Идентификация повреждений на поверхности тел качения шариковых подшипников методами вибрационной диагностики в процессе испытаний на контактную усталость

Одной из основных задач, которые решаются в процессе разработки специализированных стендов для испытаний на контактную усталость, является выбор достоверного метода идентификации повреждений на поверхности испытываемых образцов. В работе представлены результаты тестирования метода спектрального анализа вибрационных сигналов и огибающей их высокочастотных составляющих на стенде для испытаний тел качения шариковых подшипников. Для определения и выбора достоверных вибродиагностических параметров, соответствующих различной степени развития контактно-усталостного разрушения, проведены испытания калибровочных образцов с искусственно нанесёнными повреждениями различных размеров. В частотном диапазоне 10—10000 Гц определены наиболее чувствительные к разрушению вибродиагностические параметры и установлены их уровни в зависимости от размеров повреждений при использованном расположении вибропреобразователей. Установлены критерии полуавтоматического завершения испытания по достижении критической стадии развития разрушения образцов. Экспериментально обоснована достоверность методики диагностики и мониторинга состояния поверхности образца в процессе работы опытного (нестандартизированного) испытательного стенда. Полученные результаты интегрированы в систему вибромониторинга для испытательных стендов, а также использованы для разработки методик исследовательских, контрольных, сравнительных и других видов лабораторных испытаний на контактную усталость деталей подшипников качения.

1. Rolling Contact Fatigue Testing of Bearing Steels: A Symposium Sponsored by ASTM Committee A-1 on Steel, Stainless Steel and Related Alloys / ed. by Hoo J.J.C. — Philadelphia, Pa.: ASTM, corp. — 1982. DOI: 10.1520/STP36153S

2. Стенд для испытаний на контактную усталость тел качения шариковых подшипников: пат. РФ № 2848426, МПК G01M 13/04 (2006.01); G01N 3/02 (2006.01): № 2024135381: заявл. 26.11.2024: опубл. 17.10.2025, Бюл. № 29 / В.Н. Яковкин, М.М. Шобей, И.А. Судаков, С.Г. Розов

3. Wrzochal M. New Method of Metrological Evaluation of Industrial Rolling Bearing Vibration Measurement Systems // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. — 2023 (124), 587—600. DOI:10.21203/rs.3.rs-1787445/v1

4. Панов А.Н., Бодров Е.Е., Лысенко А.А., Кривошеев Д.А., Киртянов Н.И. Применение направленного микрофона для диагностики технического состояния электропривода по его акустической вибрации // Электротехнические системы и комплексы. — 2019 (4), № 45, 58—63. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-4(45)-58-6

5. Храмцов И.В., Шобей М.М., Судаков И.А., Ершов В.Е., Панин С.В. Диагностика дефектов подшипников качения методом анализа спектра огибающей вибрационных и акустических сигналов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2025 (91), № 10, 50—58. DOI: 10.26896/1028-6861-2025-91-10-50-58

6. Маркова Л.В. Диагностика изнашивания узлов трения с использованием индуктивного счетчика частиц износа // Трение и износ. — 2018 (39), № 4, 421—427

7. Andric P., Brizmer V., Minov B., Nuijten T., Van der Zwaan R., Guillermo E., Morales-Espejel G.E., and Vieillard C. Predicting Resistance of Bearing Steels to Surface Initiated Fatigue: Application to Hybrid Contact // Tribology International. — 2025 (201), 110225. DOI: 10.1016/j.triboint.2024.110225

8. Р 50-54-30-87. Расчеты и испытания на прочность. Методы испытаний на контактную усталость: рекомендации. — М: Изд-во стандартов. — 1988

9. ГОСТ 34510—2018. Колеса зубчатые тяговых передач тягового подвижного состава. Методы определения изгибной и контактной усталостной прочности. — М: Стандартинформ. — 2019

10. Randall R.B. Vibration-Based Condition Monitoring: Industrial, Automotive and Aerospace Applications. — Chichester: John Wiley & Sons. — 2011. DOI: 10.1002/9780470977668

11. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. — СПб.: Изд. центр СПбГМТУ. — 2000