Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обоснование цели и задачи исследования 6
1.1. Обзор работ по надежности буровых станков 6
1.2. Основные тенденции совершенствования буровых станков и требования к их техническому обслуживанию 19
1.3. Цель и задачи исследования 24
Глава 2. Влияние динамики процесса бурения на долговечность опорных узлов буровых станков 26
2.1. Исследование процессов, приводящих к преждевременному выходу из строя деталей буровых станков 26
2.2. Методы расчета работоспособности подшипниковых опор буровых станков 39
2.3. Влияние характера нагружения на развитие контактной усталости подшипниковых опор буровых станков 46
2.4. Влияние эксплуатационных параметров на долговечность подшипниковых опор буровых станков 58
Выводы 62
Глава 3. Обоснование вибродиагностических методов контроля оценки технического состояния буровых станков 63
3.1. Формирование виброакустического сигнала в подшипниковых опорах при различных условиях эксплуатации буровых станков 63
3.2. Исследование изменения интенсивности вибраций при различных режимах работы буровых станков 70
3.3. Основные частоты вибрации подшипников качения буровых станков 77
3.4. Спектральный анализ вибрации подшипниковых опор буровых станков 82
3.5. Расчет динамических характеристик опорных узлов 90
Выводы 99
Глава 4. Разработка метода вибромониторинга технического состояния буровых станков 100
4.1. Прогнозирование и выбор критериев оценки технического состояния бурового оборудования 100
4.2. Методика комплексной оценки вибрационного состояния бурового станка 108
4.3. Прогнозирование технического состояния подшипниковых опор буровых станков по спектральным характеристикам 111
4.4. Рекомендации по организации технического обслуживания и ремонта буровых станков, исходя из технического состояния 116
4.5. Методическое обеспечение технического обслуживания буровых станков по их состоянию 123
4.5.1. Методика вибромониторинга технического состояния буровых станков СБШ-250 МНА 123
4.5.2. Методика контроля качества монтажа и ремонта буровых станков СБШ-250 МНА 125
4.5.3. Методика оперативного обнаружения нарушения герметизации из-за износа уплотнительных элементов 126
Выводы 128
Заключение 129
Список литературы 131
Приложения
- Основные тенденции совершенствования буровых станков и требования к их техническому обслуживанию
- Методы расчета работоспособности подшипниковых опор буровых станков
- Исследование изменения интенсивности вибраций при различных режимах работы буровых станков
- Методика комплексной оценки вибрационного состояния бурового станка
Введение к работе
Актуальность работы. Актуальность работы. Горнодобывающая промышленность Республики Узбекистан — одна из ведущих отраслей, определяющая экономическое развитие страны. Сегодня Ыавоийский горнометаллургический комбинат (ЫГМК) входит в первую десятку лидирующих мировых компаний по производству золота и урана и является крупнейшим горно-металлургическим предприятием в Узбекистане. Годовая стоимость его совокупной продукции в валютном исчислении превышает 1 млрд. долларов США.
На открытых горных разработках одним из основных и весьма трудоемких производственных процессов является бурение взрывных скважин. Так, на карьере «Мурунтау» работают более 20 станков шарошечного типа. Годовой объем бурения составляет около 1 млн. погонных метров при коэффициенте крегюсти буримых горных пород 12—16 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Затраты на буровые работы составляют до 30 % всех затрат, приходящихся на 1 т полезного ископаемого.
Проведенные исследования показывают разительный разрыв между сложностью и высокой стоимостью эксплуатируемой техники и низким технологическим уровнем ее обслуживания. Такой разрыв - одна из главных причин внеплановых остановок оборудования, длительных простоев, связанных с обнаружением и устранением причин отказов, и большими затратами на ремонтные работы, и возникновением аварийных ситуаций. Опыт наиболее технически развитых стран свидетельствует об эффективности использования компьютерных систем контроля состояния горной техники в процессе эксплуатации и прогнозирования ее ресурса.
