فهم التسارع في تحليل الاهتزازات

التعريف: ما هو تسارع الاهتزاز؟

تسريع هو معدل تغير سرعة الجسم بالنسبة للزمن. في سياق تحليل الاهتزازات، يُعدّ قياسًا أساسيًا يُحدد سرعة تغير سرعة المكوّن المهتز. بينما تقيس الإزاحة المسافة التي يتحركها الجزء، وتقيس السرعة سرعته، يُركز التسارع على القوى المؤثرة على الجزء، مما يجعله حساسًا بشكل خاص للأحداث عالية التردد مثل الصدمات والتغيرات المفاجئة في الحركة.

لماذا يعد قياس التسارع مهمًا؟

يُعد قياس التسارع أمرًا بالغ الأهمية لبرنامج شامل لمراقبة حالة الآلات، إذ يُمتاز باكتشاف أنواع مُحددة من أعطال الآلات التي قد تُغفلها القياسات الأخرى. وتنبع أهميته من عدة عوامل رئيسية:

• اكتشاف الأعطال عالية التردد: التسارع بطبيعته أكثر حساسية للاهتزازات عالية التردد. هذا يجعله المعيار الأمثل للكشف عن الأعطال المبكرة في محامل العناصر الدوارة، ومشاكل شبكة التروس، وترددات مرور الشفرات، حيث تُولّد هذه الظواهر عادةً اهتزازات عالية التردد.
• العلاقة المباشرة بالقوة: وفقًا لقانون نيوتن الثاني (القوة = الكتلة × التسارع)، يتناسب التسارع طرديًا مع القوى الديناميكية المؤثرة داخل الآلة. يُتيح قياس التسارع فهمًا مباشرًا للقوى التي تُسبب الإجهاد والتعب للمكونات.
• نطاق ديناميكي واسع: يمكن لأجهزة قياس التسارع، وهي أجهزة الاستشعار المستخدمة لقياس التسارع، أن تغطي نطاقًا واسعًا للغاية من الترددات والسعات، مما يجعلها متعددة الاستخدامات لمراقبة أنواع مختلفة من الآلات.

الوحدات والقياس

الوحدات المشتركة

يتم التعبير عن تسارع الاهتزاز عادة بواحدة من وحدتين:

• ج: وحدة قياس بلا أبعاد تُمثل تسارع جاذبية الأرض. تساوي وحدة "g" تقريبًا 9.81 متر/ثانية مربعة. يُعد استخدام "g" شائعًا لأنه يوفر مقياسًا موحدًا ومناسبًا لشدة الاهتزاز.
• م/ث² (أو مم/ث²): وحدة القياس القياسية في النظام الدولي للوحدات لقياس التسارع (متر في الثانية المربعة).

كيف يتم قياسه؟

يتم قياس التسارع بشكل حصري تقريبًا باستخدام مقياس التسارعهذا مُحوِّل طاقة يُحوِّل القوة الميكانيكية للاهتزاز إلى إشارة كهربائية متناسبة. تُعدّ مقاييس التسارع الكهروضغطية النوع الأكثر شيوعًا في مراقبة الحالة الصناعية نظرًا لمتانتها ودقتها واستجابتها الترددية الواسعة.

التطبيقات العملية في التشخيص

في التشخيص، يتم استخدام بيانات التسارع لتحديد مشاكل محددة:

• أعطال المحمل: تُحدث الصدمات الناتجة عن العيوب المجهرية في مسارات المحامل أو البكرات أو الكرات طفرات صغيرة عالية التردد. قياسات التسارع، خاصةً عند دمجها مع تقنيات مثل تحليل المغلف، هي الطريقة الأساسية للكشف عن هذه الأخطاء في مراحلها الأولى.
• تحليل علبة التروس: يمكن رؤية الاهتزازات عالية التردد الناتجة عن احتكاك أسنان التروس، بالإضافة إلى الصدمات الناتجة عن الأسنان المتشققة أو المكسورة، بوضوح في طيف التسارع.
• الآلات عالية السرعة: بالنسبة للمعدات مثل التوربينات والضواغط عالية السرعة، غالبًا ما يكون التسارع هو القياس الشامل المفضل للاهتزاز لأن الترددات السائدة تقع ضمن نطاق حيث يكون هو المعلمة الأكثر حساسية.

العلاقة بالسرعة والإزاحة

ترتبط الإزاحة والسرعة والتسارع رياضيًا من خلال التكامل والتفاضل. لاهتزاز جيبي بسيط:

• السرعة هي تكامل التسارع.
• الإزاحة هي تكامل السرعة.

هذا يعني أنه عند نفس مقدار طاقة الاهتزاز، ستكون سعات التسارع أعلى بشكل طبيعي عند الترددات العالية، بينما ستكون سعات الإزاحة أعلى عند الترددات المنخفضة. ولهذا السبب، يختار المحللون معامل القياس الأنسب لنطاق تردد العطل المتوقع.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي