ما هو الاهتزاز؟
اهتزاز, في سياق الماكينات، هو التذبذب الميكانيكي - الحركة المتكررة ذهابًا وإيابًا - لآلة أو مكوناتها حول موضع اتزان. إن مستوى معين من الاهتزاز متأصل في أي معدات تعمل، ولكن يتغير في نمط الاهتزاز غالبًا ما يكون العلامة الأولى والأكثر موثوقية لتطور المشكلة. ولهذا السبب، فإن الاهتزاز هو حجر الزاوية في تشخيص الاهتزاز و الصيانة التنبؤية:: يتيح للمهندس “الاستماع” إلى الآلة وقراءة حالتها الميكانيكية قبل أن يصبح العطل مرئيًا أو مسموعًا بوقت طويل.
1. التعريف: جوهر الاهتزاز
كل اهتزاز هو استجابة لقوة ما. تولد الآلة الدوارة باستمرار قوى دورية صغيرة، ويستجيب الهيكل عن طريق التذبذب؛ ويعتمد حجم هذا التذبذب وطابعه على القوة المثيرة وعلى صلابة الآلة وكتلتها و التخميد. وبالتالي، فإن الاهتزاز ليس هو المشكلة في حد ذاته أبدًا، بل هو عرض يرمز نمطه إلى السبب الكامن وراءه. فن تحليل الاهتزازات هو فك تشفير هذا النمط.
2. الخصائص الرئيسية للاهتزاز
ولكي يتم تحليل الاهتزاز، يجب أن يكون الاهتزاز كمياً. هناك أربع خصائص تصفه بشكل كامل:
- التردد: عدد مرات تكرار الحركة، ويقاس بالهرتز (Hz) أو بالدورة في الدقيقة (CPM). يحدِّد التردُّد مصدر من الاهتزاز - عدم الاتزان، اختلال التوازن، اختلال المحاذاة، عيب في المحمل - لأن كل عيب يولد طاقة عند ترددات مميزة بالنسبة سرعة التشغيل.
- السعة: مدى شدة الحركة، مما يشير إلى الجدية للخطأ. يمكن التعبير عن السعة بثلاث طرق:
- الطور: قياس توقيت يصف مكان وجود الجزء المهتز في دورته بالنسبة لجزء آخر أو لجزء آخر أو لمرجع ثابت مثل مرجع الطور النبض. يعد الطور ضروريًا لتشخيص اختلال المحاذاة والأعمدة المنحرفة، وهو أساس الدوار موازنة.
- اتجاه: يحدث الاهتزاز في جميع الاتجاهات، لذا يتم أخذ القراءات أفقيًا ورأسيًا ومحوريًا لتكوين صورة كاملة عن كيفية حركة الماكينة.
3. مصادر اهتزازات الماكينة
يمثل عدد قليل من الحالات الميكانيكية الغالبية العظمى من الاهتزازات في الصناعة، ومعظمها يكشف عن نفسه من خلال تردد وطور مميزين:
- عدم الاتزان: توزيع غير متساوٍ للكتلة حول خط الوسط الدوّار - “بقعة ثقيلة” - ينتج عنه استجابة قوية 1×1.
- عدم المحاذاة: لا يكون الخطان المركزيان للعمودين المقترنين على استقامة واحدة، وعادةً ما يرفعان مكوني 1× و2×.
- الارتخاء الميكانيكي: براغي أو مسامير أو محامل أو حوامل أساس متآكلة أو مفكوكة، وغالبًا ما تولد عدة التوافقيات.
- عيوب المحمل: عيوب في السباقات أو العناصر المتداولة، تظهر عند ترددات أعطال المحامل.
- عيوب العتاد: الأسنان البالية أو المكسورة أو المنحرفة أو المنحرفة في محاذاة الأسنان، مما يثير تردد شبكة التروس ونطاقاتها الجانبية.
- الرنين: تردد إجباري يتزامن مع تردُّد إجباري يتزامن مع المكوِّن التردد الطبيعي, تضخيم الحركة بشكل كبير.
- المشاكل الكهربائية: أعطال المحرك مثل القضبان الدوارة المكسورة أو فجوة الهواء غير المركزية.
4. أهمية قياس الاهتزازات
يوفر القياس والتحليل المنهجي للاهتزاز أربع فوائد ملموسة للصيانة الصناعية:
- الكشف المبكر عن الأعطال: يتم اكتشاف المشاكل قبل أن تصبح مرئية أو مسموعة أو تتسبب في أضرار ثانوية بوقت طويل.
- تحليل الأسباب الجذرية: يحدد محتوى التردد الآلية الدقيقة، مما يتيح إجراء إصلاح مستهدف بدلاً من التخمين.
- السلامة: تساعد مراقبة الاهتزازات على منع الأعطال الكارثية التي قد تعرض الأفراد والبيئة للخطر.
- كفاءة: تستهلك الماكينات التي تعمل بسلاسة طاقة أقل وتنتج مخرجات ذات جودة أعلى.
5. قياس الاهتزازات والحكم عليها في الميدان
في الميدان، فإن مقياس التسارع متصل بمبيت المحمل ويتم تحويل إشارته بواسطة تحويل فورييه السريع في الطيف, وفصل القراءة الإجمالية إلى الترددات الفردية التي تخون كل خطأ. الترددات المقيسة الشدة ثم تتم مقارنتها بمناطق القبول في ISO 20816 (الخلف الحديث للمعيار ISO 10816). عندما يكون المكون المهيمن هو عدم الاتزان 1×، فإن نفس الأداة التي تقيسه يمكنها أيضًا تصحيحه: محلل محمول ثنائي القناة مثل Balanset-1A يلتقط السعة والطور في المحامل الخاصة بالماكينة ويوجه تصحيح التوازن في الموقع، ثم يعيد القياس للتأكد من انخفاض الاهتزاز ضمن التفاوت المسموح به - إغلاق الحلقة من التشخيص إلى الإصلاح الذي تم التحقق منه.
