Bezplatný inženýrský nástroj #033
Identifikátor zdroje vibrací
Interaktivní diagnostický nástroj — zadejte frekvenci vibrací jako řád (násobek) provozních otáček k identifikaci pravděpodobných zdrojů závad rotačních strojů.
Diagnostické výsledky
Kompletní tabulka frekvencí poruch
Analýza frekvence vibrací
Každá mechanická závada produkuje vibrace na charakteristických frekvencích souvisejících s otáčkami hřídele. Identifikací dominantní frekvence ve vibračním spektru a jejím vyjádřením jako řádu (násobku) otáček hřídele lze určit nejpravděpodobnější zdroj závady.
Výpočet řádu
Kde f_vibrace je naměřená dominantní frekvence v Hz a RPM je rychlost otáčení hřídele.
Běžné frekvence poruch
| Řád (harmonická) | Frekvence | Primární zdroj | Další indikátory |
|---|---|---|---|
| 1x | Otáčky hřídele | Nevývaha | Stabilní fáze, úměrná druhé mocnině rychlosti |
| 1x | Otáčky hřídele | Ohnutý hřídel | Vysoká axiální vibrace, fázově stabilní |
| 2x | 2x otáčky hřídele | Nesouosost | Vysoký axiální, 180° fázový posun na spojce |
| 3x | 3x otáčky hřídele | Závažná nesouosost | Přítomny mnohoçetné harmonické |
| 0,42–0,48x | Subsynchronní | Olejový vír | Klouzavá ložiska, závislá na rychlosti |
| 0,5x | Polovina otáček hřídele | Vůle / tření | Zlomkové subharmonické |
| Více harmonických | 1x, 2x, 3x… | Mechanické uvolnění | Mnoho harmonických složek rychlosti otáčení |
| Nesynchronní | BPFO, BPFI, BSF | Vady valivých ložisek | Modulováno rychlostí otáčení |
| Z x RPM | Průchod lopatkami | Problémy s tokem | Pulzace, kavitace |
| Z x RPM | Ozubený záběr | Problémy s převodovkou | Postranní pásma označují, které ozubené kolo |
| 2x síťová frekvence (100/120 Hz) | Pevná frekvence | Elektrický | Zmizí po odpojení napájení |
Průvodce fázovým úhlem
Fázová analýza je klíčová pro rozlišení poruch na stejné frekvenci. Při 1x: stabilní fáze = nevyváženost, 180° přes spojku = nesouosost, nestabilní fáze = vůle. Vždy používejte referenci otáčkoměru.
Praktický příklad
Vzhledem k: Provozní rychlost = 1500 ot./min, dominantní frekvence = 75 Hz
Frekvence provozní rychlosti = 1500 / 60 = 25 Hz
Pořadí = 75 / 25 = 3,0x
Hlavní podezřelý: Silná nesouosost nebo mechanická vůle
Doporučeno: Zkontrolujte vyrovnání spojky, zkontrolujte montážní šrouby, ověřte základy
⚠️ Poznámka: Tento nástroj poskytuje pokyny založené na běžných vztazích mezi poruchou a frekvencí. Definitivní diagnóza vyžaduje korelaci s fázovými daty, časovým průběhem, grafy oběžné dráhy, provozními podmínkami a historií stroje. Vždy ověřte pomocí dalších měření.
Většina mechanických poruch vyvolává vibrace na charakteristických frekvencích vztažených k otáčkám hřídele:
- 1× RPM: Nevývaha (nejčastější), ohnutý hřídel, uvolnění
- 2× RPM: Nesouosost (hlavní indikátor)
- 0,42–0,48×: Olejový vír (oil whirl) v kluzných ložiscích
- Nesynchronní: Vady valivých ložisek
Vyjádřete frekvenci vibrací jako násobek (řád) otáček hřídele a porovnejte ji se známými vzorci poruch. Vždy ji korelujte s fází, trendem amplitudy a provozními podmínkami.
