Моделирование деградации фактического состояния подшипников на основе использования единого диагностического критерия

П.Б. Герике¹, Б.Л. Герике^{1, 2
1} Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
² Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 32-36

Резюме:

Актуальность. В данной статье без претензий на полноту освещения приведены некоторые результаты моделирования процессов деградации технического состояния подшипников качения на энерго-механическом оборудовании горных машин. Результаты комплексной диагностики горного оборудования по параметрам вибрации позволили предложить новый подход к моделированию процессов изменения фактического состояния горной техники.

Цель. Выполнить среднесрочное прогнозирование процессов развития дефектов подшипников качения, установленных на энерго-механическом оборудовании горных машин. Показать эффективность нового единого диагностического критерия при использовании его в качестве моделируемого параметра адаптивной деградационной математической модели.

Методы исследования. В настоящей работе применялись результаты комплексного диагностического подхода к анализу параметров вибрации, включая спектральный анализ в расширенном частотном и динамическом диапазоне, анализ огибающей спектра и эксцесс. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного набора диагностических признаков и правил выявления дефектов в области анализа параметров механических колебаний применительно к решению задачи по созданию единого диагностического критерия оценки технического состояния подшипников качения.

Результаты. Полученные научные результаты доказывают принципиальную эффективность предложенного решения задачи, связанной с проблематикой комплексного подхода к анализу параметров вибрации горного оборудования и моделированием процессов изменения фактического технического состояния энерго-механического оборудования горных машин с использованием нового единого критерия для диагностики подшипников качения. Результаты работы могут найти свое применение при создании базовых элементов стратегии обслуживания горных машин по их фактическому состоянию, что позволит минимизировать непроизводительные простои парка горной техники и повысить общий уровень безопасности при проведении открытых горных работ за счет уменьшения количества технических устройств, находящихся в недопустимом техническом состоянии.

Ключевые слова: вибродиагностика, подшипники качения, карьерные экскаваторы, единый диагностический критерий, управление техническим обслуживанием, механические дефекты, прогнозное моделирование

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0002 «Разработка эффективных технологий добычи угля роботизированными горнодобывающими комплексами без постоянного присутствия людей в зонах ведения горных работ, систем управления и методов оценки технического состояния и диагностики их ресурса и обоснование обеспечения воспроизводства минерально-сырьевой базы» (рег. №АААА-А21-121012290021-1).

Для цитирования: Герике П.Б., Герике Б.Л. Моделирование деградации фактического состояния подшипников на основе использования единого диагностического критерия. Горная промышленность. 2023;(S2):32–36. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-32-36

Информация о статье

Поступила в редакцию: 19.07.2023

Поступила после рецензирования: 14.08.2023

Принята к публикации: 14.08.2023

Информация об авторах

Герике Павел Борисович – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории угольного машиноведения, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2085-6108; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Герике Борис Людвигович – доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук; профессор кафедры горных машин и комплексов, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-9586-8723; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Клюев В.В. (ред.) Неразрушающий контроль. Справочник. М.: Машиностроение; 2005. Т. 7. 828 с.

2. Сушко А.Е. Разработка специального математического и программного обеспечения для автоматизированной диагностики сложных систем: дисс. … канд. техн. наук. М.; 2007. 170 с.

3. Puchalski A., Komorska I. Stable distributions and fractal diagnostic models of vibration signals of rotating systems. In: Timofiejczuk A., Chaari F., Zimroz R., Bartelmus W., Haddar M. (eds) Advances in Condition Monitoring of Machinery in Non-Stationary Operations. CMMNO 2016. Springer; 2018. Vol. 9, pp. 91–101. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61927-9_9

4. Клишин В.И., Герике П.Б., Герике Б.Л. Инструмент и рабочие органы для выемки прочных полезных ископаемых. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015;(S60-1):143–150. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/hdjfzf

5. Balducchi F., Arghir M., Gaudillere S. Experimental analysis of the unbalance response of rigid rotors supported on aerodynamic foil bearings. In: Proceedings of the ASME Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference and Exposition. Volume 7B: Structures and Dynamics, Düsseldorf, Germany, June 16–20, 2014. ASME; 2014. V07BT32A009. https://doi.org/10.1115/GT2014-25552

6. Puchalski A. A technique for the vibration signal analysis in vehicle diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing. 2015;5657:173–180. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2014.11.007

7. Trebuna F., Šimčák F., Bocko J., Hunady R., Pastor M. Complex approach to the vibrodiagnostic analysis of excessive vibration of the exhaust fan. Engineering Failure Analysis. 2014;37:86–95. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.11.015

8. Герике П.Б., Герике Б.Л., Шахманов В.Н. Динамическая диагностика машинных агрегатов горного оборудования. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011;(S5):80–89. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/onbvwn

9. Герцбах И. Теория надежности с приложениями к профилактическому обслуживанию. [Под ред. В.В. Рыкова; пер. с англ. М.Г. Сухарева]. М.: Нефть и газ; 2003. 263 с.

10. Shardakov I., Shestakov A., Tsvetkov R., Yepin V. Crack diagnostics in a large-scale reinforced concrete structure based on the analysis of vibration processes. AIP Conference Proceedings. 2018;2053:040090. https://doi.org/10.1063/1.5084528

11. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. М.: Наука; 1996. 276 с.

12. Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации. СПб.: СПбГМТУ; 2004. 156 с.

13. Wang T., Han Q., Chu F., Feng Z. Vibration based condition monitoring and fault diagnosis of wind turbine planetary gearbox: A review. Mechanical Systems and Signal Processing. 2019;126:662–685. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.02.051

14. Ghasemloonia A., Rideout D.G., Butt S.D. Vibration analysis of a drillstring in vibration-assisted rotary drilling: finite element modeling with analytical validation. Journal of Energy Resources Technology. 2013;135(3):032902. https://doi.org/10.1115/1.4023333

15. Герике Б.Л., Герике П.Б. Обсуждение результатов промышленной апробации и направлений дальнейших исследований машин для послойного фрезерования. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2006;(1):48–51. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/kxgqmh