---

Вследствие многообразия машин различных конструкций не представляется возможным дать четкое руководство для точного установления уровня ОСТАНОВ. Обычно положение ОСТАНОВ устанавливают в пределах зон С или D.

Метод контроля, рассматриваемый в данном базовом стандарте, ограничен оценкой вибрации в широком диапазоне частот без анализа частотных составляющих или учета фазы вибрации. В большинстве случаев для приемочных испытаний и эксплуатационного контроля этого достаточно. Однако при оценке вибрационного состояния машин определенных типов целесообразно исполь­зовать векторное представление вибрации.

Использование в качестве критерия изменения вектора вибрации особенно полезно при обнаружении и идентификации изменения в динамических характеристиках машины. Иногда такие изменения невозможно обнаружить в условиях контроля только лишь общего уровня широкополос­ной вибрации. Пример такой ситуации приведен в приложении Г. Однако установление критерия на основе изменения вектора вибрации выходит за рамки настоящего стандарта.

Вибрация, измеряемая на какой-либо конкретной машине, может зависеть от режима ее работы. В большинстве случаев подобное влияние условий работы незначительно, но иногда чувствительность к режиму может быть такова, что, в то время как вибрация некоторой определенной машины при некоторых условиях работы признается допустимой, она может перестать считаться таковой при изменении этих условий.

В тех случаях, когда некоторые аспекты вибрационной чувствительности вызывают сомнение, между потребителем и изготовителем машины должно быть достигнуто соглашение о необходимом объеме испытаний или о методах теоретической оценки.

Особые методы используют для оценки состояния элементов роликовых подшипников. Дан­ный вопрос рассмотрен в приложении Д. Определение оценочных критериев для этих методов выходит за рамки настоящего стандарта

.СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КОЛЕБАНИЙ

Уже в течение многих лет и по настоящее время вибрационное состояние машин широкого класса успешно оценивают путем измерения среднего квадратического значения виброскорости. Для вибрации, имеющей дискретный состав частотных составляющих известных амплитуды и фазы и малый пьедестал, определяемый случайными и ударными процессами, основные вибрационные параметры (например, переме­щение, скорость, ускорение, пиковые и средние квадратические значения) связаны строго определенными математическими зависимостями. Вывод этих зависимостей известен, и в данном приложении не ставится задача повторно исследовать этот аспект проблемы. Однако ниже приведен ряд полезных соотношений.

О

(А.1)

пределив путем измерений зависимость виброскорости от времени, ее среднее квадратическое значение можно подсчитать следующим образом:

^vr._m.s T-^lTV^f)dt,
о

где v_rms — соответствующее среднее квадратическое значение;

v(() — функция виброскорости от времени;

Т— период выборки, который должен быть много больше периода любого из основных частотных компонентов, содержащихся в v(7).

Значения вибрационного ускорения, скорости или перемещения (соответственно Яу, Vj, Sj,j = 1, 2, ..., ri) определяют в результате анализа вибрационных спектров как функции угловой частоты (®_t, ®₂, ..., ш_я). Если известны средние квадратические значения амплитуд виброскорости v_vv₂, ..., v_n или средние квадратические значения амплитуд ускорения я_р я₂, ..., а_п, то связанное с ними и характеризующее колебательный процесс среднее квадратическое значение виброскорости определяется выражением

^Vr.m.s - ] ² + [Я₂/Ю₂ ] ² + ... + [Я„/И„ ] ²

= ^~S²,®². + 5²®² + ... + S²®² =
11 2 2 п п

(А.2)

10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000

Частота, Г ц

Рисунок А.1 — График, указывающий соотноше-
ния между ускорением, скоростью и перемещени-
ем для гармонической вибрации

При наличии только двух значительных составляю­щих вибрации, определяющих биения среднего квадрати­ческого значения виброскорости между максимальным ^vmax ^и минимальным v_min значениями, среднее квадрати­ческое значение вибрации приблизительно выражается в виде