Для оценки технического состояния буровых станков необходимо своевременно получать информацию о начале и протекании нежелательных процессов в отдельных узлах машины, т.е. нужна система слежения за изменением параметров ее функционирования. Применение вибросигналов для получения информации о состоянии буровых станков имеет ряд преимуществ: малая инерционность, доступность контроля без разборки машины, чувствительность к изменению структурных параметров, технологичность при контроле и др.
Поэтому установление взаимосвязи между техническим состоянием буровых станков и их вибрационными параметрами, для обоснования метода оценки их технического состояния, позволяющей повысить эффективность
»
использования бурового оборудования, является актуальной научной задачей.
Целью работы является установление зависимостей параметров вибрации от дефектов подшипниковых опор, на основании чего обоснован метод безразборной оценки технического состояния буровых станков, позволяющий повысить эффективность и безаварийность их использования.
Идея работы заключается в том, что процессы, происходящие при эксплуатации в узлах и деталях буровых машин и приводящие к ухудшению технического состояния, отражаются на вибрационном состоянии объекта.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
зависимости долговечности подшипниковых опор буровых станков от величины зазоров в контактных соединениях, учитывающие возбуждение виброударного режима нагружения, обусловленного износом и фреттингом. сопряженных поверхностей;
взаимосвязь технического состояния элементов подшипниковых узлов 'буровых станков и диагностических признаков, которая отличается тем, что последние получены на основе спектрального анализа высокочастотных составляющих вибросигналов, зарегистрированных в заданных точках и в требуемых частотных диапазонах;
мониторинг технического состояния опорных узлов буровых станков,
^который учитывает динамику вибрационных показателей и позволяет
определить уровень состояния подшипниковых опор в текущий момент
времени, а также прогнозировать их остаточный ресурс.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждена теоретическими и экспериментальными исследованиями, базирующимися на апробированных методах теоретической и прикладной механики, теории колебательных процессов, а также достаточным объемом экспериментальных данных, использованием современных методов измерения и анализа вибрации. Сходимость полученных в диссертации теоретических и экспериментальных данных при величине относительной ошибки не выше 0,15 составляет 95%.
Научное значение работы заключается:
в установленных закономерностях влияния величины зазора в местах посадки подшипников на долговечность подшипниковых опор и их г вибрационное состояние;
установленных спектральных признаках технического состояния подшипниковых опор, характеризующих различные типы повреждений подшипников;
разработанном методе оценки технического состояния буровых станков по обобщенному вибрационному показателю и прогнозировании их остаточного ресурса. Практическое значение работы состоит в разработке:
методики проведения вибромониторинга буровых станков; методики контроля качества монтажа и ремонта буровых станков; методики оперативного контроля нарушения герметизации уплотнительных узлов. Реализация результатов работы.
Рекомендации по осуществлению вибромониторинга буровых станков и по совершенствованию на этой основе системы технического обслуживания и ремонта, а также три методики в виде технологических инструкций: для контроля качества монтажа и ремонта; для оперативного определения нарушений герметизации уплотнительных узлов и для осуществления вибромониторинга технического состояния подшипниковых опор буровых станков СБШ-250-МНА, приняты к внедрению на ОАО «Стойленский ГОК» (г. Старый Оскол, Белгородская обл.) и внедряются НГМК (г. Навои, Узбекистан). Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе в
»
МГГУ (г. Москва), Навоийском государственном горном институте (Узбекистан).
Апробация работы. Основные положения и содержание работы были доложены: на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2006, 2007» в МГГУ; на II Международной научно-практической конференции (г. Алматы, 2006.) на научных семинарах кафедры «ТМР» МГГУ (2005-2007).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 научные статьи, две из них - в изданиях, вошедших в перечень ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения, содержит 14 таблиц, 42 рисунка и список литературы из 102 наименований.
Автор выражает глубокую признательность за помощь и поддержку зав. кафедрой докт. техн. наук, проф. Радкевичу Я.М., докт. техн. наук, проф. Тимирязеву В.А., Набатникову Ю.Ф и преподавателям кафедры «Технология машиностроения и ремонт горных машин».
