Bump-testimise mõistmine
A löögikatse — mida nimetatakse ka löögikatseteks või haamrikatseteks — on lihtne katsemeetod, mille abil saab kindlaks teha omasagedused ja summutamine struktuuri või masina omaduste kindlaksmääramine, lüües seda haamriga (kas mõõtevahendiga või ilma) ja mõõtes tekkivat vabalt vibratsioon vastus, milles on üks või mitu kiirendusmõõturid. Üksainus tugev löök paneb kõik struktuurilised võnkumisviisid korraga võnkuma, ja FFT vastuse käigus ilmnevad need omavõnkesagedused tippudena sagedusspekter. See on välitööde jaoks kõige praktilisem meetod modaalne testimine sest selleks on vaja vaid haamrit ja vibratsioonianalüsaatorit – ei mingeid kalleid elektrodünaamilisi vibratsioonigeneraatoreid ega keerukaid seadistusi. Seetõttu kasutatakse seda pidevalt rikete leidmiseks resonants probleemid, kontrollimine struktuurilised resonantsidning veendumaks, et töösagedused on ohutult eraldatud omavõnkesagedustest.
1. Mõiste: Mis on funktsionaalsuskatse?
Löögitesti põhimõte seisneb selles, et löök on matemaatiliselt väga lühike impulss, mis sisaldab korraga energiat laias sagedusribas. Kui see laiaribaline energia jõuab konstruktsioonini, hakkavad kõik režiimid, mille omavõnkesagedus jääb impulsi ribalaiuse piiresse, üheaegselt võnkuma. Seejärel vaibub konstruktsioon oma iseloomulikel sagedustel ning kiirendusmõõturiga registreeritud vaibuv vastus kannab endas nende režiimide iseloomulikke tunnuseid. Kõikumise teisendamine sagedusdomeeni muudab iga režiimi tippväärtuseks, nii et ühe koputusega saab sekundite jooksul kaardistada kogu masina raami, aluse või torustiku dünaamilised omadused. See on laiemast valdkonnast pärit praktiline rakendus, mis löögikatsed.
2. Vajalik varustus
Löögihaamer
Haamri valik määrab, kas tulemus on kvantitatiivne või pelgalt kvalitatiivne.
Instrumentidega haamer (eelistatud)
- Haamri peasse sisseehitatud jõuandur mõõdab löögijõudu otse.
- See võimaldab tõelist ülekandefunktsioon (jõud jagatud vastupanu jõuga) ja sageduskarakteristiku funktsioon arvutatavad.
- Tulemused on kvantitatiivsed ja korratavad.
- Tüüpiline hind: 500–3000 dollarit.
Mitteinstrumentaalne (lihtne)
- Sobib tavaline haamer, kummist haamer või isegi käeshoitav löökhaamer.
- Mõõdetakse ainult reaktsiooni, mitte jõudu.
- See annab kvalitatiivse sageduse määramise – näitab, kus asuvad piigid, kuid mitte nende absoluutset suurusjärku jõuühiku kohta.
- See sobib paljudele välitingimustes kasutatavatele rakendustele suurepäraselt.
- Tasuta või väga odav.
Vastuse mõõtmine
- Huvipakkuvasse mõõtepunkti paigaldatud kiirendusandur.
- Ühendatud vibratsioonianalüsaatori või andmekogumisseadmega.
- Piikide eristamiseks on vaja FFT-analüüsi võimalust.
Analüüs
- Vastussignaali FFT.
- Piigid vastavad omavõnkesagedustele.
- Piigi laius on summutuse näitaja.
3. Katseprotseduur
Põhiline põrutustest
- Kinnita kiirendusandur: valitud mõõtepunktis.
- Analüsaatori seadistamine: FFT-režiimis, struktuurile sobivas sagedusvahemikus.
- Kustuta struktuur: üksainus jõuline löök haamriga.
- Salvesta vastus: salvestada vibratsiooni kaja.
- Korda: keskmistamiseks mitu mõõtmistulemust – tavaliselt kolm kuni kümme –, et tasandada mõõtmistevahelisi kõikumisi.
- Analüüsi: saadud FFT-analüüs näitab omavõnkesageduse tippe.
Täiustatud testimine
- Mõõtmised mitmes vastuspunktis, et määrata kindlaks võnkevormid.
- Instrumenteeritud haamer kvantitatiivsete ülekandefunktsioonide jaoks
- Sidusus analüüs mõõdetud andmete kvaliteedi kontrollimiseks.
- Sagedusvastuse funktsiooni (FRF) täielik arvutus.
4. Rakendused
Resonantsi tuvastamine
See on kõige levinum rakendus. Katse abil määratakse kindlaks ehitise omavõnkesagedused, mida seejärel võrreldakse masina töösagedustega — 1×, 2×, tera läbimine, jne – et teha kindlaks, kas kõrge vibratsiooni põhjuseks on resonants, ning suunata muudatuste strateegiat. See on ka loomulik vastand kiirenduskäik või vabajooksul katse, mis toob esile samad resonantsid, kui seade ise läbib erinevaid kiirusi.
Struktuuriline diagnoos
- Tuvastage nõrgad või liiga paindlikud komponendid.
- Leidke lahtine või pragunenud struktuurid, mis nihutavad või lõhestavad oodatavaid piike.
- Hinnake alust või kinnitust jäikus.
- Esitage enne-pärast võrdlus struktuurilise muudatuse tõendamiseks.
Modaalne testimine
- Määrake kindlaks omavõnkesagedused, võnkevormid ja summutamine üheaegselt.
- Võrdle lõplike elementide mudeleid tegelike mõõtmistulemustega.
- Optimeerida konstruktsiooni.
5. Tõlgendamine
Looduslike sageduste tuvastamine
- Mõju vastusekõvera tipud on omavõnkesagedused.
- Teravad piigid viitavad madalale summutamisele – ja seega võimalikule resonantsprobleemile.
- Laiad piigid viitavad suurele sumbumisele, kus resonants ei ole nii oluline.
- Mitme piigi esinemine tähendab, et on olemas mitu režiimi.
Resonantsiriski hindamine
- Kui omavõnkesagedus langeb kokku töösagedusega ligikaudu ±20% piires, on olemas resonantsioht.
- Kui need on üksteisest piisavalt kaugel – vahe on üle 30% –, on olukord üldiselt ohutu.
- Piigi kõrgus näitab, kui suurt võimendust võib oodata.
Summutuse hindamine
- Mõõda piigi laius poole selle maksimaalse kõrguse juures.
- Arvuta summutustegur sellest ribalaiusest (poolvõimsuse meetod).
- Teise võimalusena võib selle tuletada ringdowni kahanemiskiirusest ajadomeenis.
6. Eelised ja piirangud
Bump-testi eeliseks on selle praktilisus, kuid sellega kaasnevad kompromissid, mida analüütik peaks arvesse võtma.
Eelised
- Lihtsus: minimaalne varustus, paigaldamine võtab vaid mõne minuti, ergastamiseks ei ole vaja voolu ning seda saab teha peaaegu igal pool ja igal ajal.
- Lairiba ergutus: Üks löök ergutab korraga laia sagedusvahemiku, mistõttu tuvastatakse kõik režiimid üheainsa katsega – see on palju kiirem kui pühkimissinuse meetodid.
- Kasutuskõlblikkus: suuri seadmeid pole vaja transportida, see töötab paigaldatud masinatega ja on igapäevatöödeks piisavalt kiire tõrkeotsing.
Piirangud
- Korduvus: löögijõud varieerub löökide vahel; mitme löögi keskmise arvutamine aitab, ning mõõteaparatuuriga varustatud haamer tagab ühtlase ja mõõdetava jõu.
- Jõu spekter: Mõju ulatus sõltub haamri massist ja otsa kõvadusest – pehme ots suunab rohkem energiat madalatele sagedustele, kõva ots aga kõrgetele sagedustele –, mistõttu üks haamer ei pruugi kõiki sagedusi võrdselt ergutada.
- Madal jõud: Kuna katse ei suuda suure jõu tingimusi jäljendada, võivad koormusest sõltuvad mittelineaarsused jääda avastamata, mistõttu see ei sobi kõrgetasemeliste reaktsioonide testimiseks.
7. Löögikatsed praktilises rootoritöödes
Kokkupõrke test ja rootor tasakaalustamine on selles valdkonnas tihedalt seotud, sest struktuur, mis resoneerib ligikaudu jooksukiirusel, võib maskeeruda näiliseks või seda tugevalt võimendada tasakaalustamatus. Enne paranduste tegemist peaks insener veenduma, et kandekonstruktsioon ei ole resonantsis; vastasel juhul faas ning tasakaalustamiseks kasutatavad amplituudi näidud moonutuvad selle kriitilise piirkonna lähedal. Selline kaasaskantav kahekanaliline mõõteriist nagu Balanset-1A mõõdab ühe- ja kahe tasandi tasakaalustamiseks vajalikku 1× amplituudi ja faasi ning samad kiirendusmõõturid suudavad salvestada koputustesti järelvõnke, et veenduda, et aluse või alusplaadi omavõnkesagedus ei kattu töösagedusega. Lühidalt öeldes on löögitest lihtne, kuid võimas viis struktuuriliste omavõnkesageduste ja resonantside kaardistamiseks, kasutades vaid haamrit ja analüsaatorit – see on oluline veaotsinguvahend resonantsi diagnoosimiseks, muudatuste valideerimiseks ja kiirete modaalse uuringute läbiviimiseks ilma spetsiaalse katseseadmeta.
