РОЗДІЛ 2
ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ ДІАГНОСТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
ОПОРОЮ КОЧЕННЯ РОТОРНОЇ МАШИНИ
Існуючі структурні й математичні моделі формування діагностичних параметрів,
що відображуються високочастотними вібраціями опор роторних машин, побудовані
на гіпотезі однозначного взаємозв'язку енергетичних параметрів вібрації з
мірами серйозності дефектних елементів (рівнем динамічного навантаження, що
викликано дефектом, розмірами дефекту і т.д.). Деякі з них враховують так само
зв'язок кінематики дефекту й оборотної частоти ротора із частотою пульсації
середньої потужності вібрації. Однак неможливість пояснити на основі цих
моделей погіршення вірогідності діагностики при виборі області резонансів
конструкції у якості інформативної, де енергетичний рівень інформативної
компоненти вібрації вище, указує на обмеженість моделей і їхню недостатність
для подальшого удосконалювання систем вібродіагностики в напрямку підвищення
вірогідності діагнозів. Ці обставини й обумовлюють необхідність створення нових
моделей, що дозволяють врахувати більш тонкі механізми формування діагностичних
параметрів, які відображуються високочастотною вібрацією опори кочення.
Істотними вимогами, котрі ставляться до розроблювальних моделей є ті, що
випливають із поставлених задач, а саме:
- вони повинні враховувати особливості процесу формування високочастотної
вібрації в опорі тихохідної роторної машини;
- вони повинні враховувати комплексний характеру діагностичних параметрів,
формування яких розроблювальні моделі описують.
Перша вимога фактично означає необхідність урахування впливу на процес
формування вібрації нерівностей поверхонь кочення мінімального розміру при
мінімальній товщині мастильного шару. Друге – урахування впливу динамічних
навантажень, прикладених до контакту, на частотні та енергетичні параметри
коливання, що описують високочастотну вібрацію, водночас.
2.1. Математична модель збудження випадкової вібрації у підшипнику кочення
Серед причин й факторів, що визначають процес формування інформативної
складової вібрації опори, найважливішими є збудження високочастотної вібрації у
контакті кочення й процес модуляції цієї вібрації під дією динамічного
навантаження на опору [11, 97,98,99].
Як вхідні положення подальших досліджень контактів кочення використаються факти
та допущення, що обґрунтовані й прийняті у теорії контактної гідродинаміки
[25,32,45-47], теорії навантаженого механічного контакту [36, 39], теорії
пружних систем [3,100-104]:
1. Найбільш високочастотні вібрації збуджуються мікронерівностями поверхонь
кочення, розміри яких значно менше розмірів плями контакту у напрямку кочення;
2. Допускається справедливість гіпотези про еквівалентність контакту двох
шорсткуватих поверхонь контакту шорсткуватої й гладкої поверхні з
перерахуванням параметрів еквівалентної шорсткуватої поверхні;
3. Внутрішня структура контактуючих тіл кочення однорідна, контакт двох гладких
поверхонь кочення супроводжується їхньою деформацією відповідно до теорії Герца
й не викликає виникнення вібрації при прямуванні одного тіла по іншому;
4. Плівка мастила в контакті має значно меншу товщину, чим деформація
контактуючих поверхонь і не впливає на розподіл зусиль у контакті;
5. Тиск у контакті розподілено по напівеліптичному закону, який можна для
спрощення викладень замінити на косинусоїдальний;
6. Товщина плівки мастила в контакті (висота зазору між поверхнями контактуючих
тіл) залишається постійної на всій площі контакту;
7. Піддатливість мастильної плівки при тисках, що діють у контакті, значно
менше піддатливості контактуючих тіл;
8. Прослизання в контакті кочення відсутнє;
9. Деформації тіл кочення у контакті - абсолютно пружні, тіла цілком
відновлюють свою форму після виходу з контакту.
Спочатку розглянемо контакт кочення для абсолютно гладких циліндричних тіл (см.
рис. 2.1).
Тіла, що котяться, стискуються статичною силою , під дією якої відбувається їх
деформація у зоні контакту. Для циліндричних тіл форма площадки контакту
прямокутна. Розподіл напруги у зоні контакту рівномірний уздовж осей циліндрів
і напівеліптичний – за напрямком вектора швидкості кочення. Ідеальна форма тіл
кочення обумовлює незмінний характер розподілу напруги у матеріалі контактуючих
тіл у зоні контакту при перекочуванні. Перекочування тіл не приводить до зміни
картини розподілу напруги у зоні контакту. Таким чином, динамічне збудження у
контактуючих тілах не виникає і пружні хвилі напруги у матеріалі тіл кочення,
не збуджуються.
Розглянемо інший ідеалізований випадок, коли у контакті кочення абсолютно
гладких тіл має місце єдина локальна неоднорідність у виді одиночного виступу.
Під дією сили тиску відбувається деформація виступу й відповідної частини
іншого тіла кочення. У процесі кочення ця зона локальної напруги переміщується
упоперек площадки контакту, створюючи локальні порушення у картині статичного
розподілу напруги у шарах тіл кочення, що розташовані навколо контакту. Це
локальне порушення закону розподілу напруги переміщається разом із
мікронерівністю, але збільшення напруги, привнесене мікронерівністю, не
залежить від координати її розташування в межах плями контакту. Останнє
зв'язано з тим, що мікронерівність, яка втиснена в поверхню тіла кочення,
деформується далі разом з іншими сусідніми ділянками цієї поверхні, у міру
просування цих ділянок від периферії до центру контакту.
Розглянемо інший ідеалізований випадок, коли одне з тіл кочення – ідеально
гладке, а інше – шорсткувате. Мікровиступи на поверхні шорсткуватого тіла мають
різну висоту, тому при вступі у контакт шорсткуватого тіла із гладким тілом
спочатку контактують більш високі мік
- Київ+380960830922