Контроль состояния высокоточных станков и другого оборудования

• Разовая диагностика — выполняется один-два раза в год, обычно перед летним и зимним остановками предприятия с целью уточнения плана ремонтных работ и закупки запчастей.
• Периодическая диагностика — выполняется ежемесячно или ежеквартально с целью получения информации о текущем состоянии оборудования для оптимизации планирования ресурсов ремонтных подразделений на ППР, или, в случае безостановочного производства, для минимизации времени аварийных остановок.
• Мониторинговая диагностика — выполняется на оборудовании в процессе работы целью которой является отслеживания неисправностей на ранних стадиях и принятию мер по их устранению в процессе эксплуатации.

Однако, при всех своих достоинствах, разовая и периодическая диагностики не обеспечивают непрерывной и полной качественной картины состояния системы ТОиР, поскольку носят локальный характер и применимы к отдельным единицам или группе эксплуатируемого оборудования. Для получения полной качественной картины ТС станка необходима непрерывная (мониторинговая) диагностика с автоматической доставкой объективных результатов для отслеживания и анализа специалистами, ответственными за эксплуатацию оборудования. Только непрерывный мониторинг технического состояния машинных агрегатов в реальном времени позволяет перевести большинство отказов из категории внезапных в категорию предотвращаемых.

Основной целью диагностики технического состояния (ТС) металлообрабатывающих станков с ЧПУ является предотвращение внезапных отказов в их работоспособности и снижение простоев.

С помощью диагностики ТС решаются следующие задачи:

• своевременное выявление дефектов узлов и деталей оборудования;
• поддержание эксплуатационных показателей оборудования в установленных пределах;
• прогнозирование ТС узлов и оборудования в целом;
• планирование ТОиР оборудования по фактическому состоянию.

Вибродиагностика может применяться для любых типов металлорежущих, деревообрабатывающих и прочих видов станков, включая их классы и подклассы.

Наиболее целесообразно и экономически выгодно проводить вибродиагностику для станков с ЧПУ следующих типов:

1. Токарные
2. Горизонтально-расточные
3. Координатно-расточные
4. Обрабатывающие центры

Здесь и далее под услугой проведения вибродиагностики подразумевается оказание услуг по разовой вибродиагностике обозначенных групп станков.

В процессе проведения вибрационной диагностики исследуются узлы, которые оказывают наибольшее влияние на возникновение вибраций при работе станков.

К диагностируемым узлам относятся:

1. Подшипники, установленные в приводах подач и главного движения
2. Шарико-винтовые пары;
3. Валы, шпиндели, шкивы;
4. Зубчатые, ременные передачи

Дефекты подшипников

• Износ дорожки качения внутреннего кольца;
• Износ дорожки качения наружного кольца;
• Износ шариков или роликов;
• Износ сепаратора;
• Перекос наружного кольца;
• Неравномерный радиальный натяг;
• Раковины, трещины на дорожке качения наружного кольца;
• Раковины, трещины на дорожке качения внутреннего кольца;
• Раковины, сколы на телах качения;
• Биение винта;
• Перекос винта;
• Износ шариков;
• Раковины, сколы на телах качения;

Дефекты ШВП

• Биение винта;
• Перекос винта;
• Износ шариков;
• Раковины, сколы на телах качения;
• Износ винтовой канавки;
• Раковины, трещины винтовой канавки;
• Износ гаек;
• Раковины, трещины гаек;

Дефекты валов, шпинделей, шкивов

• Биение валов, шпинделей;
• Дисбаланс;

Дефекты зубчатых и ременных передач

• Дефект ведущей шестерни;
• Дефект ведомой шестерни;
• Дефект зацепления ведущей шестерни;
• Дефект зацепления ведомой шестерни;

Методики проведения мониторинга и диагностирования различного по видам оборудования и систем примерно одинаковы и включают следующие основные этапы:

1. Заключение договора и предоставление исходных данных для проведения вибрационной диагностики.
2. Конфигурирование объекта диагностики и составление диагностической карты.
3. Снятие показаний вибрации объекта. Обработка снятых показаний и составление отчета.

Для составления диагностической карты заказчику необходимо предоставить:

• кинематическую схему станка;
• схему расположения подшипников;
• геометрические характеристики диагностируемых элементов (объектов диагностики);
• передаточные отношения механических передач на всех ступенях (при их наличии).

Из геометрических характеристик диагностируемых элементов заказчик предоставляет:

• наружный диаметр;
• внутренний диаметр;
• угол контакта;
• диаметр тел качения;
• количество тел качения;

• наружный диаметр винта;
• ширина резьбовой канавки;
• шаг винта;

• диаметр ведущего шкива;
• диаметр ведомого шкива;
• длина ремня;
• тип ремня;

• число зубьев ведущей шестерни;
• число зубьев ведомой шестерни;

Составление диагностической карты

• геометрические характеристикам диагностируемых элементов;
• режимы работы станка;
• схема установки датчика;
• допустимые уровни вибрации

Рис. 2 Пример диагностической карты станка

При составлении схемы установки датчика важно знать, что особенностью вибраций вращающихся узлов является то, что наибольшие амплитуды наблюдаются в радиальном направлении, причем вибрационный сигнал способен хорошо передаваться по корпусным деталям. Поэтому при установке датчика на корпусе узла можно получить информацию о вибрационном состоянии. При этом следует учитывать, что вибрационный сигнал сильно затухает при передаче его через сопряжение между деталями, особенно корпусными. Также наблюдается значительное затухание вибрационного сигнала на кожухах, поскольку они имеют очень низкие собственные частоты колебаний, передача средне- и высокочастотных сигналов затруднена, поэтому установка акселерометров на кожухах не производится.

Рис. 3. Схема расположения датчиков при выполнении вибродиагностики токарного станка

При выполнении работы используется всего один акселерометр, поочередно устанавливаемый в выбранные точки. Поскольку динамические составляющие сил резания в большинстве случаев имеют нелинейный характер, определяемый именно процессом резания, для идентификации элементов станка более всего подходит режим его функционирования на холостом ходу.

Занесение исходных параметров в управляющею программу

Затем в управляющую программу вносятся следующие данные:

• геометрические характеристики диагностируемых элементов
  
• режим работы диагностируемого механизма

Далее в программе рассчитываются собственные частоты каждого элемента узла, что в дальнейшем позволяет, при сравнении расчетных данных с экспериментальными, определить виды имеющихся дефектов и их величины.

Снятие показаний вибрации объекта

На третьем этапе происходит получение вибрационного сигнала, который по средствам сети интернет передается в диагностический центр, где происходит его расшифровка и составление отчета о техническом состоянии станка.

Рис. 4. Спектр огибающей вибрационного сигнала, установленный для подшипника SKF 3062

Обработка снятых показаний и составление отчета

По результатам вибродиагностических испытаний, оценивается техническое состояние деталей каждого подшипника, шестерни или ременной передачи, шарико-винтовых пар и т.д.

Описание процесса обработки данных

На получаемом графике (рис.3) экспериментальные данные, т.е. измеренный спектр вибраций, сопоставляется с расчетными данными. Идентифицируются виды дефектов, а их величина определяется отношением значений амплитуд сигналов на частотах, характеризующих дефекты, к среднеквадратичному значению экспериментально полученного сигнала. В качестве критерия на основе статистических данных, принята допустимая величина износа 10%. Детали, имеющие износ более 10%, подлежат замене, а имеющие меньший износ — допустимы к работе.

Формы отчета

По результатам проведенных испытаний можно составить таблицу дефектов каждой детали, в которой содержатся рекомендации по дальнейшей эксплуатации, либо представить эту информацию в графическом виде согласно схеме состояния деталей станка (Рис.4).

Рис. 5. Пример графического отчета по результатам диагностики

Пример табличного отчета по результатам диагностики

Особенности:

Несмотря на то, что на рынке присутствует достаточное количество организаций, оказывающих услуг по вибродиагностике, мы имеем существенные преимущества, среди которых:

Сотрудниками нашей организации имеют подтвержденный положительный опыт оказания услуг для следующих предприятий:

• ГКНПЦ им. М.В.Хруничева
  
• Завод им. В.А.Дегтярева.
• ОАО Серовский механический завод
• Новочеркасский электровозостроительный завод.
• АО «НПО ЭНЕРГОМАШ» им. Академика В.П. Глушко
• АО Воткинский завод.
• ОАО «Коломенский тепловозостроительный завод».
• Камов. Вертолеты России.
• ПАО «МСЗ» г.Электросталь.
• Тверской вагоностроительный завод.
• АО Вагонкомплект г. Тверь.
• ПАО «ЧКПЗ» г. Челябинск.
• Ростсельмаш.
• АО «Пензадизельмаш».
• АО «Загорский оптикомеханический завод».
• АО «НПО С.А. Лавочкина».
• АО «КЭМЗ» г. Калуга.
• АО «Метровагонмаш».
• ОАО «Октябрьский электровагоноремонтный завод».
• ОАО «Трансмаш» г. Энгельс.
• ОАО «Демиховский машиностроительный завод».
• ООО «Киров – Станкомаш».
• ОАО «Стерлитомакский станкозавод».
• ОАО «Московский станкостроительный завод им. Серго Орджоникидзе».
• АО «ОДК Пермские моторы»

Для проведения виброакустической диагностики требуется следующий состав группы исполнителей:

1. Руководитель группы – 1 человек
2. Специалист по расшифровке данных – 1 человек
3. Специалист по проведению вибрационных испытаний – 2 человека

1. Подготовка математической модели – 3 рабочих дня с момента получения исходных данных
2. Проведение диагностики одного станка в цеху составляет 2–3 часа.
3. Анализ результатов – 3 рабочих дня на 1 станок.

Стоимость услуг по проведению вибродиагностики станка зависит от его модели и ряда дополнительных условий и определяется индивидуально после составления подробного технического задания и проведения оценки трудозатрат.

По вопросам проведения ВиброДиагностики можно обращаться к коммерческому директору ООО «ИНСЕНСОР» Ефимову Всеволоду:

E-mail: v.efimov@insensor.ru

Tel: +7(495) 617-39-71

https://www.insensor.ru/