Разбиране на bump тестването
A тест за удар — наричано още изпитване на удароустойчивост или изпитване с чук — е проста експериментална техника за определяне на собствени честоти и затихване характеристиките на дадена конструкция или машина чрез удари с чук (с или без измервателни уреди) и измерване на получената свободна вибрация отговор с един или повече акселерометри. Един-единствен силен удар възбужда всички структурни моди едновременно, а Бързо преобразуване (FFT) в хода на анализа тези собствени честоти се проявяват като пикове в честотен спектър. Това е най-практичният метод за работа на терен модално тестване тъй като за това са необходими само чук и вибрационен анализатор — без скъпи електродинамични вибратори и без сложна настройка. В резултат на това той се използва постоянно за отстраняване на неизправности резонанс проблеми, проверка структурни резонанси, както и да се потвърди, че работните честоти са достатъчно отдалечени от собствените честоти.
1. Определение: Какво представлява тестът за изправност?
Принципът, на който се основава тестът за удар, е, че ударът, от математическа гледна точка, представлява много кратък импулс, съдържащ енергия в широк честотен диапазон едновременно. Когато тази широколентова енергия се приложи върху конструкция, всеки режим, чиято собствена честота попада в честотната лента на импулса, започва да вибрира едновременно. След това конструкцията „затихва“ на своите характерни честоти, а затихващата реакция — регистрирана от акселерометъра — носи „отпечатъка“ на тези режими. Преобразуването на затихването в честотната област превръща всеки режим в пик, така че едно единствено докосване може да картира динамичния характер на цялата рамка на машината, основата или тръбопровода за секунди. Това е практичният вариант на по-широката дисциплина на изпитване на въздействието.
2. Необходимо оборудване
Ударен чук
Изборът на чук определя дали резултатът ще бъде количествен или само качествен.
Инструментален чук (за предпочитане)
- Вграден в главата на чука датчик за сила измерва директно силата на удара.
- Това позволява истинско предавателна функция (сила, разделена на маса) и функция на честотната характеристика да бъде изчислено.
- Резултатите са количествени и възпроизводими.
- Обичайна цена: 500–3 000 долара.
Неинструментиран (прост)
- Подходящ е обикновен чук, гумен чук или дори ръчен удар.
- Измерва се само реакцията, а не силата.
- Той предоставя качествена информация за честотата — къде се намират пиковете, но не и тяхната абсолютна величина на единица сила.
- Това напълно отговаря на нуждите при много приложения на място.
- Безплатно или на много ниска цена.
Измерване на отговора
- Акселерометър, монтиран в точката, която представлява интерес.
- Свързан с вибрационен анализатор или устройство за събиране на данни.
- За разграничаване на пиковете е необходима възможност за FFT анализ.
Анализ
- Бързо преобразуване на Фурие (FFT) на сигнала на отговора.
- Върховете съответстват на собствените честоти.
- Ширината на пика е показател за затихването.
3. Процедура за изпитване
Основен тест за устойчивост
- Поставете акселерометъра: в избраната точка за измерване на реакцията.
- Настройте анализатора: в режим FFT, в подходящ честотен диапазон за конструкцията.
- Изтрийте структурата: един-единствен силен удар с чук.
- Запишете отговора: запишете изтичането на вибрацията.
- Повторете: няколко повторения за изчисляване на средната стойност — обикновено между три и десет — за да се изгладят колебанията между отделните удари.
- Analyse: Получената FFT показва върховете на собствените честоти.
Разширено тестване
- Измервания в няколко точки на отклик за определяне на форми на режима.
- Инструментален чук за количествени трансферни функции
- Съгласуваност анализ за проверка на качеството на измерените данни.
- Изчисляване на пълната функция на честотния отговор (FRF).
4. Приложения
Резонансна идентификация
Това е най-често срещаното приложение. Тестът определя собствените честоти на конструкцията, които след това се сравняват с работните честоти на машината — 1×, 2×, преминаване на остриетои т.н. — за да се установи дали резонансът е причината за високите вибрации и за да се определи стратегия за модификация. Той е и естественият аналог на Разбег или крайбрежие тест, който показва същите резонанси, докато самата машина променя скоростта си.
