Κατανόηση των πλευρικών ζωνών στην ανάλυση κραδασμών

Ορισμός: Τι είναι οι πλευρικές ζώνες;

Πλευρικές ζώνες είναι μικρές κορυφές συχνότητας που εμφανίζονται σε ένα φάσμα FFT σε ίσα διαστήματα εκατέρωθεν μιας μεγαλύτερης κεντρικής συχνότητας, γνωστής ως συχνότητα φορέαΗ παρουσία πλευρικών ζωνών είναι ένα οριστικό σημάδι διαμόρφωση—μια κατάσταση όπου μια συχνότητα «αποτυπώνεται» σε μια άλλη. Η απόσταση των πλευρικών ζωνών είναι ίση με τη συχνότητα του σήματος διαμόρφωσης. Οι πλευρικές ζώνες είναι ένα από τα πιο ισχυρά και οριστικά διαγνωστικά εργαλεία στην ανάλυση κραδασμών, ειδικά για την ανίχνευση σφαλμάτων κιβωτίου ταχυτήτων και ρουλεμάν.

Πώς δημιουργούνται οι πλευρικές ζώνες;

Οι πλευρικές ζώνες δημιουργούνται όταν ένα πρωτεύον σήμα δόνησης (ο φορέας) έχει το πλάτος του να αλλάζει με την πάροδο του χρόνου από ένα δεύτερο, πιο αργό σήμα (ο διαμορφωτής). Ένα κλασικό παράδειγμα είναι ένα ελαττωματικό δόντι γραναζιού:

• Το Συχνότητα πλέγματος γραναζιών (GMF) είναι η συχνότητα φορέα. Αυτή είναι μια υψηλή συχνότητα που παράγεται από την κανονική εμπλοκή των δοντιών του γραναζιού.
• Ένα μόνο ραγισμένο δόντι σε αυτό το γρανάζι θα δημιουργήσει μια κρούση μία φορά ανά περιστροφή. Αυτή η κρούση διαμορφώνει ή αλλάζει το πλάτος του σήματος GMF κάθε φορά που το ελαττωματικό δόντι έρχεται σε εμπλοκή.
• Το ταχύτητα περιστροφής του γραναζιού είναι η συχνότητα διαμόρφωσης.

Το αποτέλεσμα στο φάσμα FFT είναι μια μεγάλη κορυφή στο GMF (τον φορέα) με μικρότερες κορυφές πλευρικής ζώνης εκατέρωθεν, κατανεμημένες στην ταχύτητα περιστροφής του γραναζιού. Αυτό το μοτίβο αποδεικνύει οριστικά ότι υπάρχει σφάλμα και ότι βρίσκεται στο συγκεκριμένο γρανάζι.

Ο τύπος είναι: Συχνότητα πλευρικής ζώνης = Συχνότητα φέροντος ± (n × Συχνότητα διαμόρφωσης), όπου n=1, 2, 3…

Βασικές εφαρμογές στη διάγνωση μηχανημάτων

1. Διαγνωστικά κιβωτίου ταχυτήτων

Αυτή είναι η κύρια εφαρμογή για ανάλυση πλευρικής ζώνης.

• Πλευρικές ζώνες γύρω από το GMF: Εάν γύρω από το GMF του εμφανιστούν πλευρικές ζώνες σε απόσταση με την ταχύτητα λειτουργίας ενός γραναζιού, αυτό υποδηλώνει σφάλμα σε αυτό το γρανάζι (π.χ., ραγισμένο δόντι, φθαρμένο δόντι ή εκκεντρότητα).
• Πλευρικές ζώνες γύρω από τις αρμονικές του GMF: Σοβαρά σφάλματα συχνά δημιουργούν πλευρικές ζώνες γύρω από το 2x και 3x GMF επίσης.
• Συχνότητα κυνηγετικών δοντιών: Σε σύνθετα σετ γραναζιών, συγκεκριμένες μη ακέραιες πλευρικές ζώνες μπορούν να εντοπίσουν σφάλματα που εμφανίζονται μόνο όταν δύο συγκεκριμένα δόντια σε διαφορετικά γρανάζια έρχονται σε επαφή.

2. Διαγνωστικά ρουλεμάν κύλισης

Οι πλευρικές ζώνες είναι επίσης κρίσιμες για την επιβεβαίωση σφαλμάτων στα ρουλεμάν, ειδικά των ελαττωμάτων του εσωτερικού δακτυλίου.

• Ένα ελάττωμα στο εσωτερική φυλή περιστρέφεται και καθώς κινείται μέσα και έξω από τη ζώνη φορτίου του ρουλεμάν, το πλάτος των κρούσεων που παράγει θα αλλάξει.
• Αυτό προκαλεί διαμόρφωση πλάτους της συχνότητας σφάλματος εσωτερικού αγώνα (BPFI).
• Το προκύπτον φάσμα δείχνει μια κορυφή στο BPFI με πλευρικές ζώνες σε απόσταση 1x από την ταχύτητα περιστροφής του άξοναΗ παρατήρηση αυτού του μοτίβου αποτελεί ένδειξη πολύ υψηλής αξιοπιστίας για ένα εσωτερικό ελάττωμα της φυλής.

3. Διαγνωστικά Ηλεκτροκινητήρων

Προβλήματα με τις ράβδους του ρότορα σε έναν επαγωγικό κινητήρα AC μπορούν να προκαλέσουν την εμφάνιση πλευρικών ζωνών γύρω από την κορυφή της ταχύτητας λειτουργίας 1x. Αυτές οι πλευρικές ζώνες είναι κατανεμημένες στο συχνότητα διέλευσης από πόλο, η οποία είναι η συχνότητα ολίσθησης του κινητήρα πολλαπλασιασμένη με τον αριθμό των πόλων του κινητήρα.

Ζητήματα Ανάλυσης

Για την αποτελεσματική χρήση της ανάλυσης πλευρικής ζώνης, είναι απαραίτητη η χρήση δεδομένων υψηλής ποιότητας:

• Υψηλή ανάλυση: Απαιτείται ένας FFT υψηλής ανάλυσης (π.χ., 3200 ή 6400 γραμμές) για να είναι δυνατή η ευκρινής προβολή των κορυφών των πλευρικών ζωνών και η ακριβής μέτρηση της απόστασής τους. Με χαμηλή ανάλυση, οι πλευρικές ζώνες θα «μουτζουρωθούν» μαζί με την κορυφή του φορέα.

– Τάσεις: Ο αριθμός και το πλάτος των πλευρικών ζωνών αποτελούν καλή ένδειξη της σοβαρότητας του ρήγματος. Καθώς ένα ρήγμα επιδεινώνεται, θα εμφανίζονται περισσότερες πλευρικές ζώνες και το πλάτος τους θα αυξάνεται.

• Ζουμ FFT: Αυτή η λειτουργία σε έναν αναλυτή δεδομένων επιτρέπει στον αναλυτή να «μεγεθύνει» μια συγκεκριμένη περιοχή συχνοτήτων με πολύ υψηλή ανάλυση για να επιβεβαιώσει την παρουσία και την απόσταση των πλευρικών ζωνών.

Όταν ένας αναλυτής βρίσκει ένα σαφές μοτίβο πλευρικής ζώνης, αυτό αυξάνει την εμπιστοσύνη μιας διάγνωσης σφάλματος από «πιθανή» σε «πολύ πιθανή».

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο