ГОСТ Р ИСО 20816-1-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния машин. Часть 1. Общее руководство

6.3 Виды критериев

6.3.1 Общие положения

Для оценки вибрационного состояния машин разных видов используют два типа критериев, один из которых связан с абсолютными значениями контролируемых параметров широкополосной вибрации, а другой - с изменением этих значений безотносительно того, в какую сторону происходит изменение.

6.3.2 Критерий I (параметр вибрации при работе машины в установившемся режиме на номинальной частоте вращения)

6.3.2.1 Вибрация на невращающихся частях

При измерениях на невращающихся частях данный критерий связан с определением границ для значений параметра абсолютной вибрации, соответствующих допустимым динамическим нагрузкам на подшипники и допустимой вибрации, передаваемой вовне через опоры и фундамент. Максимальное значение, полученное в результате измерений на каждом подшипнике или опоре и рассматриваемое далее как критерий вибрационного состояния машины (см. 4.3.3), сравнивают с границами четырех зон вибрационного состояния, установленных исходя из международного опыта проведения исследований и эксплуатации.

Вибрация конкретной машины зависит от ее размеров, динамических характеристик вибрирующих частей, способа монтажа и назначения. При выборе зон допустимой вибрации машины необходимо учитывать также условия, влияющие на ее вибрационное состояние. Независимо от типа подшипников скорость широкополосной вибрации на поверхности элементов машины (например, опорах подшипников), как правило, адекватно характеризует условия работы вращающихся частей машины с точки зрения возможностей их долговременного функционирования.

В большинстве случаев среднеквадратичное значение скорости в широкой полосе частот является именно тем параметром, который наилучшим образом описывает вибрационное состояние машины в разных условиях ее работы. Однако использование только критерия среднеквадратичного значения скорости без учета частотного состава вибрации может привести к неприемлемо большим значениям перемещений. Это особенно важно для машин с низкими рабочими скоростями, в вибрации которой доминирует составляющая частоты вращения. С другой стороны, применение критерия на основе скорости вибрации к машинам с высокими рабочими скоростями или у которых в спектре вибрации присутствуют высокочастотные составляющие, возбуждаемые соответствующими узлами, можно прийти к недопустимо большим значениям ускорения. С учетом вышеизложенного критерии оценки вибрационного состояния на основе среднеквадратичного значения скорости вибрации должны иметь общую форму, приведенную на рисунке 9. Из него видно, что вибрационное состояние машины оценивают по критерию среднеквадратичного значения скорости вибрации в полосе частот от f₁ до f_u, при этом ниже частоты f_x и выше частоты f_y допустимое значение скорости является функцией частоты (см. также C.2), в то время как для области между f_x и f_y применяют критерий постоянной скорости.

Примечание - Среднеквадратичные значения скорости, приведенные в таблице C.1, относятся к вибрации в полосе частот, для которой применим критерий постоянной скорости.

 

 

X - частота; Y - среднеквадратичное значение скорости;

1 - зона A; 2 - зона B; 3 - зона C; 4 - зона D

 

Рисунок 9 - Общий вид критериев оценки вибрационного

состояния по критерию скорости

 

Обоснования критериев вибрационного состояния машин разных видов и значения f₁, f_u, f_x и f_y приведены в стандартах серии ИСО 20816.

Для многих машин в диапазоне частот измерений доминирует одна частотная составляющая, обычно на частоте вращения ротора. В этом случае допустимое среднеквадратичное значение скорости (см. рисунок 9) относят к этой составляющей.

Для тех машин, у которых значительная часть мощности вибрации сосредоточена за пределами области от f_x до f_y, могут быть использованы следующие подходы:

a) если значительная часть мощности вибрации сосредоточена в области ниже f_x, то в дополнение к измерениям скорости проводят измерения перемещения также в широкой полосе частот. Аналогично при наличии мощных высокочастотных составляющих (выше f_y) проводят дополнительные измерения ускорения. Предельные значения для скорости и ускорения должны быть согласованы с предельными значениями скорости согласно рисунку 9;

b) применяя анализатор частот, определяют среднеквадратичные значения скорости, перемещения и ускорения для всех значимых составляющих в спектре вибрации. Это позволяет рассчитать эквивалентное среднеквадратичное значение скорости для всего диапазона частот анализа по формуле (A.2), при этом для составляющих ниже f_x и выше f_y используют весовые коэффициенты согласно рисунку 9. Рассчитанное значение сравнивают с предельными уровнями по критерию постоянной скорости в полосе от f_x до f_y. Следует иметь в виду, что за исключением случая, когда в спектре вибрации доминирует одна частотная составляющая, прямое сопоставление спектра скорости с предельными уровнями, показанными на рисунке 9, приведет к неверным заключениям;

c) процедура, описанная в перечислении b), может быть выполнена непосредственным измерением среднеквадратичного значения скорости с применением средств измерений, выполняющим процедуру взвешивания согласно кривым на рисунке 9.

Дополнительное руководство по установлению критериев оценки приведено в C.2. Машины некоторых видов могут потребовать применения иных критериев, чем те, что указаны на рисунке 9 (см., например, 6.5.3).

6.3.2.2 Вибрация вращающихся валов

Для машин с вращающимися валами устанавливают предельные значения в отношении перемещений вала из условия допустимых динамических нагрузок на подшипники, допустимых значений радиального зазора в подшипнике и допустимой вибрации, передаваемой на опоры и фундамент. Максимальное значение вибрации вала, измеренное для каждого подшипника, сравнивают с границами четырех зон, установленных на основе международного опыта проведения исследований.

На рисунке 10 показана зависимость допустимого размаха перемещения вала от рабочей скорости машины. Как правило, значение допустимой вибрации с увеличением скорости уменьшается, но конкретные допустимые значения перемещения и скорость их изменения в зависимости от скорости вращения будут разными для машин разных видов.

 

 

X - скорость вращения вала; Y - размах перемещения;

1 - диапазон возможных скоростей вращения вала; 2 - зона A;

3 - зона B; 4 - зона C; 5 - зона D

 

Примечание - Значения вибрации на границах зон состояний и диапазон изменения скоростей вращения будут различными для машин различных видов. Важно правильно выбрать критерий для конкретной машины, избегая необоснованных интерполяций.

 

Рисунок 10 - Общий вид критериев оценки вибрационного

состояния по вибрации вала

 

6.3.2.3 Зоны вибрационного состояния

Установленные зоны вибрационного состояния предназначены для качественной оценки вибрации машины в установившемся режиме работы на номинальной частоте вращения и принятия решения о необходимых мерах. Для машин некоторых видов соответствующими руководствами (включая стандарты серии ИСО 20816) может быть установлено иное число зон и даны другие определения этих зон.

Зона A - В эту зону попадают, как правило, новые машины, только что введенные в эксплуатацию.

Примечание - Для некоторых машин нормально, что их вибрация не попадает в зону A. Стремление снизить вибрацию ниже границы между зонами A и B может привести к неоправданным затратам при минимальном положительном эффекте.

 

Зона B - Машины, попадающие в эту зону, обычно считают пригодными для дальнейшей работы без ограничения сроков.

Зона C - Машины, попадающие в эту зону, обычно рассматривают как непригодные для длительной непрерывной работы. Обычно данные машины могут функционировать ограниченный период времени, пока не появится подходящая возможность для проведения ремонтных работ.

Зона D - Уровни вибрации в данной зоне обычно рассматривают как достаточно серьезные, для того чтобы вызвать повреждение машины.

6.3.2.4 Границы зон вибрационного состояния

Числовые значения границ зон, определяемые в соответствующих стандартах серии ИСО 20816, могут быть использованы в качестве руководства, позволяющего избежать чрезмерно завышенных и нереалистичных требований к вибрации машины. В определенных случаях для машин некоторых видов могут быть выявлены особенности, которые потребуют изменения значений границ зон (в большую или меньшую сторону). Тогда изготовителю машин, как правило, следует объяснить причину данных изменений и, в частности, подтвердить, что машина способна нормально работать при повышенном уровне вибрации.

Примечание - В отношении машин, для которых границы зон вибрационного состояния не стандартизованы, некоторые рекомендации по оценке вибрации на невращающихся частях приведены в приложении C.

 

6.3.2.5 Оценка вибрационного состояния при приемке машины

Условия допустимости того или иного уровня вибрации должны быть предметом предварительного соглашения между изготовителем и покупателем машины. В качестве основы для соглашения могут быть использованы зоны вибрационного состояния, но их границы не следует рассматривать в качестве приемочных значений.

Приемочные испытания проводят для установленного режима работы машины (нагрузка, температура, давление и т.п.) на установленном интервале времени.

В случае замены основных узлов машины, других операций по техническому обслуживанию при приемке следует учитывать вибрацию машины до проведения этих работ и цель их проведения.

6.3.3 Критерий II (изменение параметра вибрации)

Данный критерий основан на оценке изменения значения параметра вибрации для машины, работающей в установившемся режиме, по сравнению с предварительно заданным опорным значением. Существенные изменения (увеличение или уменьшение) значения параметра широкополосной вибрации могут потребовать принятия определенных мер даже в том случае, когда граница зоны C в соответствии с критерием I еще не достигнута. Такие изменения могут носить скачкообразный характер или постепенно нарастать во времени, указывая на возможное возникновение повреждения машины в начальной стадии или другие неполадки.

При использовании критерия II важно, чтобы измерения значений параметров вибрации, подлежащих сравнению, проводили при одних и тех же положении и ориентации преобразователя вибрации и приблизительно в одном и том же режиме работы машины. Необходимо определить очевидные изменения значения параметра вибрации независимо от его общего значения, чтобы предотвратить возникновение опасной ситуации.

Критерии оценки вибрационного состояния машины по изменениям параметра вибрации устанавливают в соответствующих стандартах серии ИСО 20816. Следует иметь в виду, что некоторые существенные изменения в состоянии машины могут быть обнаружены только при контроле отдельных частотных составляющих (см. 6.5.1).