Структурна диагностика
- Определете слабите или прекалено гъвкавите компоненти.
- Намерете хлабав или напукани структури, които изместват или раздвояват очакваните пикове.
- Проверете основата или монтажа скованост.
- Представете сравнение „преди и след“, за да потвърдите ефективността на конструктивната промяна.
Модално тестване
- Определете едновременно собствените честоти, формите на колебание и затихването.
- Сравни моделите с крайни елементи с реалните измервани данни.
- Оптимизиране на конструктивен проект.
5. Интерпретация
Идентифициране на естествените честоти
- Върховете в спектъра на отклик при въздействие представляват собствените честоти.
- Острите пикове сочат ниско затихване — и следователно потенциален проблем с резонанса.
- Широките върхове сочат силно затихване, при което резонансът е по-малко критичен.
- Наличието на няколко върха означава, че има няколко мода.
Оценка на риска от резонанс
- Ако собствената честота съвпада с работната честота в рамките на приблизително ±20%, съществува риск от резонанс.
- Ако разстоянието между тях е достатъчно голямо — над 30% — състоянието обикновено е безопасно.
- Височината на върха показва колко усилване може да се очаква.
Оценка на затихването
- Измерете ширината на пика на половината от максималната му височина.
- Calculate the damping ratio от тази честотна лента (методът на полумощността).
- Алтернативно, може да се изведе от скоростта на затихване на остатъчното вибриране във времевата област.
6. Предимства и ограничения
Привлекателността на теста за изправност се състои в неговата изключителна практичност, но той има и някои недостатъци, които анализаторът трябва да има предвид.
Предимства
- Простота: минимално оборудване, настройка за минути, не се изисква захранване за възбуждане и може да се извършва почти навсякъде и по всяко време.
- Широколентово възбуждане: Един импулс възбужда едновременно широк честотен диапазон, така че всички моди се идентифицират с един-единствен тест — което е значително по-бързо от методите с променяща се синусоида.
- Практичност на място: не се налага пренасяне на голяма техника, работи с вече инсталираните машини и е достатъчно бърз за рутинни задачи отстраняване на неизправности.
Ограничения
- Повторяемост: Силата на удара варира при различните удари; изчисляването на средната стойност от няколко удара помага, а чукът с вградени измервателни уреди осигурява постоянна и измерена сила.
- Спектър на силата: спектърът на въздействието зависи от масата на чука и твърдостта на върха му — мекият връх предава повече енергия в ниските честоти, а твърдият — във високите честоти — така че един и същ чук може да не възбужда всички честоти еднакво.
- Ниски нива на сила: тестът не може да възпроизведе работни условия с високи натоварвания, поради което нелинейностите, зависещи от натоварването, може да останат неотчетени, което го прави неподходящ за тестване на реакцията при високи нива.
7. Тест за изправност при практическата работа с ротора
Тест за изправност и ротор балансиране са тясно свързани в тази област, тъй като структура, която резонира близо до скоростта на движение, ще се маскира като — или ще преувеличи до крайност — видимото дисбаланс. Преди да пристъпи към корекции, инженерът трябва да се увери, че носещата конструкция не е в резонанс; в противен случай фаза а показанията за амплитудата, използвани за балансиране, ще бъдат изкривени в близост до тази критична зона. Преносим двуканален уред като Балансет-1а измерва амплитудата и фазата 1×, необходими за балансиране в една и две равнини, а същите акселерометри могат да записват затихването при ударния тест, за да се провери дали собствената честота на пиедестала или основата не съвпада с работната скорост. Накратко, ударният тест е прост, но мощен начин за картографиране на естествените честоти и резонансите на конструкцията с нищо повече от чук и анализатор — незаменим инструмент за диагностика на резонанса, валидиране на модификации и провеждане на бързи модални проучвания без специализирано оборудване за тестване.
