Stabilization of vibro-thermal processes during post-production testing of rolling bearings

• Autorzy: Jakubek Bartosz , Barczewski Roman , Rukat Wojciech , Różański Leszek , Wróbel Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.29354/diag/111564

Warianty tytułu

PL

Stabilizacja procesów wibro-termalnych podczas testowania poprodukcyjnego łożysk tocznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the process of post-production testing of rolling bearings, quality classification and/or qualification of finished products as good and defective is performed. In view of mass production, bearing testing should be carried out within a short period of time. Vibroacoustic (VA) processes are widely used for post-production testing. Parameterization of bearing vibrations is largely determined by stabilization of lubrication conditions and VA processes, which to some extent depend on temperature. The article presents the results of temperature measurements carried out during the testing of a set of new tapered roller bearings. On their basis, an attempt was made to estimate the value of rms values of bearing vibration accelerations. This is based on the known relationships between the temperature and viscosity of the oil as well as the relationship between viscosity and acceleration of the bearing vibrations. The estimated acceleration values were verified experimentally. The time after which the temperature of a bearing is stabilized was also determined. The paper also shows the influence of a lubricant on these processes, mainly its kinematic viscosity.

PL

W procesie testowania poprodukcyjnego łożysk tocznych dokonywana jest klasyfikacja jakościowa i/lub kwalifikacja gotowych wyrobów jako dobre i wadliwe. W związku z masową produkcją, testowanie łożysk powinno się zawierać w krótkim przedziale czasu. Do testowania poprodukcyjnego powszechnie stosowane są procesy wibroakustyczne (WA). Parametryzacja drgań łożysk determinowana jest w dużej mierze przez stabilizację warunków smarowania a także procesów WA, które w pewnym stopniu zależne są od temperatury. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów temperatury przeprowadzone podczas testowania zestawu nowych stożkowych łożysk tocznych. Na ich podstawie podjęto próbę oszacowania wartości skutecznych przyspieszeń drgań łożysk. Oparto się przy tym na znanych zależnościach pomiędzy temperaturą a lepkością oleju jak i zależnością pomiędzy lepkością a przyspieszeniami drgań łożysk. Oszacowane wartości przyspieszeń zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Określono również czas, po którym następuje stabilizacja temperatury łożyska. Pokazano też, jaki wpływ na te procesy ma środek smarny głównie zaś jego lepkość kinematyczna.

Słowa kluczowe

EN

stabilization of temperature; stabilization of vibrations; post-production testing; rolling bearings

PL

stabilizacja temperatury; stabilizacja drgań; testowanie poprodukcyjne; łożysko toczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 20, No. 3
• Strony: 53--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 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

autor

Rukat Wojciech

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

autor

Różański Leszek

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

autor

Wróbel Mateusz

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

Bibliografia

• 1. Radkowski S. Gumiński R. Proactive strategy maintenance. Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport 2014; 82: 193-202. Polish.
• 2. Legutko S. Fundamentals of exploitation of machines and devices. Warszawa: WSiP; 2004. Polish.
• 3. 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
• 4. Randall R. Vibration-based Condition Monitoring: Industrial, Aerospace and Automotive Applications. New Delhi: Wiley; 2011: 67-71.
• 5. Żabicki D. Lubrication of gears and bearings, Smarowanie i Mechanizmy, addition to the magazine Główny Mechanik 2015; July-August: 30-32. Polish.
• 6. Mullett G. Grease lubrication of rolling bearings. Tribology 1973; 6: 21-28.
• 7. FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG. Rolling Bearing Lubrication. Publ. No. WL 81 115/4 EA.
• 8. Rao BKN, Handbook of Condition Monitoring, Oxford: Elsevier Advanced Technology; 1996: 97-102.
• 9. Schulz R, et al. Thermal Imaging for Monitoring Rolling Element Bearings. 12th International Conference on Quantitative Infrared Thermography, Bordeaux, France 7-11 July 2014. www.ndt.net/?id=17707
• 10. Radkowski S. Rolling bearings diagnosing. In. Żółtowski B, Cempel C. eds. Engineering of Machine Diagnostics, Radom: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej, Instytut Technologii Eksploatacji PIB; 2004: 525-544. Polish.
• 11. Różański L, Poloszyk S. The use of thermovision in machine diagnostics. In: Thermovision measurements in practice. Madura H, ed. Warszawa: Agencja Wydawnicza PAKu; 2004: 75-83. Polish.
• 12. Lerch V, Gary G, Herve P. Thermomechanical properties of polycarbonate under dynamic loading. Journal of Physics IV France 2003;110: 159-164. https://doi.org/10.1051/jp4:20020687
• 13. http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Tribology/ Bearing%20Friction.html / online access 05.02.2019
• 14. Rickman SL, Ungar EK. A physics-based temperature stabilization criterion for thermal testing. 25th Aerospace Testing Seminar, Manhattan Beach, California, USA, 12-15 October 2009. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090037689.pdf
• 15. Covitch MJ, Trickett KJ. How Polymers Behave as Viscosity Index Improvers in Lubricating Oils. Advances in Chemical Engineering and Science 2015; 5: 134-151. http://dx.doi.org/10.4236/aces.2015.52015
• 16. TOTAL Polska Sp. z o. o. Industrial Lubricants, handbook. Chapter 4 Basic methods of quality assessment of industrial lubricants and their operating meaning. Warszawa 2003. Polish.
• 17. Stryczek S. Hydrostatic drive, part 1 elements. Warszawa: WNT 2013. Polish.
• 18. Jakubek B, Barczewski R. The influence of kinematic viscosity of a lubricant on broadband rolling bearing vibrations in amplitude terms. Diagnostyka. 2019; 20(1): 93-102. https://doi.org/10.29354/diag/100440
• 19. Good RW, Rolling Bearings. In: Lindley R, Higging I, eds. Maitenence Engineering Handbook. New York: McGraw-Hill Book Company; 1988. 6-17-6-38.
• 20. Wang A, Wang J. Temperature Distribution and Scuffing of Tapered Roller Bearing, Chinese Journal of Mechanical Engineering 2014; 27(6) 1272-1279. https://doi.org/10.3901/CJME.2014.0813.133
• 21. Yan K, Wang N, Zhai Q, Zhu Y, Zhang J, Niu Q. Theoretical and experimental investigation on the thermal characteristics of double-row tapered roller bearings of high speed locomotive. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015; 84: 1119-1130. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.11 .057
• 22. Li J, Xue J, Ma Z. Study on the Thermal Distribution Characteristics of High-Speed and Light-Load Rolling Bearing Considering Skidding, Applied Sciences 2018; 1593(8): 1-20. https://doi.org/10.3390/app8091593
• 23. 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, Haddar M, eds. Advances in Condition Monitoring of Machinery in Non-Stationary Operations. Springer; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-61927-9_31
• 24. Więcek B, De Mey G. Infrared thermal imaging. Basics and applications. Warszawa: Wydawnictwo PAK; 2011: 68-80. Polish.
• 25. ISO 15242-1(2015) Rolling bearings - Measuring methods for vibration - Part 1: Fundamentals.
• 26. Xu J, Zhang J, Huang Z, Wang L. Calculation and finite element analysis of the temperature field for high-speed rail bearing based on vibrational characteristics, Journal of Vibroengineering 2015; 17(2): 720-732.
• 27. 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
• 28. Ai S, Wang W, Wang Y, Zhao Z. Temperature rise of double-row tapered roller bearings analyzed with the thermal network method, Tribology International 2015; 87: 11-22. http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint.2015.02.011
• 29. 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
• 30. 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
• 31. 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
• 32. 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 ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).