Κατανόηση των Υποαρμονικών

1. Ορισμός: Τι είναι μια Υποαρμονική;

A Υποαρμονική είναι μια συνιστώσα συχνότητας σε ένα δόνηση φάσμα που συμβαίνει σε ένα ακέραιο κλάσμα μιας θεμελιώδους συχνότητας εξαναγκασμού. Στην ανάλυση μηχανημάτων, αυτή η θεμελιώδης συχνότητα είναι σχεδόν πάντα η ταχύτητα λειτουργίας (1X).

Οι υποαρμονικές εμφανίζονται σε συχνότητες όπως 1/2X, 1/3X, 1/4X, κ.λπ., και αναφέρονται επίσης ως υποσύγχρονος δονήσεις επειδή εμφανίζονται σε συχνότητα κάτω από την κύρια σύγχρονη ταχύτητα (1X). Η παρουσία μιας σειράς υποαρμονικών (π.χ., 1/2X, 3/2X, 5/2X) είναι ένα κλασικό σημάδι συγκεκριμένων τύπων βλαβών μηχανών.

2. Πρωταρχικές αιτίες υποαρμονικών

Οι υποαρμονικές δεν είναι τόσο συνηθισμένες όσο οι αρμονικές (2X, 3X), αλλά όταν εμφανίζονται, αποτελούν συχνά ισχυρή ένδειξη ενός από τα ακόλουθα προβλήματα:

α) Μηχανική χαλαρότητα

Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη αιτία υποαρμονικών, ιδιαίτερα στο εξάρτημα 1/2X. Όταν ένα εξάρτημα είναι χαλαρό, όπως ένα ρουλεμάν στο περίβλημά του ή μια χαλαρή βίδα στερέωσης, μπορεί να εισαγάγει ένα μη γραμμικό φαινόμενο «αναπήδησης» ή «κροτάλισμα». Αυτός ο τύπος κρούσης μπορεί να διεγείρει το σύστημα με τρόπο που να αποκρίνεται σε συχνότητα που είναι η μισή από την κύρια συχνότητα εξαναγκασμού (1X).

Ένα φάσμα που δείχνει μια κορυφή 1X συνοδευόμενη από μια σειρά υποαρμονικών στα 1/2X, 3/2X (1,5X), 5/2X (2,5X) κ.λπ., είναι ένα χαρακτηριστικό σημάδι σοβαρής δομικής χαλαρότητας. Η χαλαρότητα επιτρέπει κρούσεις που συμβαίνουν ουσιαστικά κάθε δεύτερη περιστροφή του άξονα, δημιουργώντας την οικογένεια κορυφών 1/2X.

β) Αστάθεια ρουλεμάν κομβίου

Σε μηχανές με ρουλεμάν ρευστού φιλμ ή στροφέα, οι υποαρμονικές είναι ένας κρίσιμος δείκτης αστάθειας της μεμβράνης λαδιού. Αυτές είναι αυτοδιεγερμένες δονήσεις που προκύπτουν από τη δυναμική της σφήνας λαδιού που στηρίζει τον άξονα.

• Στροβιλισμός λαδιού: Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται συνήθως σε συχνότητα μεταξύ 0,42X και 0,48X της ταχύτητας λειτουργίας. Προκαλείται από το ίδιο το φιλμ λαδιού που αρχίζει να περιστρέφεται (στροβιλίζεται) εντός του διάκενου του ρουλεμάν, σπρώχνοντας τον άξονα γύρω από αυτό. Συχνά είναι μια ισχυρή, διακριτή κορυφή κάτω από 0,5X.
• Μαστίγιο λαδιού: Αυτή είναι μια πιο σοβαρή μορφή αστάθειας που εμφανίζεται όταν η συχνότητα στροβιλισμού λαδιού συμπίπτει με την πρώτη ιδιοσυχνότητα του ρότορα (κρίσιμη ταχύτηταΌταν συμβαίνει αυτό, η δόνηση μπορεί να γίνει πολύ βίαιη και καταστροφική. Η συχνότητα «κλειδώνεται» στην φυσική συχνότητα και δεν θα αλλάξει ακόμα κι αν αυξηθεί η ταχύτητα του μηχανήματος.

γ) Άλλες αιτίες

• Προβλήματα με τον ιμάντα κίνησης: Ένας φθαρμένος ή κατεστραμμένος ιμάντας μπορεί μερικές φορές να παράγει υποαρμονικές συχνότητες που σχετίζονται με την ταχύτητα περιστροφής του ιμάντα, η οποία είναι συνήθως χαμηλότερη από την ταχύτητα του οδηγού ή της κινούμενης τροχαλίας.
• Συχνότητες διέλευσης λεπίδων ή πτερυγίων: Σε ορισμένες περιπτώσεις με αντλίες ή ανεμιστήρες, οι υποσύγχρονες κορυφές μπορεί να σχετίζονται με στροβιλισμό ροής ή συνθήκες περιστροφικής ακινητοποίησης, οι οποίες μπορεί να μην είναι ακριβή κλάσματα του 1X αλλά εξακολουθούν να είναι κάτω από την ταχύτητα λειτουργίας.

3. Ανάλυση και Επιβεβαίωση

Όταν παρατηρούνται υποαρμονικές σε ένα φάσμα, είναι κρίσιμο να προσδιοριστεί η ακριβής συχνότητα. Μια κορυφή ακριβώς στα 0,50X πιθανότατα σχετίζεται με χαλαρότητα. Μια κορυφή στα 0,47X είναι σχεδόν σίγουρα στροβιλισμός λαδιού. Η παρουσία μιας πλήρους σειράς (1/2X, 3/2X, κ.λπ.) επιβεβαιώνει έντονα τη χαλαρότητα.

Αναλύοντας το κυματομορφή χρόνου Η χαλαρότητα συχνά υποδεικνύει πρόσκρουση ή περικοπή, ενώ ο στροβιλισμός λαδιού μπορεί να εμφανίζεται ως ένα πιο σύνθετο, διαμορφωτικό σήμα.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο