Κατανόηση της συχνότητας στην ανάλυση κραδασμών

Ορισμός: Τι είναι η συχνότητα δόνησης;

Συχνότητα είναι ένα μέτρο του πόσο συχνά συμβαίνει ένα επαναλαμβανόμενο συμβάν σε μια δεδομένη μονάδα χρόνου. Στην ανάλυση κραδασμών, ποσοτικοποιεί «πόσο γρήγορα» ένα αντικείμενο ταλαντώνεται ή δονείται. Είναι η πιο σημαντική παράμετρος για τη διάγνωση της βασικής αιτίας ενός μηχανικού προβλήματος. Ενώ το πλάτος μας λέει τη *σοβαρότητα* μιας δόνησης, η συχνότητα μας λέει την *πηγή*.

Η Διαγνωστική Δύναμη της Συχνότητας

Η βασική αρχή της διάγνωσης κραδασμών είναι ότι διαφορετικά μηχανικά και ηλεκτρικά εξαρτήματα παράγουν κραδασμούς σε συγκεκριμένες, προβλέψιμες συχνότητες όταν αρχίζουν να παρουσιάζουν βλάβη. Εντοπίζοντας τις συχνότητες που υπάρχουν στην υπογραφή κραδασμών ενός μηχανήματος, ένας αναλυτής μπορεί να εντοπίσει το ακριβές εξάρτημα που προκαλεί το πρόβλημα. Αυτό είναι ανάλογο με τον τρόπο που ένας γιατρός χρησιμοποιεί ένα στηθοσκόπιο για να ακούσει συγκεκριμένους ήχους που υποδεικνύουν διαφορετικές ιατρικές παθήσεις.

Κάθε πιθανό σφάλμα έχει μια χαρακτηριστική υπογραφή συχνότητας:

• Ένα πρόβλημα με ολόκληρο το περιστρεφόμενο συγκρότημα, όπως ανισορροπία, θα εμφανιστεί στη συχνότητα περιστροφής του άξονα (1x ταχύτητα λειτουργίας).
• Ένα ζήτημα που σχετίζεται με την ευθυγράμμιση μεταξύ δύο αξόνων, όπως κακή ευθυγράμμιση, συνήθως θα εμφανίζεται με διπλάσια ταχύτητα εκτέλεσης (2x).
• Ένα ελάττωμα σε ένα κυλιόμενο στοιχείο ρουλεμάν θα παράγει συχνότητες με βάση την ακριβή γεωμετρία του και την ταχύτητα του άξονα.
• Προβλήματα με γρανάζια θα δημιουργήσει σήματα στη Συχνότητα Πλέγματος Γραναζιών (GMF), η οποία είναι ο αριθμός των δοντιών πολλαπλασιασμένος με την ταχύτητα του γραναζιού.

Μονάδες συχνότητας

Η συχνότητα εκφράζεται σε διάφορες μονάδες και είναι σημαντικό να είστε εξοικειωμένοι με όλες αυτές:

1. Χερτζ (Hz)

Αυτή είναι η τυπική διεθνής (SI) μονάδα συχνότητας. Ένα Hertz ισούται με έναν κύκλο ανά δευτερόλεπτο. Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μονάδα που χρησιμοποιείται σε τεχνικά και επιστημονικά πλαίσια.

2. Κύκλοι ανά λεπτό (CPM)

Το CPM χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική συντήρηση επειδή σχετίζεται άμεσα με την ταχύτητα περιστροφής των μηχανημάτων, η οποία συνήθως μετριέται σε στροφές ανά λεπτό (RPM). Δεδομένου ότι ένα λεπτό έχει 60 δευτερόλεπτα, η μετατροπή είναι απλή:

CPM = Hz × 60

Για παράδειγμα, μια δόνηση στα 30 Hz ισούται με 1.800 CPM.

3. Παραγγελίες

Οι τάξεις είναι πολλαπλάσια της κύριας ταχύτητας λειτουργίας του μηχανήματος. Η ίδια η ταχύτητα λειτουργίας είναι 1ης τάξης. Μια δόνηση διπλάσια από την ταχύτητα λειτουργίας είναι 2ης τάξης, τριπλάσια είναι 3ης τάξης, και ούτω καθεξής. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την ανάλυση μηχανών που αλλάζουν ταχύτητα, καθώς οι τάξεις θα παραμείνουν σταθερές ακόμα και όταν αλλάζει η απόλυτη συχνότητα σε Hz ή CPM. Για παράδειγμα, η ανισορροπία θα είναι πάντα 1ης τάξης, ανεξάρτητα από την ταχύτητα του μηχανήματος.

Πώς καθορίζεται η συχνότητα;

Οι συχνότητες που υπάρχουν σε ένα σήμα δόνησης αναγνωρίζονται χρησιμοποιώντας ένα Γρήγορος Μετασχηματισμός Φουριέ (FFT)Ένα επιταχυνσιόμετρο συλλέγει ένα ακατέργαστο σήμα κυματομορφής χρόνου και ο αλγόριθμος FFT επεξεργάζεται αυτό το σήμα για να δημιουργήσει ένα φάσμα συχνοτήτων. Αυτό το φάσμα είναι ένα γράφημα που εμφανίζει με σαφήνεια όλες τις μεμονωμένες συχνότητες που αποτελούν τη σύνθετη δόνηση, επιτρέποντας στον αναλυτή να εντοπίσει τις κορυφές και να τις αντιστοιχίσει με πιθανές πηγές σφάλματος.

Η σχέση μεταξύ συχνότητας, ταχύτητας και επιτάχυνσης

Για ένα δεδομένο επίπεδο δονητικής ενέργειας, τα πλάτη της μετατόπισης, της ταχύτητας και της επιτάχυνσης εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη συχνότητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο προτιμώνται διαφορετικές μονάδες μέτρησης για διαφορετικά εύρη συχνοτήτων:

• Χαμηλές συχνότητες: Η μετατόπιση είναι η υψηλότερη.
• Μεσαίες συχνότητες: Η ταχύτητα είναι η υψηλότερη.
• Υψηλές συχνότητες: Η επιτάχυνση είναι η μέγιστη.

Η κατανόηση της συχνότητας είναι το κλειδί που ξεκλειδώνει τις διαγνωστικές δυνατότητες της ανάλυσης κραδασμών, μετατρέποντας τα ακατέργαστα δεδομένα σε εφαρμόσιμες πληροφορίες συντήρησης.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο