Κατανόηση της επιτάχυνσης στην ανάλυση κραδασμών

Ορισμός: Τι είναι η επιτάχυνση ταλάντωσης;

Επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας ενός αντικειμένου ως προς το χρόνο. Στο πλαίσιο της ανάλυσης κραδασμών, είναι μια θεμελιώδης μέτρηση που ποσοτικοποιεί την ταχύτητα ενός δονούμενου εξαρτήματος. Ενώ η μετατόπιση μετρά πόσο μακριά κινείται ένα εξάρτημα και η ταχύτητα μετρά πόσο γρήγορα κινείται, η επιτάχυνση εστιάζει στις δυνάμεις που ασκούνται στο εξάρτημα, καθιστώντας το ιδιαίτερα ευαίσθητο σε γεγονότα υψηλής συχνότητας, όπως κρούσεις και απότομες αλλαγές στην κίνηση.

Γιατί είναι σημαντική η μέτρηση της επιτάχυνσης;

Η μέτρηση της επιτάχυνσης είναι ζωτικής σημασίας για ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα παρακολούθησης της κατάστασης, επειδή υπερέχει στην ανίχνευση συγκεκριμένων τύπων σφαλμάτων μηχανών που άλλες μετρήσεις ενδέχεται να μην εντοπίσουν. Η σημασία της πηγάζει από διάφορους βασικούς παράγοντες:

• Ανίχνευση σφαλμάτων υψηλής συχνότητας: Η επιτάχυνση είναι εγγενώς πιο ευαίσθητη στις δονήσεις υψηλής συχνότητας. Αυτό την καθιστά την ιδανική παράμετρο για την ανίχνευση βλαβών σε πρώιμο στάδιο σε ρουλεμάν κυλινδρικών στοιχείων, προβλήματα πλέγματος γραναζιών και συχνότητες διέλευσης λεπίδων, καθώς αυτά τα φαινόμενα συνήθως παράγουν δονήσεις υψηλής συχνότητας.
• Άμεση σχέση με τη Δύναμη: Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα (Δύναμη = Μάζα × Επιτάχυνση), η επιτάχυνση είναι άμεσα ανάλογη με τις δυναμικές δυνάμεις που ασκούνται σε μια μηχανή. Η μέτρηση της επιτάχυνσης παρέχει μια άμεση εικόνα για τις δυνάμεις που προκαλούν τάση και κόπωση στα εξαρτήματα.
• Ευρύ Δυναμικό Εύρος: Τα επιταχυνσιόμετρα, οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της επιτάχυνσης, μπορούν να καλύψουν ένα πολύ ευρύ φάσμα συχνοτήτων και πλάτους, καθιστώντας τα ευέλικτα για την παρακολούθηση διαφόρων τύπων μηχανημάτων.

Μονάδες και Μέτρηση

Κοινές Μονάδες

Η επιτάχυνση της δόνησης εκφράζεται συνήθως σε μία από τις δύο μονάδες:

• σολ: Μια αδιάστατη μονάδα που αντιπροσωπεύει την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας της Γης. Το 1 g ισούται με περίπου 9,81 m/s². Η χρήση του 'g' είναι συνηθισμένη, καθώς παρέχει ένα τυποποιημένο, σχετικό μέτρο της σοβαρότητας των κραδασμών.
• m/s² (ή mm/s²): Η τυπική μονάδα SI για την επιτάχυνση (μέτρα ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο).

Πώς μετριέται;

Η επιτάχυνση μετράται σχεδόν αποκλειστικά με τη χρήση ενός επιταχυνσιόμετροΠρόκειται για έναν μετατροπέα που μετατρέπει τη μηχανική δύναμη της δόνησης σε αναλογικό ηλεκτρικό σήμα. Τα πιεζοηλεκτρικά επιταχυνσιόμετρα είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος που χρησιμοποιείται στην παρακολούθηση βιομηχανικών συνθηκών λόγω της ανθεκτικότητας, της ακρίβειας και της ευρείας απόκρισης συχνότητας.

Πρακτικές Εφαρμογές στη Διαγνωστική

Στη διαγνωστική, τα δεδομένα επιτάχυνσης χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό συγκεκριμένων προβλημάτων:

• Βλάβες ρουλεμάν: Οι κρούσεις που δημιουργούνται από μικροσκοπικά ελαττώματα σε ρουλεμάν, κυλίνδρους ή σφαιρίδια δημιουργούν μικρές, υψηλής συχνότητας αιχμές. Οι μετρήσεις επιτάχυνσης, ειδικά όταν συνδυάζονται με τεχνικές όπως Ανάλυση Φακέλου, είναι η κύρια μέθοδος για την ανίχνευση αυτών των βλαβών στα πρώτα τους στάδια.
• Ανάλυση κιβωτίου ταχυτήτων: Οι δονήσεις υψηλής συχνότητας από την εμπλοκή των δοντιών του γραναζιού, καθώς και οι κρούσεις από ραγισμένα ή σπασμένα δόντια, είναι σαφώς ορατές στο φάσμα επιτάχυνσης.
• Μηχανήματα υψηλής ταχύτητας: Για εξοπλισμό όπως οι τουρμπίνες και οι συμπιεστές υψηλής ταχύτητας, η επιτάχυνση είναι συχνά η προτιμώμενη συνολική μέτρηση κραδασμών, επειδή οι κυρίαρχες συχνότητες εμπίπτουν σε ένα εύρος όπου είναι η πιο ευαίσθητη παράμετρος.

Σχέση με την ταχύτητα και την μετατόπιση

Η μετατόπιση, η ταχύτητα και η επιτάχυνση σχετίζονται μαθηματικά μέσω ολοκλήρωσης και διαφοροποίησης. Για μια απλή ημιτονοειδή δόνηση:

• Η ταχύτητα είναι το ολοκλήρωμα της επιτάχυνσης.
• Η μετατόπιση είναι το ολοκλήρωμα της ταχύτητας.

Αυτό σημαίνει ότι για την ίδια ποσότητα δονητικής ενέργειας, τα πλάτη επιτάχυνσης θα είναι φυσικά υψηλότερα σε υψηλές συχνότητες, ενώ τα πλάτη μετατόπισης θα είναι υψηλότερα σε χαμηλές συχνότητες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αναλυτές επιλέγουν την παράμετρο μέτρησης που ταιριάζει καλύτερα στο εύρος συχνοτήτων του αναμενόμενου ρήγματος.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο