The influence of kinematic viscosity of a lubricant on broadband rolling bearing vibrations in amplitude terms

• Autorzy: Jakubek Bartosz , Barczewski Roman

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/100440

Warianty tytułu

Wpływ lepkości kinematycznej środka smarnego na szerokopasmowe drgania łożysk tocznych w ujęciu amplitudowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Long and trouble-free operation of rolling bearings is largely dependent on their lubrication. Depending on their properties, lubricants reduce the levels of vibration and noise generated by a running bearing to varying degrees. Such an influence of the lubricant is usually desirable during operation. On the other hand, from the point of view of post-production diagnostics, which uses vibroacoustic (VA) signals to evaluate the quality of bearings, lubricants can lead to unwanted masking of damage and manufacturing defects. This is due to a decrease in amplitude and/or a change in the spectral composition of the vibrations. Studies on the influence of lubricants on bearing vibrations were carried out on a set of 10 new tapered roller bearings using 12 oils of different kinematic viscosity. On the basis of the test results, the influence of oil viscosity on the level of vibrations generated by bearings and the nature of this relationship were determined. The sensitivity of selected measures of acceleration of bearing vibrations to changes in viscosity of the lubricant used was determined in this paper. On this basis, the premises concerning the criteria for selection of a lubricant for the purpose of post-production diagnostics of rolling bearings were specified. Appropriate lubricant parameters have been defined to guarantee the stability of the rolling bearing testing process and to reduce the masking of manufacturing defects in the VA signal.

Długa i bezawaryjna praca łożysk tocznych w dużej mierze uzależniona jest od ich smarowania. Środki smarne, w zależności od swoich właściwości, w różnym stopniu obniżają poziomy drgań i hałasu generowanego przez pracujące łożysko. Takie oddziaływanie środka smarnego jest zwykle pożądana na etapie eksploatacji. Natomiast z punktu widzenia diagnostyki kontrolnej (poprodukcyjnej), wykorzystującej sygnały wibroakustyczne (WA) do oceny jakości łożysk, substancje smarujące mogą prowadzić do niepożądanego maskowania uszkodzeń i wad produkcyjnych. Wynika to z obniżenia amplitud i/lub zmiany składu widmowego drgań. Badania wpływu środka smarnego na drgania łożysk przeprowadzono na zestawie 10 nowych łożysk stożkowych z zastosowaniem 12 olejów o różnej lepkości kinematycznej. Na podstawie wyników testów określono wpływ lepkości oleju na poziom drgań generowanych przez łożyska oraz określono charakter tej zależności. W pracy określono wrażliwość wybranych miar przyspieszeń drgań łożysk na zmiany lepkości stosowanego środka smarnego. Na tej podstawie sprecyzowano przesłanki dotyczące kryteriów doboru środka smarnego na potrzeby diagnostyki kontrolnej (poprodukcyjnej) łożysk tocznych. Określono parametry środka smarnego gwarantujące stabilność procesu testowania łożysk tocznych i przyczyniające się do ograniczenia maskowania wad produkcyjnych w sygnale WA.

Słowa kluczowe

EN

rolling bearings vibration; lubrication; post-production testing

PL

drgania; łożysko toczne; smarowanie; testowanie poprodukcyjne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 20, No. 1
• Strony: 93--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jakubek Bartosz

• Poznan University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan, Poland

autor

Barczewski Roman

• Poznan University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan, Poland