Основные тенденции совершенствования буровых станков и требования к их техническому обслуживанию
На открытых разработках в Республике Узбекистан и за рубежом в последние годы наблюдается тенденция увеличения мощности горного оборудования.
Следует отметить, что резервы повышения производительности буровых работ еще не исчерпаны. При бурении твердых пород хорошие результаты дают комбинированные способы разрушения, позволяющие увеличить скорость проходки в 2-2,5 раза, а при бурении пород наибольшей крепости существенно повысить производительность можно за счет снижения времени вспомогательных операций. Для этого наряду с совершенствованием конструкций станков в направлении повышения быстродействия и степени автоматизации, наибольший эффект дает увеличение глубины бурения одной штангой, для чего большинство западных фирм предлагают модели с длинными мачтами (до 18-20 м ), которые поставляются по специальному заказу потребителя. Это позволяет увеличить производительность станка на 25-30%, упрощает его управление.
Наибольшее распространение на открытых горных работах получил шарошечный способ бурения. Таким способом выполняется до 82,5% всех объемов бурения, шнековым - около 15,7% и ударным до 1%. Остальные 0,8% приходятся на термический и ударно-канатный способы бурения.
На основании изучения российского и зарубежного опыта последних лет Р.Ю. Подэрни в своей монографии сформулировал основные тенденции в. создании нового бурового оборудования для шарошечного бурения [54, 55].
Ведущие мировые фирмы «Бюсайрус-Ири», «Ингерсолл-Ренд», «Харнишфигер», «Тамрок Дрелтек», «Дрессер-Марион» и др. в условиях жесткой конкуренции ведут интенсивную работу по обновлению номенклатуры станков, повышению потребительских свойств машин, созданию сети высокоэффективных сервисных центров. Современный буровой станок высокотехнологичное и дорогостоящее изделие, включающее достижения в области механики и привода, систем управления и электроники. Необходимость применения различных электрических, пневматических систем, специфических деталей и узлов вынудило большинство фирм пойти на широкое использование покупных изделий специализированных фирм. В первую очередь это основные комплектующие изделия: компрессоры, насосы и двигатели, электро и гидрооборудование и аппаратура. В последнее время станки оснащаются гусеничными ходами ведущих мировых фирм «Катерпиллер» и «Интертрак», которые отличаются большой надежностью и долговечностью.
Принципиальная схема компоновки станка практически аналогична у всех фирм. Основные различия в выборе типа основных приводов в расстановке оборудования на платформе. Некоторые фирмы сохранили традиционные комбинированные системы приводов. Так, «Харншфигер», «Дрессер-Марион» используют электрический привод вращения бурового става и гидравлическую подачу, в то время как «Бюсайрус -Ири» применяет в основном электрический привод, а «Ингерсолл-Рэнд» и «Тамрок-Дрелтек» только гидравлический.
Принятая у большинства западных фирм система гарантированного обслуживания и сервиса распространяется на все регионы, предусматривает быстрое и эффективное снабжение запасными частями и материалами, возможность поузлового ремонта без длительных остановок оборудования.
Благодаря высокой надежности, применению систем централизованной смазки, диагностики и контроля, удается обеспечить почти бесперебойную работу станков при непрерывном режиме круглосуточной работы — дорогостоящее оборудование не должно простаивать.
Шарошечные буровые станки среднего класса (СБШ-200/270) наиболее широко распространены на горных предприятия России и стран СНГ. Российская промышленность серийно выпускает две модели на Бузулукском заводе (ЗСБШ-200-60 и 6СБШ-200-36) и две модели на Воронежском (СБШ-250 -МНА-32 и его модификации, а также новый станок СБШ 250/270 «РД-10»).
Несмотря на опыт производства и эксплуатации машин данного типоразмера, российские станки существенно отстают от мирового уровня развития буровой техники. Главные их недостатки — низкая надежность, невысокая производительность, плохая ремонтопригодность. Практически отсутствуют сервисные службы, до последнего времени существовал дефицит запасных частей, особенно на модели прошлых лет выпуска. Главным преимуществом российских станков остаётся их доступность потребителям из стран СНГ и относительно невысокая стоимость.
Сравнительные технических характеристики некоторых моделей буровых станков приведены в табл. 1.3. [55]. Основные тенденции в развитии станков данного класса: главный универсальный привод (станки оснащаются дизелем, высоковольтным электродвигателем или высоковольтным трансформатором, питающим остальные привода); высокая степень механизации основных и вспомогательных операций; широкий выбор вариантов комплектации по длине и диаметру штанг; мощность приводов; улучшенные компрессорные установки и др. Из новых российских разработок станков среднего класса можно отметить перспективную модель Воронежского завода СБШ - 250/270. Эта машина пока сохранила ряд недостатков прошлых моделей (ненадежный компрессор и гусеничный ход, слабое электрооборудование, закрытая мачта с плохим доступом для обслуживания и т.д.). Разрабатывается несколько вариантов исполнения этого станка для различных условий эксплуатации [55].
В горнорудной промышленности Узбекистана применяются преимущественно российские буровые станки. Станки шарошечного бурения будут заменены более мощными, производительными и конструктивно более совершенными, с диаметром долота 320 лш.
Большой объем выполненных исследований и опыт эксплуатации станков на карьерах позволяет сформулировать основные требования и направления совершенствования шарошечных долот, станков и технологии бурения на карьерах Узбекистана.
В выпускаемых шарошечных долотах наиболее слабым местом являются подшипниковые опоры, которые выходят из строя из-за заклинивания подшипников вследствие перегрева или попадания в них продуктов разрушения. Последнее особенно сильно проявляется при бурении обводненных пород или подачи в скважину водо-воздушной смеси для подавления пыли и удаления продуктов разрушения с забоя.
Методы расчета работоспособности подшипниковых опор буровых станков
Важнейшими элементами, определяющими показатели надежности буровых станков, являются подшипниковые узлы. Случайные отказы опорных узлов в процессе эксплуатации в чаще всего, связаны с выходом из строя подшипников качения.
Специфика эксплуатационных режимов подшипников в буровых станках определяется следующими факторами. 1) Высокими удельными нагрузками. 2) Запыленностью и загрязненностью окружающей среды. Загрязнение окружающей среды усложняет централизованный подвод смазочных и охлаждающих жидкостей, а также делает невозможным проведение качественного ремонта подшипникового узла на месте эксплуатации. 3) Прерывистым рабочим циклом буровых машин. Типичная характеристика рабочего цикла продолжительностью в 10—15 мин: запуск, рабочий режим, остановка, наращивания става, запуск. 4) Высокой интенсивностью вибраций.
При отказе подшипников действующих буровых станков фиксируются следующие браковочные признаки: усталостные разрушения беговых дорожек; абразивное изнашивание поверхностей качения; усталостный износ поверхностей качения; наклеп и фреттинг-коррозия посадочных поверхностей; разрушение сепаратора; перегревание; прочие виды разрушения, в том числе проворачивание колец в посадочных гнездах, скалывание направляющих буртов роликоподшипников и т. д. Потеря работоспособности происходит чаще всего в связи с усталостным или абразивным изнашиванием поверхностей трения (другие формы отказов — разрушение сепаратора, скалывание направляющего бурта и т. д., как правило, обусловлены проектными и технологическими ошибками).
Анализ данных о браковочных признаках подшипников, демонтированных с буровых машин после наработки различных сроков службы, показывает, что контактная усталость является одной из самых распространенных причин отказов подшипников при их эксплуатации. Часто причиной выхода из строя опорных узлов является утечка смазочного материала. Это свидетельствует о недостаточной эффективности применяемых уплотнительных устройств.
Для герметизации подшипниковых опор буровых машин используют радиальные и торцовые манжетные уплотнения. Под действием инерционных сил, которые возникают при колебательном движении уплотнения вместе с машиной, эластичные элементы радиальных уплотнений совершают интенсивные относительные колебания, зачастую приводящие к разгерметизации соединения.
Износ уплотнительных элементов может привести к нарушению герметизации подшипниковых опор вращателя и опорного узла. Это сопровождается попаданием в подшипники водного бурового раствора. Следствием этого является быстрый выход из строя подшипников, что нередко наблюдается на практике. Ясно, что такое состояние является совершенно недопустимым. Поэтому очень важно оперативно обнаружить момент разгерметизации, чтобы своевременно остановить станок и заменить уплотнительные элементы.
Однако основной проблемой надежности опорного узла является относительно низкая долговечность самих подшипников даже при условии нормального функционирования уплотнений.
Эксплуатационная надежность подшипниковой опоры определяется сроком ее службы и вероятностью безотказной работы в пределах этого срока. Комплексной характеристикой этих двух параметров является у -процентная долговечность подшипника, определяемая как срок, в течение которого при заданных рабочих условиях не менее у %-в подшипников из группы одинаковых подшипников работают без появления признаков усталости материала на поверхностях качения.
Показатель кривой выносливости т=3 справедлив для шарикоподшипников. Для роликоподшипников /77=3,33. Поэтому расчет кэ при т=Э в случае роликоподшипников дает некоторую погрешность, которая компенсируется коэффициентом х- Значение коэффициента х определяем из соотношения эквивалентности для установившегося режима.
Исходя из приведенной методики расчета, выполнен расчет на долговечность подшипников основной опоры вращателя и опорного узла. Основные опоры ротора (опорный узел) и вращателя в процессе бурения скважины воспринимают высокие нагрузки.
Используем для расчета опорного узла исходные данные - нагрузка на опорный узел, число оборотов, время механического бурения - в виде зависимостей от относительной глубины бурения, что позволяет с достаточной-точностью произвести расчет опорного узла на долговечность. Значения действующих на опорный узел нагрузок при расчетах были взяты из работы J1.И. Кантовича и В.Н. Дмитриева [25].
Результаты проведенных обследований опорных узлов позволили установить, как уже отмечалось, что основным признаком, по которому выбраковываются основные опоры, является контактная усталость с развитием различных стадий усталостного изнашивания колец.
Исследование изменения интенсивности вибраций при различных режимах работы буровых станков
Для определения технического состояния деталей и узлов буровых машин с помощью вибрационных измерений разработана методика сбора и обработки информации, а также проведения исследований по выявлению эксплуатационных факторов, влияющих на параметры вибрационного сигнала.
К задачам проведения исследований относились: - установление зависимости вибрационного сигнала подшипников качения от условий эксплуатации; - установление критериев технического состояния подшипников качения; - установление режимов обязательного контроля при диагностировании.
Исходя из необходимости получения достаточного количества данных о техническом состоянии деталей и узлов буровых станков, к информации предъявлялись требования: непрерывности, полноты, достоверности, однородности.
Данные об изменении технического состояния подшипников качения, работающих в одинаковых условиях, учитывая эргодическое свойство случайных процессов при обработке материала, записывались на прибор «АГАТ», позволяющий осуществлять частотный анализ вибросигнала. Измерения вибраций производились согласно блок-схемы (рис. 3.8), которая включает датчик (пьезоакселерометр), анализирующее устройство (прибор «АГАТ»), компьютер с пакетом программ для вибромониторинга.
Для преобразования механических колебаний в цифровую форму использовался датчик пьезоакселерометр с широким частотным диапазоном. Пьезоакселерометры имеют наименьшую погрешность измерения и обладают достаточно широким частотным диапазоном от 5 Гц до 25 тыс. Гц. Масса датчика мала по отношению к массе исследуемых объектов и поэтому не оказывает влияния на колебательные характеристики.
Крепление датчика производилось магнитным способом. Метод обеспечивает достаточно надежное его крепление. Датчик устанавливался в точках, содержащих наиболее полную информацию о состоянии кинематических пар, т. е. вблизи гнезд подшипников входного, промежуточного и выходного валов редуктора. Погрешности при определении технического состояния с применением предложенной диагностической аппаратуры складывались из погрешности, связанной с физической природой виброакустического метода и аппаратурной ошибкой.