^Vr т s ⁼ (v² + V². )/2 • (А.З)

^г- ^т-⁴ V max mm '

Операцию пересчета виброскорости в вибропереме­щение можно осуществить только для синусоидальной вибрации. Если известна виброскорость синусоидальной составляющей, то размах (удвоенную амплитуду) вибропе­ремещения определяют так:

V, г- ^vf Г- ^vf (А-⁴)

S_f = 2000 д/2 = 1000/ л/2 = 450/,

/®у V /

где Sj.— размах виброперемещения, мкм;

v_f— среднее квадратическое значение вибро­скорости на частоте/ мм/с;

®У = 2 л/— угловая частота.

График для пересчета приведен на рисунке А.1.

ПРИМЕРНЫЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВИБРАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ МАШИН РАЗЛИЧНЫХ
ТИПОВ

Настоящий стандарт является базовым документом для разработки руководств по измерению и оценке вибрации машин. Критерии оценки для машин конкретных типов должны быть установлены в соответствующих отдельных стандартах. В'таблице Б.1 приведены только временные, примерные критерии, которыми можно пользоваться при отсутствии подходящих нормативных документов. По ней можно определить верхние границы зон от Л до С (см. 5.3.1), выраженные в средних квадратических значениях виброскорости v_rmj, мм/с, для машин различных классов:

Класс 1 — Отдельные части двигателей и машин, соединенные с агрегатом и работающие в обычном для них режиме (серийные электрические моторы мощностью до 15 кВт являются типичными машинами этой категории).

Класс 2 — Машины средней величины (типовые электромоторы мощностью от 15 до 875 кВт) без специальных фундаментов, жестко установленные двигатели или машины (до 300 кВт) на специальных фундаментах.

Класс 3 — Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, уста­новленные на массивных фундаментах, относительно жестких в направлении измерения вибрации.

Класс 4 — Мощные первичные двигатели и другие мощные машины с вращающимися массами, уста­новленные на фундаменты, относительно податливые в направлении измерения вибрации (например, турбогенераторы и газовые турбины с выходной мощностью более 10 МВт).

Таблица Б.1— Примерные границы зон для машин различных классов

ОБЩЕЕ РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГРАНИЦ ЗОН СОСТОЯНИЯ

Кривые, изображенные на рисунке 2 настоящего стандарта, могут быть представлены выражением:

^ = ^с?(/_г/А)ЧЛ/Л)^и, (в.1)

где v_rms —допустимое среднее квадратическое значение виброскорости, мм/с;

v_A — среднее квадратическое значение виброскорости, которое соответствует диапазону частот междуfxvtfy, мм/с;

G — коэффициент, определяющий границы зон (например, предельное значение для зоны А может быть получено подстановкой <7=1,0; предел зоны В. G= 2,56; предел зоны С: G = 6,4). Данный коэффициент может зависеть от рабочих характеристик машины: скорости, нагрузки, давления и т. п.;

f_x,f_y— установленные границы диапазона частот, в пределах которого критерий определяется на основе одного значения параметра виброскорости (см. 6.2.2), Гц;

f_y, где/<^;
f, T№f>f_y;

f, где/<4;
/_х, где/>/_х,

где/— частота, для которой определяется среднее квадратическое значение, Гц; к, т — заданные константы для машин данного типа.

Рисунок Г.1 — Сравнение разности двух
векторных гармоник вибрации с разностью
их модулей

210’

90’

ВЕКТОРНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ ВИБРАЦИИ

Критерии оценки вибрационного состояния машины основываются на измеренном уровне установив­шейся вибрации и любых изменениях этого уровня. Однако в некоторых случаях изменения вибрации могут быть зафиксированы только с помощью анализа отдельных частотных составляющих. Такая методика для составляющих с частотами, некратными оборотной, находится на начальной стадии развития, поэтому в данном стандарте не рассматривается.

Г.1 Общие положения

Полученный в результате измерений широкополосный установившийся вибрационный сигнал имеет сложный характер и состоит из ряда гармоник. Каждая из этих составляющих определяется ее частотой, амплитудой и фазой относительно некоторого известного начала отсчета. Стандартные приборы для вибраци­онного контроля измеряют интегральный уровень сигнала и не разделяют его на отдельные частотные составляющие. Однако современные диагностические устройства способны анализировать сложный сигнал путем определения амплитуды и фазы каждой составляющей, что позволяет определить вероятные причины аномального вибрационного состояния машины.

Изменения отдельных частотных составляющих, которые могут быть значительными, не всегда в той же степени отражаются на значении общей вибрации, и, следовательно, критерий, основанный на изменении общей вибрации, имеет ограниченное применение.

Г.2 Важность оценки изменения вектора

Рисунок Г.1, представляющий собой график в поляр­ных координатах, используется для одновременного пред­ставления модуля и фазы одной из частотных составляющих сложного вибрационного сигнала в векторной форме. Вектор А_х соответствует исходному установившемуся вибрационно­му состоянию машины, характеризуемому средним квадра­тическим значением виброскорости 3 мм/с и фазовым углом 40°. Вектор соответствует установившемуся вибрационно­му состоянию после некоторых изменений состояния маши­ны и определяется средним квадратическим значением виброскорости 2,5 мм/с при фазовом угле 180°. Из рисунка Г.1 видно, что хотя среднее квадратическое значение вибро­скорости уменьшилось на 0,5 мм/с, истинное изменение вибрации характеризуется вектором (А₂—Л_;), модуль которо­го равен 5,2 мм/с, что в 10 раз больше того значения, которое получается при сравнении абсолютных значений вибрации.

Г.З Контроль за изменением вектора вибрации

Приведенный выше пример ясно показывает возмож­ности наблюдения за изменением вектора вибрации. Однако нельзя забывать, что общий вибрационный сигнал состоит из ряда частотных составляющих, для каждой из которых можно регистрировать изменение вектора. Кроме того, не­допустимое изменение вектора для одной из составляющих может быть вполне приемлемо для другой. В связи с этим применительно к настоящему стандарту, посвященному, в основном, эксплуатационному контролю вибрации, устано­вить критерий изменения вектора отдельных частотных со­ставляющих не представляется возможным.СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗА ВИБРАЦИИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Простой метод определения вибрации в широкой полосе частот путем контроля виброускорения корпусов подшипников качения, как описано в основной части настоящего стандарта, нередко дает достаточную информацию о состоянии этих подшипников. Однако этот простой метод не во всех случаях может дать хорошие результаты. В частности, возможно появление ошибок в случае, когда в пределы частотного диапазона измерений попадают резонансные частоты подшипника, или в случае вибрационного влияния других источ­ников, например зубчатых зацеплений.

Вследствие указанных обстоятельств возникает необходимость использования других средств измерений и методов анализа, которые разрабатывают специально для подшипников качения. Но ни один из приборов и методов не является универсальным для всех случаев. Так, невозможно с помощью какого-либо метода диагностировать все виды дефектов подшипников, и если какой-либо метод может с успехом обеспечить диагностирование основных дефектов машины определенного типа, он может оказаться совершенно непри­годным для машины другого типа. Получаемые вибрационные характеристики зависят от типа подшипника, конструкции его опорных элементов, измерительной аппаратуры и методов обработки результатов. Все эти факторы должны быть хорошо изучены, и только в этом случае может быть разработан объективный метод оценки состояния подшипников. Выбор подходящего метода требует специальных знаний в части методов исследования, а также механизмов, к которым их применяют.

Ниже дано краткое описание некоторых измерительных приборов и методов анализа, которые получили распространение. Однако достаточной информации о соответствующих критериях оценки, пригодных для использования в стандартах, не имеется.