Bibliografia

• 1. Hammami M, Martins R, Fernandes C, Seabra J, Abbes MS, Haddar M. Friction torque in rolling bearings lubricated with axle gear oils.Tribology International 2018; 119: 419-435. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.11.018
• 2. Liu L, Yang C, Sheng Y. Wear model based on real-time surface roughness and its effect on lubrication regimes. Tribology International 2018; 126: 16-20. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.05.010
• 3. Mullett G. Grease lubrication of rolling bearings. Tribology 1973; 6: 21-28.
• 4. FAG Kugelfischer Georg SchäferAG. Rolling Bearing Lubrication. Publ. No. WL 81 115/4 EA
• 5. Żabicki D. Lubrication of gears and bearings, Smarowanie i Mechanizmy, addition to the magazine Główny Mechanik 2015; July-August: 30-32, Polish.
• 6. Balan MR, Tufescu A, Cretu SS. A case study on relation between roughness, lubrication and fatigue life of rolling bearings, Materials Science and Engineering 2016; 147: 1-12. https://doi.org/10.1088/1757-899X/147/1/012013
• 7. Jamadar I, Vakharia D. Correlation of base oil viscosity in the grease with vibration severity of damaged rolling bearings, Industrial Lubrication and Tribology 2018; 70(2): 264-272.https://doi.org/10.1108/ILT-04-2016-0078
• 8. Randall R, Antoni J. Rolling element bearing diagnostics - A tutorial. Mechanical Systems and Signal Processing 2010; 25: 485-520. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2010.07.017
• 9. Randall R. Vibration-based Condition Monitoring: Industrial, Aerospace and Automotive Applications. New Delhi: Wiley; 2011: 67-71.https://doi.org/10.1002/9780470977668
• 10. ISO 15242-1(2015) Rolling bearings - Measuring methods for vibration - Part 1: Fundamentals.
• 11. Ma F, Li Z, Qiu S, Wu B, An Q. Transient thermal analysis of grease-lubricated spherical roller bearings, Tribology International 2016; 93: 115-123. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.09.004
• 12. Xu J, Zhang J, Huang Z, Wang L. Calculation and finite element analysis of the temperature field for high-speed rail bearing based onvibrational characteristics, Journal of Vibroengineering 2015; 17(2): 720-732.
• 13. Zhou X, Zhang H, Hao X, Liao X, Hana Q. Investigation on thermal behavior and temperature distribution of bearing inner and outer rings, Tribology International 2019; 130: 289-298.https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.09.031
• 14. Takabi J, Khonsari MM. Experimental testing and thermal analysis of ball bearings, Tribology International 2013; 60: 93-103. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2012.10.009
• 15. Bakoglidis KD, Nedelcu I, Ivanov IG. Rolling performance of carbon nitride-coated bearing components in different lubrication regimes, Tribology International 2017; 114: 141-151. https://doi:10.1016/j.triboint.2017.04.006
• 16. Eder SJ, Ielchici C, Krenn S, Brandtner D. An experimental framework for determining wear in porous journalbearings operated in the mixed lubrication regime. Tribology International 2018; 123: 1-9. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.02.026
• 17. Serrato R, Maru MM, Padovese LR. Effect of lubricant viscosity grade on mechanical vibration of roller bearings. Tribology International 2007; 40: 1270-1275. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2007.01.025
• 18. ISO 3448:1992 Industrial liquid lubricants - ISO viscosity classification
• 19. Gałęzia A, Barczewski R, Jakubek B. Possibilities of Faults Detection of Rolling Bearings Using Energetic Descriptors of Vibrations Signals. In: Timofiejczuk A, Chaari F, Zimroz R, Bartelmus W, HaddarM, eds. Advances in Condition Monitoring of Machinery in Non-Stationary Operations. Springer; 2018.https://doi.org/10.1007/978-3-319-61927-9_31
• 20. Deng S, Gu J, Cui Y, Zhang W. Dynamic analysis of a tapered roller bearing.Industrial Lubrication and Tribology 2018; 70(1): 191-200.https://doi.org/10.1108/ILT-12-2016-0307
• 21. Maru MM., Serrato‐Castillo R, Padovese LR. Influence of oil contamination on vibration and wear in ball and roller bearings.Industrial Lubrication and Tribology 2007; 59(3): 137-142.https://doi.org/10.1108/00368790710746101
• 22. Gershuni L, Larson MG, Lugt PM. Lubricant replenishment in rolling bearing contacts. Tribology Transactions 2008; 51: 643-651. https://doi.org/10.1080/10402000802192529
• 23. Ryniewicz AM, Bojko Ł, Madej T. Estimation of viscosityengineoilsusingrotationalrheometer. Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport 2014; 83:225-234. Polish.
• 24. Jakubek B, Barczewski R., Jakubowicz M. The influence of the lubrication on the vibroacoustic signal generated by rolling bearings. Journal of Vibrations in Physical Systems 2017; 28: 1-9.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).