Определение границ диапазонов статистически возможных и статистически допустимых уровней вибрации: диапазон статистически допустимых уровней вибрации /-го объекта, зависящий от наработки (числа измерений) и накопленных данных о вибрации исправных объектов, для п-го измерения определяется по формуле: верхняя граница: Х"л =Х1Л +К а; нижняя граница: X,", =XIJh -К"а, где: Х1П - среднее значение регистрируемого параметра вибрации, полученное по п, измерениям; а- среднеквадратическое отклонение регистрируемых параметров вибрации исправных объектов; К"п,К"п- толерантные коэффициенты, формирующие соответственно верхнюю ХІПі и нижнюю X" границы согласно заданным вероятностям выхода вибрации диагностируемого объекта за их пределы при условии, что разброс вибрации определяется дисперсией с2.
Исследования подшипников качения проводились на вращающихся элементах бурового станка: головке бурового снаряда (двигатель, редуктор, муфта, опорный узел); буровом насосе; компрессоре.
Экспериментальные исследования буровых шарошечных станков в производственных условиях, проведенные до настоящего времени, в основном были направлены на оптимизацию режимных параметров бурения в породах различной крепости [И, 18, 19, 41, 78], снижение вибронагруженности различных элементов и узлов и мощности электропривода [25, 42, 49]. Непосредственного исследования изменения вибрации в подшипниках качения при различных условиях эксплуатации буровых станков не проводилось, так как это связано с большими трудностями технического и организационного характера. Затруднительна, например, передача сигналов от датчиков, установленных на вращающихся частях станка, усложняющаяся необходимостью проведения эксперимента в производственных условиях.
С целью выяснить законы формирования вибрации на вращательном подающем механизме станка типа СБШ-250 на различных режимах работы в реальных производственных условиях была проведена серия экспериментов.
Для измерения виброакустического сигнала на вращателе и опорном узле был установлен датчик, который служит для преобразования вибросигнала. Эксперимент производился в условиях Стойленского ГОК. Порода — кварцит, с коэффициентом крепости f=\ 7—18 по шкале проф. М. М. Протодьяконова. Использовался серийный буровой шарошечный станок типа СБШ-250, вооруженный долотом типа 243 ОКП. Измерялись и регистрировались общий уровень вибросигнала при различных режимах работы станка (осевая нагрузка до 300 кЫ и частота вращения 60, 120 мин " ) и длине бурового става (4, 8, 12, 16,20 м).
На рис. 3.8, 3.9 и 3.10 показаны зависимости интенсивности вибрации подшипниковых опор вращателя и опорного узла от режимных параметров бурового станка. Обработка их проводилась согласно методике, разработанной на основе теории случайных функций [25, 39, 40, 82].
Увеличение глубины бурения приводит к возрастанию нагрузки, что в свою очередь приводит к увеличению интенсивности вибраций. Из графика рис. ЗЛО видно, что при бурении до 12 м, амплитуда вибрации линейно возрастает, а после 15 м начинается резкое ее возрастание, а это приводит к преждевременную отказу деталей бурового станка (подшипников).
.Результаты статистического анализа показал, что с увеличением ДПУ.ИЛ става возрастают дисперсии DA. Эти параметры значительно возрастают, если частоту вращения долота увеличить до 120 мин"1. На рис 3.11. показаны зависимости дисперсии DA от длины бурового става / и частоты вращения долота пс. Приведенные зависимости имеют критическую точку, в которой резко меняется их крутизна. До этой точки и после нее статистические значения зависимостей Da=f(l) и Ka=f(l) для двух значений пс (60 и 120 мин"1) достаточно хорошо аппроксимируются линейными функциями. Если зафиксировать эти критические точки на оси абсцисс, получим: при ис=60 мин"1 /к= 15 м, при пс = 120 мин " /к-=12 м. Кроме того, с увеличением пс растет область рассеивания дисперсии Dp, определенной по данным нескольких параллельных опытов.
Методика комплексной оценки вибрационного состояния бурового станка
При вибрационном контроле состояния буровых станков обычно возникают две проблемы. Во-первых, приходится использовать большой объем измерительной информации и, во-вторых, часто приходится сравнивать состояние машин (одной и той же машины) при изменяющихся условиях эксплуатации (при различных скоростях исполнительного органа при воздействии на горные породы с различными физико-механическими характеристиками и т. п.).
Погрешности изготовления деталей буровых машин, дефекты комплектующих, дефекты сборки и монтажа, износ трибосопряжений проявляются в вибросигнале различным образом, поэтому полученный диагностический сигнал необходимо дифференцировать в соответствии с определяемыми видами дефектов. Для слежения за изменением технического состояния буровых машин важно определить обобщенный вибродиагностический признак, позволяющий обнаруживать и разделять в начальной стадии развития различные виды дефектов, оказывающих влияние на ресурс.
Было бы желательно все многообразие вибрационных параметров машины, характеризующих ее динамическое качество, свести к одной обобщенной характеристике, а в качестве параметров при этом использовать величины, по возможности инвариантные к условиям работы. Решение этой задами позволяет обеспечить не только диагностику технического состояния, но и достоверный прогноз изменения состояния узла. Для решения этой задачи использован метод безэкспертной оценки уровня качества, разработанный на кафедре «Технологии машиностроения и ремонта горных машин» МГГУ [71, 72, 73, 74, 75].
В качестве единичных показателей для оценки технического состояния буровых станков приняты измеренные в заданных точках при одинаковых условиях работы параметры вибрации (например, СКЗ-среднеквадратические значения виброскорости).
Каждая строка матрицы (4.14) соответствует одному из у — измеряемых параметров вибрации /-го бурового станка. Каждый столбец матрицы показывает величину показателей технического состояния по одному из у-х параметров вибраций для всей совокупности, которая включает п обследуемых буровых станков.
Из этого рисунка видно, что наихудшим, техническим состоянием обладают станки №5 (0,35) и №4 (0,45). Причиной этого являются повышенные вибрации подшипниковых опор вращателя. Причем наработка станка №5 после последнего ремонта составляла 650 часов, а станка №4 - 2200 часов. Такое различие может быть объяснено низким качеством ремонта станка №5. В то же время станки №6 (0,65) и №10 (0,6) имели сравнительно большую наработку -более 3000 часов. Отсюда следует, что при контроле качества ремонта следует сравнивать подшипниковые узлы в режиме холостого хода непосредственно после ремонта.
Контроль бурового оборудования по низкочастотным вибрациям имеет ряд недостатков: невозможность обнаружения и идентификации многих видов дефектов, которые являются причиной отказов подшипников; сложность разделения составляющих вибрации; сложность обнаружения зарождающихся -дефектов. Измерения параметров вибрации в широком частотном диапазоне не несут информации о процессах, происходящих в самом подшипнике.
Предпринятые нами попытки применения наиболее распространенных методов (измерения СКЗ вибропараметров в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц, измерение пик-фактора и узкополосных спектров) не позволили с достаточной достоверностью выявлять неисправности подшипниковых узлов буровых станков на ранних стадиях развития и прогнозировать срок их безотказной работы.
При этом мы исходили из того, что информация о процессах, происходящих в самом подшипнике — ударные взаимодействия элементов подшипника, трение при проскальзывании тел качения, содержится в высокочастотной широкополосной случайной составляющей. Выделение этой полезной информации и формирование диагностических признаков о зарождающихся дефектах в подшипнике осуществлялось с помощью следующей процедуры.
Поэтому, следующим шагом выделяем путем фильтрации медленно меняющийся колебательный процесс, т.е. получаем огибающую исходного высокочастотного сигнала. Затем, снова выполнив Фурье — преобразование, получим «спектр огибающей».
