритам и условиям эксплуатации предпочтение следует отдать системам углубленной диагностики. Хорошо зарекомендовали себя при проведении измерений на шахтах Кузбасса [1] сборщики-спектроанализаторы «ТОПАЗ» и «КВАРЦ», фирмы «Диамех 2000» (рис. 1). Приборы имеют возможность работы с количеством каналов от 1 до 16 (с применением дополнительных средств), частотный диапазон в режиме измерения спектра- от 3 до 40 000 Гц, максимальное количество линий в спектре - 1600, масса - 2,1 кг.

Наибольшее распространение в угольной и горнорудной промышленности получили ленточные конвейеры. Измерения вибрации обычно проводятся на приводной станции на крышках подшипниковых узлов. Точки измерений вибрации на показаны на рис. 2.

Анализ дефектов конвейеров позволяет выделить следующие характерные дефекты:

- дисбаланс электродвигателя и барабана;

- расцентровка валопроводов «электродвигатель - редуктор» и «редуктор - барабан»;

- дефекты элементов соединительных муфт;

- ослабление посадки подшипников;

а) б)

Рис. 1. Анализаторы вибрации, слева направо: а) - «КВАРЦ»; б) - «ТОПАЗ»

Рис. 2. Схема проведения измерений привода ленточного конвейера

- дефекты зубчатых передач в редукторе (перекос осей, пит-тинг, выкрашивание, трещины и т.д.);

- дефекты подшипников (увеличенные зазоры, дефекты тел качения, дефекты сепаратора и смазки);

- дефекты крепления к фундаменту.

Критическим можно считать уровень СКЗ виброскорости, равный для электродвигателей и редукторов УСКЗ = 7,1 мм/с.

Наиболее распространенным типом дефектов является дисбаланс электродвигателя - т.е. состояние ротора, когда ось инерции не совпадает с осью вращения. Дисбаланс ротора приводит к воздействию на подшипники центробежной силы (с частотой, равной скорости вращения), что неминуемо сказывается на сроке службы подшипников. Основные причины дисбаланса в процессе эксплуатации: износ трущихся частей, эрозия, коррозия; неравномерный износ; ослабление посадки деталей на валах; изгиб вала; излом, повреждение частей ротора; загрязнения, отложения.

Характерными признаками дефекта являются

- направления колебаний: вибрация может проявляться как в поперечном, так и осевом направлениях, однако, из-за различной жесткости подшипника, обычно, горизонтально-поперечная вибрация выше вертикальной;

- характерные частоты: наиболее выражены колебания на оборотной частоте ротора, возможны колебания с частотами, кратными числу оборотов;

- пик на основной оборотной частоте ^,, незначительные уровни гармоник на частотах 2*^,, 3*^, и более высоких гармоник основной частоты (рис. 3).

Второй вид часто встречающихся дефектов это несоостности или расцентровки - линейное или угловое смещение осей роторов машин, связанных между собой соединительными муфтами. На практике, как правило, приходиться иметь дело с одновременным проявлением осевого и углового смещения валов.

Причинами несоосности являются дефекты монтажа; дефекты фундамента; эксплуатационные изменения взаимного положения подшипников.

Диагностические признаки несоосности - в спектре преобладают первая и/или вторая гармоники частоты вращения ротора; иногда сравнительно высокие 3 и 4 гармоники; низкий уровень 410 гармоник оборотной частоты (рис. 4).

Устранение дефекта обеспечивается путем выполнения центровки агрегатов.

50.2046 48 45 42 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6

I

I

' У

I ш I - — 1 - — .1 I 1 ■ I 1 1 1 1

3

0

Х=25

2 80 120 Гц У=49.7075 ммГс

1 60

200

240

280

320

360

400

440

480

520

600

Рис. 3. Дисбаланс электродвигателя ленточного конвейера

Рис. 4. Расцентровка ротора электродвигателя ленточного конвейера в поперечной плоскости

Методы вибродиагностики дают возможность устанавливать с помощью спектрального анализа такие дефекты как ослабление посадки подшипника электродвигателя ленточного конвейера, дефект элементов втулочно-пальцевой муфты, нарушение режима смазки подшипника ленточного конвейера, дефекты зубчатой передачи редуктора ленточного конвейера [2]. Важным моментом применения виброанализа является возможность не только качественной, но и количественной оценки степени развития дефект ленточных конвейеровов и выполнения прогноза остаточного ресурса машин.

----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Герике Б.Л. Спектральный состав нагрузки в приводе резания проходческого комбайна./ Б.Л. Герике, И.Л. Абрамов, П.Б. Герике, Ю.А. Мещерина.// Вестник КузГТУ. - 2007. - № 5, - С. 9-12.

2. Герике Б.Л., Абрамов И.Л., Герике П.Б. Вибродиагностика горных машин и оборудования: Учеб. пособ. - Кемерово: КузГТУ, 2007. - 167 с. ШИ

B.L. Gerike, P.B. Gerike

RECOGNITION OF OPERATIONAL DEFECTS OF BELT CONVEYORS BY METHODS OF VIBRATORY DIAGNOSTICS

The purposes and problems of vibratiry diagnostics are designated. Characteristics and methods of vibratory diagnostics that promote the revealing of defects of tape conveyors are given.

Key words: vibratory diagnostics, defects, belt conveyor, mining machines.

— Коротко об авторах ---------------------------------

Герике Б.Л. - доктор технических наук, профессор, Герике П.Б. - кандидат технических наук,

Кузбасский государственный технический университет, тел/факс (3842) 41-12-00

А