Vibrace 1× (neboli synchronní vibrace) se vyskytují přesně na rotační frekvenci hřídele. U stroje s 3000 RPM platí 1× = 50 Hz.
Vibrace 1× jsou vždy do určité míry přítomny v důsledku zbytkové nevývahy. Závažnými se stávají tehdy, když amplituda překročí přípustné meze podle ISO 10816/20816.
Hlavní příčiny: hmotnostní nevývaha, ohnutý hřídel, excentricita, rezonance. Analýza fázového úhlu pomáhá tyto příčiny rozlišit.
Příčiny subsynchronních vibrací (pod 1× RPM) zahrnují:
- Olejový vír / Oil whirl (0,42–0,48×): Nestabilita kluzného ložiska, frekvence sleduje otáčky
- Olejový šleh / Oil whip: Závažnější — frekvence se uzamkne na vlastní frekvenci rotoru a nesleduje otáčky
- Zadírání / kontakt (0,5×, zlomkové řády): Kontakt rotoru se statorem vytváří subharmonické složky
- Uvolnění (0,5×): Mechanické uvolnění v kotevních bodech
- Rezonance řemene: Vlastní frekvence řemene u řemenových pohonů
Subsynchronní vibrace jsou často nebezpečnější než synchronní, protože mohou vést ke katastrofické nestabilitě.
Zdroje vysokofrekvenčních vibrací (nad 10× RPM):
- Vady valivých ložisek: BPFO (vnější kroužek), BPFI (vnitřní kroužek), BSF (valivé těleso), FTF (klec)
- Záběr ozubení: Počet zubů × RPM, s postranními pásmy
- Průchod lopatek: Počet lopatek × RPM
- Elektrický hluk/vibrace: Drážková frekvence, komutace
- Kavitace: Náhodné vysokofrekvenční širokopásmové kmitání
- Konstrukční rezonance: Vlastní frekvence součástí
Fázový úhel je úhlový vztah mezi vrcholem vibrací a referenční značkou na hřídeli (měřený otáčkoměrem).
Klíčová diagnostická využití:
- Nevývaha: Stabilní, opakovatelná fáze na 1×
- Nesouosost: Fázový rozdíl ~180° přes spojku na 1× a/nebo 2×
- Uvolnění: Nestabilní, kolísající fáze
- Rezonance: Fázový posun ~90° na vlastní frekvenci, vysoké zesílení
- Ohnutý hřídel: Fázový posun 1× o ~180° mezi vnitřním a vnějším ložiskem
Bez údajů o fázi je často nemožné rozlišit poruchy, které vyvolávají stejnou frekvenci (např. nevývaha vs. nesouosost na 1×).
Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.
Profesionální analyzátory vibrací se spektrální analýzou, sledováním řádů a diagnostikou poruch. Používají se ve více než 50 zemích.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko je inženýr vibrační analýzy a zakladatel a generální ředitel společnosti Vibromera. Více než 15 let vyvažuje rotační stroje přímo v provozu, a ne na zkušebním stavu: mulčovače, průmyslové ventilátory, drtiče, odstředivky, hřídele a vřetena. Právě z této práce vzešly přístroje Balanset — byly navrženy jako nástroj, který si odborník může vzít ke stroji a použít sám, přímo na místě, nikoli jako laboratorní vybavení. Vibromera byla založena v roce 2017 a od roku 2023 sídlí v portugalském Portu. Zde probíhá vývoj, montáž i podpora řady Balanset. Vlajkovým přístrojem je Balanset-1A, přenosný analyzátor pro vyvažování v jedné a ve dvou rovinách a pro diagnostiku vibrací. Nikolai se osobně podílí na zákaznické podpoře, na řešení obtížných případů vyvažování i na vývoji softwaru. Pracuje se zákazníky po celém světě, v jakémkoli jazyce.
