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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag May 10, 2018

Vibrationsbasierende White-Etching-Cracks-Detektion an Wälzlagern

Vibration-based white etching cracks detection at rolling contact bearings
Xiaodong Cao, Bramila Tarigan, Christian Rembe and Hubert Schwarze
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

White-Etching-Cracks (WECs) und White-Etching-Areas (WEAs) sind Schadensbilder, die oftmals in Wälzlagern (z. B. in Windenergieanlagen) auftreten (siehe Abb. 1). Es fehlt bisher eine Möglichkeit, WECs und WEAs in Wälzlagern frühzeitig zu detektieren, d. h. möglichst lange bevor die Oberflächenschädigung auftritt. In diesem Beitrag wird das Schwingungsverhalten des Innenrings eines Wälzlagers (Abb. 2) im beschädigten Zustand (mit WEAs und WECs) und im Neuzustand miteinander verglichen, um eine erste Aussage über das Potenzial der vibrationsbasierenden Messmethode zur Detektion der Ausbildung von WECs und WEAs zu treffen. Der Innenring wird mit einem Shaker breitbandig angeregt. Mit Hilfe eines eigenentwickelten robotergesteuerten Vibrometer-Messsystems werden die Oberflächenschwingungen beider Lagerzustände erfasst und miteinander verglichen. Für den Vergleich wird das Cross-Signature-Assurance-Criterion (CSAC) als Kriterium verwendet. Es wird gezeigt, dass mit Hilfe des CSAC-Wertes eine Detektion von WECs und WEAs in Wälzlagern möglich ist. Um die Einsatzbarkeit des CSAC in einem Prüfstand zu evaluieren, werden weitere Messungen mit dem Multipoint Vibrometer an einem transportablen Prüfstand durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich Veränderungen der Schwingungseigenschaften mit Hilfe der CSAC-Methode auch während des Betriebs unter dem Einfluss von Störungen erkennen lassen.

Abstract

White Etching Cracks (WECs) and White Etching Areas (WEAs) are failure modes, which appear prevalently in rolling contact bearings. There is still a lack of methods to identify such failure modes as early as possible before the visible crack appears on the bearing surface. In this article the measured operational deflection shapes (ODS) from a rolling contact bearing with and without WECs and WEAs are compared. The bearing was excited by a shaker. The measurement was obtained by using a self-designed vibrometer robot system. The measured ODS’s are compared by using the Cross Signature Assurance Criterion (CSAC) for checking their correlation. The results show that the ODS’s from the bearing with and without WECs and WEAs are not correlated in the entire frequency spectrum. Therefore monitoring the ODS’s of the bearing by using the CSAC criterion seems to be feasible to detect the existence of WECs and WEAs in bearings. In order to check the applicability of the CSAC method on real test benches, a further test was performed on a small-scaled bearing test bench by using a multipoint vibrometer. The results show that the CSAC method is applicable for detecting changing of vibration behavior of the system with influence from the drive unit of the test bench.

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Erhalten: 2017-12-22
Angenommen: 2018-4-27
Online erschienen: 2018-5-10
Erschienen im Druck: 2018-6-1

© 2018 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston