Разбиране на ускорението при вибрационния анализ

Определение: Какво е вибрационно ускорение?

Ускорение е скоростта на промяна на скоростта на обекта спрямо времето. В контекста на вибрационния анализ, това е фундаментално измерване, което определя колко бързо се променя скоростта на вибриращ компонент. Докато преместването измерва докъде се движи дадена част, а скоростта измерва колко бързо се движи, ускорението се фокусира върху силите, действащи върху частта, което я прави особено чувствителна към високочестотни събития като удари и резки промени в движението.

Защо измерването на ускорението е важно?

Измерването на ускорението е от решаващо значение за цялостна програма за мониторинг на състоянието, защото то е отлична възможност за откриване на специфични видове машинни повреди, които други измервания биха могли да пропуснат. Важността му произтича от няколко ключови фактора:

• Откриване на високочестотни повреди: Ускорението по своята същност е по-чувствително към високочестотни вибрации. Това го прави идеалният параметър за откриване на ранни повреди в търкалящите лагери, проблеми със зацепването на зъбните колела и честоти на преминаване на лопатките, тъй като тези явления обикновено генерират високочестотни вибрации.
• Пряка връзка със силата: Според втория закон на Нютон (Сила = Маса × Ускорение), ускорението е правопропорционално на динамичните сили, действащи в машината. Измерването на ускорението предоставя пряка представа за силите, които причиняват напрежение и умора на компонентите.
• Широк динамичен диапазон: Акселерометрите, сензорите, използвани за измерване на ускорение, могат да покриват много широк диапазон от честоти и амплитуди, което ги прави универсални за наблюдение на различни видове машини.

Единици и мерни единици

Общи единици

Вибрационното ускорение обикновено се изразява в една от две единици:

• г: Безразмерна единица, представляваща ускорението, дължащо се на земната гравитация. 1 g е равно на приблизително 9,81 m/s². Използването на „g“ е често срещано, тъй като осигурява стандартизирана и лесна за сравнение мярка за силата на вибрациите.
• м/с² (или мм/с²): Стандартната единица SI за ускорение (метри в секунда на квадрат).

Как се измерва?

Ускорението се измерва почти изключително с помощта на акселерометърТова е преобразувател, който преобразува механичната сила на вибрациите в пропорционален електрически сигнал. Пиезоелектрическите акселерометри са най-разпространеният тип, използван в индустриалния мониторинг на състоянието, поради тяхната здравина, точност и широк честотен диапазон.

Практически приложения в диагностиката

В диагностиката данните за ускорението се използват за идентифициране на специфични проблеми:

• Неизправности на лагерите: Ударите, генерирани от микроскопични дефекти върху лагерните релси, ролките или сачмите, създават малки, високочестотни пикове. Измерванията на ускорението, особено когато се комбинират с техники като Анализ на обвивката, са основният метод за откриване на тези повреди в най-ранните им етапи.
• Анализ на скоростната кутия: Високочестотните вибрации от зацепването на зъбите на зъбните колела, както и ударите от напукани или счупени зъби, са ясно видими в спектъра на ускорението.
• Високоскоростни машини: За оборудване като турбини и високоскоростни компресори, ускорението често е предпочитаният общ инструмент за измерване на вибрациите, тъй като доминиращите честоти попадат в диапазон, където то е най-чувствителният параметър.

Връзка със скоростта и изместването

Преместването, скоростта и ускорението са математически свързани чрез интегриране и диференциране. За проста синусоидална вибрация:

• Скоростта е интеграл на ускорението.
• Преместването е интеграл от скоростта.

Това означава, че за едно и също количество вибрационна енергия, амплитудите на ускорението ще бъдат естествено по-високи при високи честоти, докато амплитудите на изместване ще бъдат по-високи при ниски честоти. Ето защо анализаторите избират параметъра на измерване, който най-добре отговаря на честотния диапазон на очакваната повреда.

← Обратно към основния индекс