Pochopení subharmonických

1. Definice: Co je to subharmonická?

A Subharmonická je frekvenční složka v vibrace spektrum která se vyskytuje na celočíselném zlomku základní vynucovací frekvence. V analýze strojů je tato základní frekvence téměř vždy rychlost běhu (1X).

Subharmonické kmitočty se objevují na frekvencích jako 1/2X, 1/3X, 1/4X atd. a označují se také jako subsynchronní vibrace, protože se vyskytují na frekvenci nižší než je hlavní synchronní (1X) rychlost. Přítomnost řady subharmonických (např. 1/2X, 3/2X, 5/2X) je klasickým znakem specifických typů poruch strojů.

2. Primární příčiny subharmonických

Subharmonické složky nejsou tak běžné jako harmonické složky (2X, 3X), ale pokud se objeví, často jsou silným indikátorem jednoho z následujících problémů:

a) Mechanická vůle

Toto je nejčastější příčina subharmonických, zejména složky 1/2X. Pokud je součástka uvolněná, například ložisko v pouzdře nebo uvolněný montážní šroub, může to způsobit nelineární „odrážení“ nebo „chrastění“. Tento typ nárazu může vybudit systém tak, že reaguje na frekvenci, která je poloviční oproti hlavní vynucovací frekvenci (1X).

Spektrum zobrazující vrchol 1X doprovázený řadou subharmonických na 1/2X, 3/2X (1,5X), 5/2X (2,5X) atd. je učebnicovým znakem silné strukturální vůle. Tato vůle umožňuje nárazy, ke kterým dochází prakticky při každé druhé otáčce hřídele, a generuje tak rodinu vrcholů 1/2X.

b) Nestabilita kluzného ložiska

U strojů s fluidními ložisky nebo kluznými ložisky jsou subharmonické frekvence kritickým ukazatelem nestability olejového filmu. Jedná se o samobuzené vibrace, které vznikají dynamikou olejového klínu podpírajícího hřídel.

• Olejový vír: K tomuto jevu obvykle dochází při frekvenci mezi 0,42X a 0,48X provozní rychlosti. Je způsoben tím, že se olejový film sám začne otáčet (vířit) uvnitř vůle ložiska a tlačí na hřídel. Pod 0,5X se často jedná o silný, zřetelný vrchol.
• Olejový šlehač: Jedná se o závažnější formu nestability, která nastává, když se frekvence olejového víru shoduje s první vlastní frekvencí rotoru (kritická rychlost). Když k tomu dojde, vibrace se mohou stát velmi prudkými a destruktivními. Frekvence se „uzamkne“ na vlastní frekvenci a nezmění se, ani když se zvýší rychlost stroje.

c) Jiné příčiny

• Problémy s řemenovým pohonem: Opotřebovaný nebo poškozený řemen může někdy generovat subharmonické frekvence související s rychlostí otáčení řemene, která je obvykle nižší než rychlost hnací nebo poháněné řemenice.
• Frekvence průchodu lopatek nebo lamel: V některých případech u čerpadel nebo ventilátorů mohou subsynchronní špičky souviset s turbulencí proudění nebo podmínkami zastavení rotací, které nemusí být přesnými zlomky 1X, ale stále jsou pod provozní rychlostí.

3. Analýza a potvrzení

Pokud jsou ve spektru pozorovány subharmonické, je zásadní určit přesnou frekvenci. Vrchol přesně na 0,50X s největší pravděpodobností souvisí s uvolněním. Vrchol na 0,47X je téměř jistě olejový vír. Přítomnost celé řady (1/2X, 3/2X atd.) silně potvrzuje uvolnění.

Analýza časový průběh může být také užitečné. Vůně často ukazuje známky nárazu nebo zkrácení, zatímco olejový vír se může jevit jako složitější, modulační signál.

← Zpět na hlavní index