10.14489/td.2020.11.pp.026-034

2020, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/td.2020.11.pp.026-034

Носов В. В., Павленко И. А., Артющенко А. П., Григорьев Е. П.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСА НАРУЖНОГО КОЛЬЦА ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ВРЕМЕННόЙ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
(c. 26-34)

Аннотация. Рассмотрена проблема применения существующих методов контроля состояния подшипников качения и обоснования ее решения на основе регистрации сигналов и моделирования временнόй зависимости параметров акустической эмиссии (АЭ). Описаны экспериментальная установка и результаты экспериментальных исследований АЭ подшипников качения с искусственно созданным дефектом на поверхности наружного кольца, проведено сопоставление результатов контроля с результатами анализа напряженно-деформированного состояния вокруг созданного дефекта, показана информативность концентрационно-кинетического показателя и возможность оценки ресурса на его основе.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, диагностика, акустическая эмиссия, подшипники качения, прочность, многоуровневая модель.

Nosov V. V., Pavlenko I. A., Artyushchenko A. P. , Grigoriev E. V.
DETERMINING THE RESOURCE OF THE OUTER RING OF A ROLLING BEARING BASED ON SIGNAL REGISTRATION AND SIMULATION OF THE TIME DEPENDENCE OF ACOUSTIC EMISSION PARAMETERS
(pp. 26-34)

Abstract. Traditionally, the problem of monitoring the condition of rolling bearings can be solved based on registration of control signals that occur when the bearing performs a kinematic function due to contact of surface damage which is accumulated and caused by the processes of friction, impact, heat generation, contact electrical interaction, generation of elastic vibrations from them, etc. Relative to the bearing function of bearings, the diagnostic value of such signals is quite low, since they depend on many factors that are not related to resource-determining processes and play a destabilizing role in establishing the connection between control parameters and condition. The solution of the problem must be carried out based on a systematic approach linking the control of the object with the main criterion of its performance. Since the cause of bearing failures is fatigue processes occurring in the material of their elements, the most promising methods are those based on the registration of signals associated with the restructuring of the structure and the accumulation of damage of the material, and in particular, the method of acoustic emission (AE) based on recording the phenomenon of waves of elastic radiation at loading. The development of the acoustic emission method for monitoring the state of rolling bearings is based on a multi-level model of the time dependence of AE parameters, and the control is based on the assessment of the intensity parameters of the resource-determining stage of uniform elastic fracture of representative structural elements of the material of the test object. AE informative signals are selected, and diagnostic parameters are determined at the interlevel transition from macro- to micro- and nano-level. The idea of the transitions is to select representative informative parameters and to trace the connection between them through AE strength indicators that can highlight a useful signal in conditions of high instability and heterogeneity of the accompanying processes. The experimental stup and the results of experimental studies of AE of rolling bearings with an artificially created defect on the surface of the outer ring are described, the results of control are compared with the results of the analysis of the stress-strain state around the created defect, the informative value of the concentration and kinetic index and the possibility of evaluating the resource based on it are shown.

Keywords: non-destructive testing, diagnostics, acoustic emission, rolling bearings, strength, multi-level model.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. В. Носов (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
И. А. Павленко (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия; ООО «СПбЭК-Майнинг», Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. П. Артющенко (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. В. Григорьев (Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. V. Nosov (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. A. Pavlenko (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia; SPbEC-Mining, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. P. Artyushchenko (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. V. Grigoriev (Saint-Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Пат. RU № 2013756, МПК G 01 M. Способ прогнозирования технического состояния подшипников качения / В. А. Аршинов; опубл. 27.04.2005. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2013756C1_19940530 (дата обращения: 07.06.2020).
2. Пат. РФ № 2239809. Способ диагностики подшипников качения / В. С. Потапенков; опубл. 10.11.2004. http://www.freepatent.ru/patents/2239809 (дата обращения: 05.06.2020).
3. Пат. РФ № 2411150. Способ диагностики подшипников качения букс подвижного состава железнодорожного транспорта и метрополитена / В. С. Потапенков; опубл. 10.02.2011.
4. Носов В. В. Диагностика машин и оборудования: учеб. пособие. СПб.: Лань, 2016. 376 с.
5. Носов В. В. Принципы оптимизации технологий акустико-эмиссионного контроля прочности промышленных объектов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 52 – 67. [Nosov V. V. On the Principles of Optimizing the Technologies of Acoustic-Emission Strength Control of Industrial Objects // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2016. V. 52, No. 7. P. 386 – 399 DOI: 10.1134/S1061830916070068 https://elibrary.ru/item.asp?id=27567131 (дата обращения: 05.05.2020)]
6. Nosov V. V., Grigoriev E. V., Pavlenko I. A. et al. Micromechanics, nanophysics and non-destructive testing of the strength ofstructural materials // Микромеханика, нанофизика и неразрушающий контроль прочности структуры материала (науч. ст. на англ. яз.) // Физика и механика материалов. 2019. Т. 42, № 6. С. 804 – 824. doi.org/10.18720/MPM.4262019_13. URL: http://www.ipme.ru/e-journals/MPM/no_64219/contents.html (дата обращения: 06.02.2020).
7. Nosov V. V., Pavlenko I. A. Information and kinetic approach to the acoustic emission diagnostics of technical facilities. (науч. ст. на англ. яз.) // Intern. Conf. “Complex equipment of quality control laboratories” Journal of Physics: Conference Series. 2019. No. 1384. Р. 012038 IOP. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1384/1/012038/meta (дата обращения: 06.05.2020).
8. Носов В. В., Зеленский Н. А. Контроль и диагностика кольцевых элементов сварного корпуса подводного аппарата на основе микромеханической модели временных зависимостей параметров акустической эмиссии // Контроль. Диагностика. 2016. № 12. С. 30 – 39.
9. Носов В. В., Григорьев Е. В. Методика акустико-эмиссионной оценки нанохарактеристик прочности конструкционных и машиностроительных материалов объектов // Контроль. Диагностика. 2019. № 9. С. 44 – 57. URL: http://www.td-j.ru/index.php/current-issue-rus/2078-044-057 (дата обращения: 06.05.2020).
10. Nosov V. V., Pavlenko I. A. Determination of nanocharacteristics of strength of structural materials based on signal recording and simulation of time dependences of acoustic emission parameters // Journal of Physics: Conf. Series. 2020. V. 1431. Р. 012040. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1431/1/012040/pdf. (дата обращения: 06.05.2020).

