Kiirenduse mõistmine vibratsioonianalüüsis
Kiirendus on objekti kiiruse muutumise kiirus aja suhtes. Selles vibratsioonianalüüs see on üks kolmest peamisest mõõteparameetrist, mis näitab, kui kiiresti kiirus vibreeriva komponendi asend muutub. Kus nihe liikumisulatus näitab, kui kaugele objekt liigub, kiirus näitab, kui kiiresti ta liigub, kiirendus aga on tegelikult objektile mõjuva jõu mõõt – mis teeb selle eriti tundlikuks kõrgsageduslike sündmuste suhtes, nagu kokkupõrked ja järsud liikumise muutused.
1. Mõiste: Mis on vibratsiooni kiirendus?
Matemaatiliselt on kiirendus kiiruse esimene ajaderivaat ja nihke teine derivaat. Sagedusega f… kindla nihke puhul on kiirenduse amplituud pöördvõrdeline sageduse ruuduga – sageduse kahekordistumine neljakordistab kiirenduse. Just see asjaolu selgitab, miks kiirendus on loomulik viis kiirete ja järskude sündmuste kirjeldamiseks: mida suurem on rikke sageduslik koostis, seda selgemini paistab see kiirendussignaalist silma. See on ka põhjus, miks analüütik valib kiirenduse, kui uuritavad nähtused toimuvad pigem kilohertside piirkonnas kui sõidukiiruse lähedal.
2. Miks on kiirenduse mõõtmine oluline?
Kiirenduse mõõtmine on põhjaliku seisundi jälgimine programm, sest see suudab hästi avastada vigu, mis leebemate parameetrite puhul võivad jääda märkamata. Selle tähtsus põhineb mõnel võtmeteguril:
- Kõrgsageduslik rikke tuvastamine: Kiirendus on oma olemuselt tundlikum kõrgsageduslikele vibratsioonidele, mistõttu on see ideaalne parameeter veerelaagrite varajase kahjustumise, hammasrataste kokkupuuteprobleemide ja tiivikute liikumisest tingitud ergastuse tuvastamiseks, kuna need kõik kiirgavad energiat spektri kõrgemates sagedusvahemikes.
- Otsene seos jõuga: Newtoni teise seaduse (jõud = mass × kiirendus) kohaselt on kiirendus otseselt proportsionaalne masina sisemiste dünaamiliste jõududega. Seega annab kiirenduse mõõtmine otsese ülevaate jõududest, mis põhjustavad pinget ja väsimus in components.
- Lai dünaamiline ulatus: Selle mõõtmiseks kasutatavad kiirendusandurid katavad väga laia sageduste ja amplituudide vahemiku, mistõttu sobivad need hästi paljude erinevate masinatüüpide ja kiirustega.
3. Ühikud ja mõõtmine
Ühised ühikud
Vibratsiooni kiirendust väljendatakse tavaliselt ühes kahest ühikust:
- g: ühik, mis on seotud Maa gravitatsioonikiirendusega, kus 1 g ≈ 9,81 m/s². g on populaarne, kuna annab ühtse ja intuitiivse ülevaate sellest, kui tugevalt osa raputatakse.
- m/s² (või mm/s²): SI-ühik, meetrit sekundis ruut, mida eelistatakse ametlikes aruannetes ja arvutustes.
Tasub selgelt välja tuua, kas tegemist on tippväärtuse, tõelise tippväärtuse või RMS, kuna sama vibratsiooni saab väljendada kolmel viisil. Ümberarvestamine g, m/s² ja kiiruse või nihke ekvivalentide vahel antud sagedusel on just see, mida meie Vibratsioonikiirenduse kalkulaator is for.
Kuidas seda mõõdetakse?
Kiirendust mõõdetakse peaaegu eranditult kiirendusmõõtur — andur, mis muudab vibratsiooni mehaanilise jõu proportsionaalseks elektriliseks signaaliks. See piesoelektriline kiirendusmõõtur on tööstuslikus seisukorrajälgimises kõige levinum tüüp, mida hinnatakse selle vastupidavuse, täpsuse ja laia, tasase sageduskarakteristiku poolest. Selle väljundit saab analüüsida otse või elektrooniliste seadmete abil integratsioon, mida esitatakse hoopis kiiruse või nihkena.
4. Praktiline rakendus diagnostikas
Igapäevases diagnostikas aitavad kiirendusandmed kindlaks teha konkreetseid probleeme:
- Laagrite rikked: Rullikute, rullide ja kuulide mikroskoopilised defektid tekitavad väikeseid, kõrgsageduslikke löögipiike. Kiirenduse mõõtmised – eriti koos ümbriskõvera analüüs nende demoduleerimiseks — on peamine viis nende vigade avastamiseks nende varaseimas, kõige paremini parandatavas staadiumis, sageli jälgides laagririkete sagedused.
- Käigukasti analüüs: hambade kokkupuutest tulenev kõrgsageduslik komponent ning pragunenud või murdunud hammaste tekitatud löögid ilmnevad kiirendusspektris selgelt, sageli just hammaste kokkupuutumissagedus ja selle külgribad.
- Kiirtoimivad masinad: turbiinide ja kiirkompressorite puhul asuvad domineerivad sagedused sagedusalas, kus kiirendus on kõige tundlikum, mistõttu on see sageli eelistatud üldine mõõtmisviis.
Just see mitmekülgsus võimaldabki sellisel kaasaskantaval kahekanalilisel seadmel nagu Balanset-1A toimib nii tasakaalustamis- kui ka diagnostikavahendina: see kogub andureid kaudu kiirenduse andmeid, arvutab neist kiiruse välja, et kontrollida rikke tõsidust ISO 20816 (ISO 10816 kaasaegne asendusstandard) ning kasutab samu kanaleid, et mõõta 1× amplituudi ja faasi väljade tasakaalustamiseks.
5. Seos kiiruse ja liikumisega
Nihe, kiirus ja kiirendus on matemaatiliselt seotud integreerimise ja diferentseerimise kaudu. Lihtsa sinusoidse võnkumise puhul on kiirus kiirenduse integraal ja nihe on kiiruse integraal; vastupidi, eristamine liigub vastupidises suunas. Praktiline tulemus on see, et sama vibratsioonienergia puhul on kiirenduse amplituudid loomulikult suurimad kõrgetel sagedustel, samas kui nihke amplituudid domineerivad madalatel sagedustel – kiirus asub nende vahel ja püsib keskmise sagedusvahemiku ulatuses suhteliselt ühtlasena. Just seetõttu valivad analüütikud parameetri, mis sobib kõige paremini eeldatava rikke sagedusvahemikuga: nihke aeglase võlli liikumise puhul, kiirus masina üldise seisukorra hindamiseks ning kiirendus laagrite ja hammasrataste kiirete, jõujõul toimuvate sündmuste puhul.
