Aparatura pomiarowa Pruftechnika używa metody udarowej (Shock Pulse Method) do określenia stanu łożysk. Metoda polega na badaniu impulsów udaro­wych, emitowanych podczas kontaktu metalu z metalem zachodzą­cego w uszkodzonych łożyskach. Dwa parametry impulsów udaro­wych: wartość tła oraz wartość maksymalna, wykorzystywane są do oceny stanu łożyska. Wraz z rozwojem uszkodzenia łożyska, wartości te oraz różnica między nimi, powiększają się. Aparatura mierzy wartość tła (szum) oraz wartość maksymalną. Analiza tych wartości pozwala na ogół na wczesne wykrycie postępującego uszkodzenia łożyska, szczególnie wtedy, gdy używany jest komputer PC, do badania trendów.

Na impulsy udarowe ogromny wpływ ma prędkość toczna elementów łożyska, i dlatego aparat pomiarowy uwzględnia prędkość obrotową i średnicę wewnętrzną badanego łożyska, dzięki czemu odczyty mogą być normalizowane.

Wiele łożysk jest niedostępnych do bezpośredniego pomiaru z użyciem ręcznych sond. Jest to zasadnicza słabość wszystkich mierni­ków i zbieraczy danych, które wykorzystują do pomiarów sondy ręczne. W takich przypadkach łożysko musi być przygotowane do pomiarów, poprzez zainstalowanie monto­wanych na stałe przetworników. Przetworniki zewnętrzne, takie jak Akcelerometr Przemysłowy firmy PRÜFTECHNIK AG, mogą zostać w prosty sposób podłączone do aparatu pomiarowego umożliwiając w ten sposób dostęp do trudnych punktów pomiarowych.

Rozwój uszkodzenia łożyska może zostać wykryty z jeszcze większą niezawodnością, poprzez wykorzystanie oprogramowania TIPTREND lub OMNITREND

Co to są impulsy udarowe?

Impulsy udarowe są krótkotrwałymi impulsami, generowanymi przez układ łożyskowy w wyniku uderzeń mechanicznych. Uderzenia mechaniczne występują we wszystkich wirujących łożyskach tocznych i są spowodowane nieregularnością powierzchni bieżni i elementów tocznych. Wielkość impulsów udarowych zależy od prędkości uderzeń i wielkości powierzchni.

Impulsy udarowe, jako losowe drgania, spotykane są stosunkowo często w życiu codziennym. Mogą one pochodzić z bardzo różnorodnych źródeł. Jedna rzecz jednak, tak charakterystyczna dla impulsów udarowych to ich krótkotrwałość. Prosty impuls udarowy może być definiowany jako transmisja energii kinetycznej do układu, która odbywa się we względnie krótkim okresie czasu.

Gdzie występują impulsy udarowe?

Najpospolitszym miejscem powstawania impulsów udarowych są łożyska. Impulsy udarowe wytwarzane są w obszarze wzajemnego oddziaływania tocznego pomiędzy obciążonym elementem tocznym a bieżnią łożyska. Powierzchnie łożysk są chropowate.

Chropowata powierzchnia powoduje wzrost zmian ciśnienia w warstwie smaru, oddzielającej poruszające się powierzchnie, oraz kolizji pomiędzy nierównościami powierzchni. Czynniki te prowadzą do emisji impulsów udarowych, które rozprzestrzeniają się w samym łożysku, obudowie łożyska oraz przyległych elementach maszyny.

Jak mierzy się impulsy udarowe?

Impulsy udarowe pobudzają akcelerometr pomiarowy, mocowany w obszarze obciążenia. przy jego częstotliwości rezo­nansowej, zwykle wynoszącej ok. 36 kHz. Urządzenie używa filtra górno przepustowego do wyeliminowania składowych o niskich częstotliwościach, jak te, wywołane rozcentrowaniem lub niewywa­żeniem wału. Pozostały sygnał przetwarzany jest przez komputer, w celu uzyskania różnych parametrów impulsów udarowych, wyjaśnio­nych na kolejnych stronach.

Jak ocenia się impulsy udarowe?

Aby można było ocenić impulsy udarowe, wprowadzona została prosta podziałka. Poniższa skala wskazuje, w trzech kategoriach, rozmiar uszkodzenia łożyska (w zakresie od dobrego do złego):

Na rysunku możemy zauważyć, że w czasie żywotności łożyska jego stan pogarszał się od dobrego do złego.

W ten sposób możliwa jest ocena stanu łożysk, bez potrzeby wprowa­dzania skomplikowanych terminów i czynników.

Uwaga:
Ponieważ chropowatość powierzchni jest stale zwiększana i zmniejszana podczas pracy, wartości pomiaru mogą nagle znacznie wzrosnąć lub zmaleć na krótki okres czasu. Z tego powodu, pojedynczy 'migawkowy' pomiar stanu łożysk jest często mniej użyteczny i wiarygodny niż badanie trendu oraz monitoring prowa­dzony przez dłuższy okres czasu.

Kolejna uwaga:
Z powodu wpływu wielu czynników na pomiar impulsów udarowych, wyniki otrzymane za pomocą przyrządów pochodzących od różnych producentów mogą się od siebie różnić.

Wartość tła
Chropowatość powierzchni wywołuje bardzo szybką serię drobnych impulsów udarowych, które wspólnie składają się na tło impulsów generowanych przez łożysko. Jest to słyszalne jako tło hałasu, gdy przyłożysz śrubokręt do ucha w celu posłuchania łożyska. Wielkość tła impulsów wyrażana jest poprzez wartość tła (decybelową wartość tła). Wartość tła dostarcza ważnych informacji dotyczących nasmaro­wania łożysk, poprawności montażu, oraz sposobu, w jaki łożyska są obciążone (np. z powodu rozcentrowania).
Wartość tła jest bezpośrednio powiązana z grubością warstwy smaru w obszarze wzajemnego oddziaływania tocznego. Wartość tła jest niska, kiedy powierzchnie elementów tocznych i bieżni są całkowicie lub prawie całkowicie, oddzielone od siebie warstwą smaru. Zobacz rysunek poniżej.

Na rysunku wartość tła jest niska, kiedy elementy toczne i bieżnia oddzielone są od siebie warstwą smaru.

Wartość tła pomocna jest przy analizowaniu przyczyny dostatecz­nego lub złego stanu ruchowego.

Wartość maksymalna

Uszkodzenia łożysk (tj. stosunkowo duże nieregularności powierz­chni) powodują emisję pojedynczych silniejszych impulsów udaro­wych o losowych czasach trwania (zobacz rysunek poniżej). Może to być czasami wysłuchane, gdy przyłożysz śrubokręt do ucha w celu posłuchania łożyska. Największa wartość impulsu udarowego zmierzona na łożysku, nazwana została wartością maksymalną (maks. wartość decybelowa).

Wartość maksymalna używana jest do ustalenia zarówno stanu ruchowego łożyska, jak i występującego już uszkodzenia.

Na rysunku widzimy wynikający z kształtu powierzchni ło­żyska układ impulsów udarowych, wskazujący jego uszkodzenie.

Wartość tła wzrosła na skutek zmniejszenia się grubości wars­twy smaru.