Eng

1. Arshinov V. A. Method for predicting the technical condition of rolling bearings. Ru Patent No. 2013756. Available at: https://yandex.ru/patents/doc/RU2013756C1_199-40530 (Accessed: 07.06.2020). [in Russian language]
2. Potapenkov V. S. Method for diagnostics of rolling bearings. Ru Patent No. 2239809. Russian Federation. Available at: http://www.freepatent.ru/patents/2239809 (Accessed: 05.06.2020). [in Russian language]
3. Potapenkov V. S. Method for diagnostics of rolling bearings of axle boxes of rolling stock of railway transport and subway. Ru Patent No. 2411150. Russian Federation. [in Russian language]
4. Nosov V. V. (2016). Diagnostics of machines and equipment: a textbook. Saint Petersburg: Izdatel'stvo Lan'. [in Russian language]
5. Nosov V. V. (2016). The principles of optimization of technologies for acoustic emission control of the strength of industrial facilities. Defektoskopiya, (7), pp. 52 – 67. [in Russian language] [Nosov V. V. (2016). On the Principles of Optimizing the Technologies of Acoustic-Emission Strength Control of Industrial Objects. Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 52, (7), pp. 386 – 399. DOI: 10.1134/S1061830916070068 https://elibrary.ru/item.asp?id=27567131 (Accessed: 05.05.2020)]
6. Nosov V. V., Grigoriev E. V., Pavlenko I. A. et al. (2019). Micromechanics, nanophysics and non-destructive testing of the strength of structural materials. Materials Physics and Mechanics, (6), Vol. 42, pp. 804 – 824. Available at: http://www.ipme.ru/e-journals/MPM/no_64219/contents.html (Accessed: 06.02.2020).
7. Nosov V. V., Pavlenko I. A. (2019). Information and kinetic approach to the acoustic emission diagnostics of technical facilities. International Conference “Complex equipment of quality control laboratories”. Journal of Physics: Conference Series, 1384. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1384/1/012038/meta (Accessed: 06.05.2020).
8. Nosov V. V., Zelenskiy N. A. (2016). Control and diagnostics of annular elements of the welded hull of an underwater vehicle based on a micromechanical model of time dependences of acoustic emission parameters. Kontrol'. Diagnostika, (12), pp. 30 – 39. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2016.12.pp.030-039
9. Nosov V. V., Grigor'ev E. V. (2019). Method of acoustic emission assessment of nanocharacteristics of strength of structural and machine-building materials of objects. Kontrol'. Diagnostika, (9), pp. 44 – 57. Available at: http://www.td-j.ru/index.php/current-issue-rus/2078-044-057 (Accessed: 06.05.2020). [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2019.09.pp.044-057
10. Nosov V. V., Pavlenko I. A. (2020). Determination of nanocharacteristics of strength of structural materials based on signal recording and simulation of time dependences of acoustic emission parameters. Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1431. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1431/1/012040/pdf. (Accessed: 06.05.2020). [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2020.11.pp.026-034

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2020.11.pp.026-034

and fill out the form