Analýza vibrací je klíčovou technikou pro diagnostiku technického stavu strojů. Různé poruchy strojů vytvářejí charakteristické vzory ve frekvenčním spektru vibrací. Zkoumáním frekvenčního spektra vibrací strojů (obvykle pomocí FFT analýzy) lze identifikovat specifické typy vad. Níže jsou v tabulkách uvedeny běžné kategorie vad (nevyváženost, nesouosost, vůle, vady ložisek, poruchy ozubených kol). Každá tabulka popisuje podtypy poruch, jejich typické vibrační spektrum, pozorované spektrální složky, klíčové identifikační znaky a ilustrativní graf spektra (vložený jako SVG). Všechny frekvenční reference používají násobky provozních otáček (např. „1ד = frekvence jednou za otáčku).
Nerovnováha
| Typ vady | Popis spektra | Stručný popis spektrálních složek | Klíčová vlastnost | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Statická nerovnováha (Jednoplošník) | Spektrum je charakterizováno jedním vrcholem při základní rychlosti otáčení (1× ot./min):. Vibrace jsou sinusové, s minimální energií na ostatních frekvencích. | Primárně silná složka rotační frekvence 1×. Malé nebo žádné vyšší harmonické (čistý tón 1×):. | Velká amplituda 1× ve všech radiálních směrech: vibrace v obou ložiskách jsou ve fázi (mezi oběma konci není fázový rozdíl):. Mezi horizontálními a vertikálními měřeními na stejném ložisku je často pozorován fázový posun přibližně 90°. | |
| Dynamická nerovnováha (Dvourovinný/párový) | Spektrum také vykazuje dominantní vrchol s jednou frekvencí za otáčku (1×), podobný statické nevyváženosti. Vibrace jsou na úrovni otáček, bez významného obsahu vyšších frekvencí, pokud je problémem pouze nevyváženost. | Dominantní složka 1× RPM (často s „kýváním“ nebo vichřením rotoru): Vyšší harmonické složky obvykle chybí, pokud nejsou přítomny jiné závady. | 1× vibrace u každého ložiska mimo fázi – mezi vibracemi na obou koncích rotoru je fázový rozdíl přibližně 180°: (což naznačuje nerovnováhu páru). Silný vrchol 1× s tímto fázovým vztahem je znakem dynamické nerovnováhy. |
Nesprávné zarovnání
| Typ vady | Popis spektra | Stručný popis spektrálních složek | Klíčová vlastnost | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Rovnoběžné vychýlení (Offsetové hřídele) | Vibrační spektrum vykazuje zvýšenou energii na základní frekvenci (1×) a jejích harmonických 2× a 3× rychlost chodu, zejména v radiálním směru. Typicky je dominantní složka 1× s přítomností nesouososti, doprovázená výraznou složkou 2×. | Obsahuje významné píky při 1×, 2× a 3× rotačních frekvencích hřídele. Ty se objevují převážně při měřeních radiálních vibrací (kolmo k hřídeli):. | Vysoké vibrace 1× a 2× v radiálním směru jsou indikativní. Často je pozorován fázový rozdíl 180° mezi měřeními radiálních vibrací na opačných stranách spojky, což jej odlišuje od čisté nevyváženosti. | |
| Úhlové vychýlení (Šikmé hřídele) | Frekvenční spektrum vykazuje silné harmonické složky otáček hřídele, zejména výraznou složku 2× provozní rychlosti kromě složky 1×: Při 1× se objevují vibrace, 2× (a často i 3×), přičemž významné jsou axiální vibrace (podél hřídele). | Významné vrcholy při 1× a 2× (a někdy i 3×) rychlosti chodu: Složka 2× je často stejně velká nebo větší než 1×. Tyto frekvence jsou výrazné ve spektru axiálních vibrací (podél osy stroje): | Relativně vysoká amplituda druhé harmonické (2×) ve srovnání s 1× v kombinaci se silnými axiálními vibracemi. Axiální měření na obou stranách spojky jsou fázově posunutá o 180°, což je charakteristickým znakem úhlového nesouososti. |
Volnost
| Typ vady | Popis spektra | Stručný popis spektrálních složek | Klíčová vlastnost | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Mechanická vůle (Vůlenost součástek) | Spektrum je bohaté na harmonické složky rychlosti jízdy. Objevuje se široká škála celočíselných násobků 1× (od 1× až po vyšší řády, například ~10×) s významnými amplitudami. V pokročilých případech se mohou objevit i subharmonické frekvence (např. 0,5×). | Dominuje více harmonických složek rychlosti jízdy (1×, 2×, 3× … až do přibližně 10×). Občas se mohou v důsledku opakovaných nárazů vyskytnout zlomkové (poloviční) frekvenční složky s frekvencí 1/2×, 3/2× atd. | Charakteristická „harmonická řada“ vrcholů ve spektru – četné rovnoměrně rozmístěné vrcholy na celočíselných násobcích rotační frekvence. To naznačuje uvolněné nebo nesprávně upevněné součásti způsobující opakované nárazy. Přítomnost mnoha harmonických (a možná i subharmonických polovičního řádu) je klíčovým znakem. | |
