Исследование спектральных и временных характеристик свободных колебаний прессовых соединений колец подшипников для решения задач неразрушающего контроля

A O Ryzhova; S A Beher

doi:10.22213/2410-9304-2022-2-20-29

Authors

A. O. Ryzhova Siberian Transport University
S. A. Beher Siberian Transport University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-20-29

Keywords:

bearing ring, press fit, mechanical oscillation, free oscillation, eigenfrequency, damping, spectrum

Abstract

To determine the possibility of controll the fit tightness of the press joints of the inner rings of the bearings with the journals of the wheelset axles by the method of free vibrations, experimental studies of the frequency and time patterns of bearing free rings natural vibrations, tuning samples, which are press joints of rings and shafts with interferences from 20 to 90 microns and joints of bearing rings with real axles of wheelsets, received from operation to the mid-life repair in car repair depots. The influence of various boundary conditions on the natural oscillation parameters of the free ring of the bearing has been studied. The natural frequencies of bearing rings in a free state and samples of rings and shafts press joints were experimentally determined. A comparative analysis of theharmonic spectra of their own oscillations was carried out, on the basis of which a criterion for the fit leakeage of the ring to the axle neck of the wheelset was found. The finite element method is used to calculate natural frequencies and the corresponding modes of ring vibrations in a free state and interference samples. A comparative analysis with the experimentally obtained frequencies was carried out. To analyze the patterns of free oscillation damping, the Fourier signal transformation was performed. Their amplitude-frequency-time characteristics were obtained. The spectra of free vibrations were calculated for bearing rings put on the axle journal manually, without interference with the gap between the contact surfaces of the axle and the ring filled with industrial oil and without it, for a press connection with a tight fit and for a weak press fit. A comparative analysis of the obtained spectra was carried out, on the basis of which a method for determining the fit leakeage of the ring to the axle neck was developed.

Author Biographies

A. O. Ryzhova, Siberian Transport University

Postgraduate

S. A. Beher, Siberian Transport University

DSc in Engineering, Associate Professor

References

Мартыненко Л. В. Безопасность и эксплуатация железнодорожного транспорта при выполнении комплексных работ по неразрушающему контролю подшипников буксовых узлов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2021. № 3 (71). С. 193-200. DOI: 10.26731/1813-9108. 2021.3(71).193-200.

Влияние динамической нагруженности и дефектов роликов буксового подшипника на безопасность движения грузовых вагонов в эксплуатации / И. И. Галиев, В. А. Николаев, Б. Б. Сергеев, Е. А. Самохвалов, Д. Ю. Лукас // Известия Транссиба. 2016. № 4 (16). С. 102-110.

Мордасов Д. М., Фатеев Ю. Г., Зотов С. В. Исследование причин преждевременного разрушения подшипников буксового узла // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2015. Т. 21, № 4. С. 656-695. DOI: 10.17277/ vestnik.2015.04. pp.686-695.

Karlsen, Ø., Lemu, H.G. (2020). On Modelling Techniques for Mechanical Joints: Literature Study. In: Wang, Y., Martinsen, K., Yu, T., Wang, K. (eds) Advanced Manufacturing and Automation IX. IWAMA 2019. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 634. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-15-2341-0_15

Тяпаев С. В., Снитко Н. Г. Реализация сплошного неразрушающего контроля бездефектности поверхностного слоя деталей в производстве буксовых подшипников для подвижного железнодорожного состава // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2013. № 1. С. 35-40.

Горбунов В. В., Самойлова Е. М., Игнатьев А. А. Автоматизация вихретокового контроля поверхностного слоя деталей подшипников с применением технологии нейронных сетей // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2016. № 4 (40). С. 114-122. DOI: 10.21685/2072-3059-2016-4-11.

Ададуров А. С., Романова А. А. Критерии достоверности результатов диагностики буксовых узлов грузовых вагонов акустическими методами // Транспорт Российской Федерации. 2019. № 5 (84). С. 57-61.

Ададуров А. С. Алгоритмы идентификации сигналов дефектного буксового узла постовой системы ранней диагностики // Транспорт Российской Федерации. 2018. № 5 (78). С. 58-62.

Есиркепов А. Н., Жирнова Е. А. Распознавание дефектов буксовых подшипников на основе анализа характеристик вибросигналов // Актуальные проблемы авиации и космонавтика. 2015. Т. 2, № 11. С. 81-82.

Мартыненко Л. В., Кушков М. Г. Оценка состояния буксовых узлов колесных пар грузовых // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2021. № 1 (69). С. 97-103. DOI: 10.26731/1813-9108.2021.1(69).97-103.

Вероятностно-статистический критерий оценки состояния по параметрам виброакустического сигнала / И. С. Кудрявцева, А. П. Науменко, А. М. Демин, А. И. Одинец // Динамика систем, механизмов и машин. 2019. Т. 7. № 2. С. 113-122. DOI: 10.25206/2310-9793-7-2-113-122.

Костюков В. Н., Науменко А. П., Кудрявцева И. С. Диагностика подшипников качения по параметрам характеристической функции // Динамика систем, механизмов и машин. 2014. № 4. С. 142-145.

Степанова Л. Н., Бехер С. А., Тенитилов Е. С. Контроль колец подшипников локомотива методом акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2009. № 9. С. 49-55.

Ser'eznov, A. N. Rapidly working diagnostic acoustic emission system / A. N. Ser'eznov, V. V. Murav'ev, L. N. Stepanova [et al.] // Defektoskopiya. 1998. No 7. P. 8-14. EDN MPBVSR.

Акустико-эмиссионный комплекс для контроля колец подшипников локомотива / В. Н. Пустовой, В. В. Муравьев, Л. Н. Степанова, В. П. Кутовой, Е. В. Бояркин // Контроль. Диагностика. 2002. № 6. С. 42-45.

АЭ-контроль динамического оборудования на примере роликовых опор вращающихся печей / С. В. Елизаров, В. А. Барат, В. В. Бардаков, Д. В. Чернов, Д. А. Терентьев // Контроль. Диагностика. 2021. Т. 24, № 12 (282). С. 46-62. DOI: 10.14489/td.2017.07.pp.004-011.

Буденков Г. А., Стрижак В. А., Вахрамеева Е. В. Источник волн, имитирующих сигналы акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2008. № 4. С. 11-18. EDN JSBDYT.

Сенько В. И., Чернин Р. И., Гориченко С. Ф. Оценка прочности сопряжения колец буксовых подшипников с шейками осей колесных пар // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: наука и транспорт. 2009. № 1 (18). С. 5-7.

Муравьев В.В., Муравьев Т. В. Расчет процесса передачи акустического сигнала через трибосопряжение внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // Дефектоскопия. 2007. № 2. С. 16-26.

Контроль натяга колец подшипников поверхностными волнами с использованием эффекта акустоупругости / С. А. Бехер, Л. Н. Степанова, А. О. Рыжова, А. Л. Бобров // Дефектоскопия. 2021. № 4. С. 13-21. DOI: 10.31857/S0130308221040023.

Холодилов О. В., Кузнецова М. Г., Маркавцов А. А. Использование конечно-элементного анализа при разработке методики безразборной АЭ-диагностики состояния буксовых подшипников // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: наука и транспорт. 2020. № 2 (41). С. 52-55.