Pochopení zrychlení ve vibrační analýze

Definice: Co je to vibrační zrychlení?

Akcelerace je rychlost změny rychlosti objektu v čase. V kontextu vibrační analýzy se jedná o základní měření, které kvantifikuje, jak rychle se mění rychlost vibrující součásti. Zatímco posunutí měří, o kolik se součást pohybuje, a rychlost měří, jak rychle se pohybuje, zrychlení se zaměřuje na síly působící na součást, takže je obzvláště citlivá na vysokofrekvenční jevy, jako jsou nárazy a náhlé změny pohybu.

Proč je měření zrychlení důležité?

Měření zrychlení je klíčové pro komplexní program monitorování stavu, protože vyniká v detekci specifických typů poruch strojů, které by jiná měření mohla přehlédnout. Jeho důležitost pramení z několika klíčových faktorů:

• Detekce vysokofrekvenčních poruch: Zrychlení je ze své podstaty citlivější na vysokofrekvenční vibrace. Díky tomu je ideálním parametrem pro detekci včasných poruch valivých ložisek, problémů se záběrem ozubených kol a frekvencí průchodu lopatek, protože tyto jevy obvykle generují vysokofrekvenční vibrace.
• Přímý vztah k síle: Podle druhého Newtonova zákona (síla = hmotnost × zrychlení) je zrychlení přímo úměrné dynamickým silám působícím ve stroji. Měření zrychlení poskytuje přímý vhled do sil, které způsobují namáhání a únavu součástí.
• Široký dynamický rozsah: Akcelerometry, senzory používané k měření zrychlení, dokáží pokrýt velmi široký rozsah frekvencí a amplitud, což je činí všestrannými pro monitorování různých typů strojů.

Jednotky a měření

Běžné jednotky

Vibrační zrychlení se obvykle vyjadřuje v jedné ze dvou jednotek:

• G: Bezrozměrná jednotka vyjadřující zrychlení v důsledku zemské gravitace. 1 g se rovná přibližně 9,81 m/s². Používání „g“ je běžné, protože poskytuje standardizované a srozumitelné měřítko intenzity vibrací.
• m/s² (nebo mm/s²): Standardní jednotka SI pro zrychlení (metry za sekundu na druhou).

Jak se to měří?

Zrychlení se měří téměř výhradně pomocí akcelerometrJedná se o převodník, který převádí mechanickou sílu vibrací na proporcionální elektrický signál. Piezoelektrické akcelerometry jsou nejběžnějším typem používaným v průmyslovém monitorování stavu díky své robustnosti, přesnosti a široké frekvenční odezvě.

Praktické aplikace v diagnostice

V diagnostice se data zrychlení používají k identifikaci specifických problémů:

• Závady ložiska: Nárazy generované mikroskopickými defekty na ložiskových oběžných drahách, válečcích nebo kuličkách vytvářejí malé, vysokofrekvenční špičky. Měření zrychlení, zejména v kombinaci s technikami, jako je Analýza obálky, jsou primární metodou pro detekci těchto poruch v jejich nejranějších stádiích.
• Analýza převodovky: Vysokofrekvenční vibrace ze záběru zubů ozubených kol, stejně jako nárazy z prasklých nebo zlomených zubů, jsou ve spektru zrychlení jasně viditelné.
• Vysokorychlostní stroje: U zařízení, jako jsou turbíny a vysokorychlostní kompresory, je zrychlení často preferovaným celkovým měřením vibrací, protože dominantní frekvence spadají do rozsahu, kde je nejcitlivějším parametrem.

Vztah k rychlosti a posunutí

Posun, rychlost a zrychlení jsou matematicky vztaženy integrací a derivací. Pro jednoduchou sinusovou vibraci:

• Rychlost je integrál zrychlení.
• Posun je integrál rychlosti.

To znamená, že pro stejné množství vibrační energie budou amplitudy zrychlení přirozeně vyšší při vysokých frekvencích, zatímco amplitudy posunutí budou vyšší při nízkých frekvencích. Proto analytici volí parametr měření, který nejlépe vyhovuje frekvenčnímu rozsahu očekávané poruchy.

← Zpět na hlavní index