| Strukturální vůle (Vůle základny/montáže) | Spektrum vibrací je často ovládáno jedním nebo dvěma otáčkami. Ve spektru se obvykle objeví vrchol při 1× otáčkách za minutu a/nebo vrchol při 2× otáčkách za minutu. Vyšší harmonické složky nad 2× mají obvykle mnohem nižší amplitudu ve srovnání s těmito základními složkami. | Primárně zobrazuje frekvenční složky při 1× a 2× otáčkách hřídele. Ostatní harmonické (3×, 4× atd.) obecně chybí nebo jsou nevýznamné. Složka 1× nebo 2× může převládat v závislosti na povaze vůle (např. jeden náraz na otáčku nebo dva nárazy na otáčku). | Výrazně vysoký vrchol 1× nebo 2× (nebo oba) v porovnání se zbytkem spektra, který naznačuje uvolnění podpěr nebo konstrukce. Vibrace jsou často silnější ve vertikálním směru, pokud je stroj volně namontován. Jeden nebo dva dominantní vrcholy nízkého řádu s malým počtem vyšších harmonických jsou charakteristické pro uvolnění konstrukce nebo základů. |
Vady ložisek
| Typ vady | Popis spektra | Stručný popis spektrálních složek | Klíčová vlastnost | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Defekt vnějšího kroužku | Vibrační spektrum vykazuje řadu vrcholů odpovídajících frekvenci vady vnějšího kroužku a jejím harmonickým. Tyto vrcholy se obvykle nacházejí na vyšších frekvencích (ne na celočíselných násobcích otáčení hřídele) a indikují pokaždé, když valivý element přejde přes vadu vnějšího kroužku. | Přítomno je více harmonických kmitočtů BPFO (vnější kroužek). Typicky lze ve spektru pozorovat 8–10 harmonických BPFO u výrazné poruchy vnějšího kroužku. Vzdálenost mezi těmito vrcholy se rovná BPFO (charakteristické frekvenci určené geometrií ložiska a otáčkami). | Charakteristickým znakem je zřetelná řada vrcholů na BPFO a jeho následných harmonických. Přítomnost četných rovnoměrně rozmístěných vysokofrekvenčních vrcholů (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) jasně ukazuje na vadu vnějšího kroužku ložiska. | |
| Vnitřní kroužková vada | Spektrum poruchy vnitřního záběru vykazuje několik výrazných vrcholů na frekvenci poruchy vnitřního záběru a jejích harmonických. Kromě toho je každý z těchto vrcholů frekvence poruchy obvykle doprovázen vrcholy postranního pásma rozmístěnými na frekvenci provozní rychlosti (1×). | Obsahuje více harmonických kmitočtu kulového průchodu vnitřního kroužku (BPFI), často řádově 8–10 harmonických. Charakteristicky jsou tyto vrcholy BPFI modulovány postranními pásmy při ±1× ot./min – to znamená, že vedle každé harmonické BPFI se objevují menší boční vrcholy, oddělené od hlavního vrcholu o hodnotu rovnající se frekvenci otáčení hřídele. | Výrazným signálem je přítomnost harmonických složek frekvence defektu vnitřního kroužku (BPFI) s postranním pásmovým vzorem. Postranní pásma rozmístěná v úrovni otáček hřídele kolem harmonických složek BPFI naznačují, že defekt vnitřního kroužku je zatěžován jednou za otáčku, což potvrzuje spíše problém s vnitřním kroužkem než s vnějším kroužkem. | |
| Vada valivého tělesa (Kuličkový/Válečkový) | Vada valivého tělesa (kuličky nebo válečku) způsobuje vibrace na rotační frekvenci valivého tělesa a jeho harmonických složkách. Spektrum bude ukazovat řadu vrcholů, které nejsou celočíselnými násobky otáček hřídele, ale spíše násobky rotační frekvence kuličky/válečku (BSF). Jeden z těchto harmonických vrcholů je často výrazně větší než ostatní, což odráží, kolik valivých těles je poškozeno. | Objeví se vrcholy na základní frekvenci defektu valivého tělesa (BSF) a jeho harmonických. Například BSF, 2×BSF, 3×BSF atd. Je třeba poznamenat, že amplitudový vzorec těchto vrcholů může naznačovat počet poškozených prvků – např. pokud je druhá harmonická největší, může to naznačovat, že se u dvou kuliček/válečků odlomily. Často to doprovází určité vibrace na frekvencích poruch valivého tělesa, protože poškození valivého tělesa běžně vede také k poškození valivého tělesa. | Přítomnost série vrcholů rozmístěných podle BSF (frekvence otáčení ložiskového prvku) spíše než podle frekvence otáčení hřídele identifikuje vadu valivého prvku. Obzvláště vysoká amplituda N-té harmonické BSF často naznačuje, že je poškozeno N prvků (např. velmi vysoký vrchol 2×BSF může indikovat dvě kuličky s vadami). | |
| Defekt klece (Ložisková klec / FTF) | Vada klece (separátoru) ve valivém ložisku způsobuje vibrace na frekvenci otáčení klece – základní frekvenci (FTF) – a jejích harmonických. Tyto frekvence jsou obvykle subsynchronní (pod otáčkami hřídele). Spektrum bude vykazovat vrcholy na FTF, 2×FTF, 3×FTF atd. a často i určitou interakci s frekvencemi jiných ložisek v důsledku modulace. | Nízkofrekvenční vrcholy odpovídající rotační frekvenci klece (FTF) a jejím celočíselným násobkům. Například, pokud FTF ≈ 0,4× otáčky hřídele, můžete vidět vrcholy při ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× atd. V mnoha případech koexistuje vada klece s defekty závodu, takže FTF může modulovat signály defektů závodu a produkovat součtové/rozdílové frekvence (postranní pásma kolem frekvencí závodu). | Jeden nebo více subharmonických vrcholů (pod 1×), které se shodují s rychlostí otáčení klece ložiska (FTF), svědčí o problému s klecí. Často se objevuje spolu s dalšími indikacemi poruchy ložiska. Klíčovým znakem je přítomnost FTF a jejích harmonických ve spektru, což je jinak neobvyklé, pokud klec neporušuje funkci. |
Poruchy převodového stupně
| Typ vady | Popis spektra | Stručný popis spektrálních složek | Klíčová vlastnost | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Excentricita ozubeného kola / ohnutá hřídel | Tato porucha způsobuje modulaci vibrací záběru ozubeného kola. Ve spektru je vrchol frekvence záběru ozubeného kola (GMF) obklopen vrcholy postranního pásma rozmístěnými na úrovni frekvence otáčení hřídele ozubeného kola (1× otáčky ozubeného kola). Často jsou také zvýšené vlastní vibrace ozubeného kola odpovídající 1× provozní rychlosti v důsledku nerovnováhy, která je způsobena excentricitou. | Výrazné zvýšení amplitudy na frekvenci záběru ozubeného kola a jeho nižších harmonických (např. 1×, 2×, 3× GMF). Kolem GMF (a někdy i kolem jeho harmonických) se objevují zřetelné postranní pásma v intervalech rovných 1× rychlosti otáčení postiženého ozubeného kola. Přítomnost těchto postranních pásem naznačuje amplitudovou modulaci frekvence záběru rotací ozubeného kola. | Charakteristickým znakem je frekvence záběru ozubených kol s výraznými postranními pásmy při 1× frekvenci ozubeného kola. Tento vzorec postranních pásem (vrcholy rovnoměrně rozmístěné kolem GMF podle rychlosti otáčení) silně naznačuje excentricitu ozubeného kola nebo ohnutý hřídel ozubeného kola. Základní vibrace ozubeného kola (1×) mohou být navíc vyšší než obvykle. | |
| Opotřebení nebo poškození zubů ozubeného kola | Vady zubů ozubeného kola (například opotřebované nebo zlomené zuby) způsobují zvýšení vibrací na frekvenci záběru ozubeného kola a jeho harmonických. Spektrum často vykazuje více vrcholů GMF (1×GMF, 2×GMF atd.) s vysokou amplitudou. Kromě toho se kolem těchto vrcholů GMF objevuje řada postranních frekvencí, rozmístěných podle frekvence otáčení hřídele. V některých případech lze také pozorovat buzení vlastních frekvencí ozubeného kola (rezonancí) s postranními pásmy. | Zvýšené vrcholy na frekvenci záběru ozubeného kola (frekvence záběru zubů) a jejích harmonických (například 2×GMF). Kolem každé hlavní harmonické GMF se nacházejí vrcholy postranních pásem oddělené 1× rychlostí chodu. Počet a velikost postranních pásem kolem složek 1×, 2×, 3× GMF má tendenci se zvyšovat se závažností poškození zubu. V závažných případech se mohou objevit další vrcholy odpovídající rezonančním frekvencím ozubeného kola (s vlastními postranními pásy). | Charakteristickým znakem je více harmonických složek frekvence záběru ozubených kol s vysokou amplitudou, doprovázených hustými postranními pásmy. To naznačuje nepravidelný průchod zubů v důsledku opotřebení nebo zlomení zubu. Silně opotřebované nebo poškozené ozubené kolo bude vykazovat rozsáhlá postranní pásma (v intervalech 1× rychlosti ozubeného kola) kolem vrcholů frekvence záběru, což ho odlišuje od zdravého ozubeného kola (které by mělo čistší spektrum koncentrované v GMF). |
CS 
EN 
BG 
ZH 
HR 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UK 
VI
0 Komentáře