Mähise analüüs (demodulatsioon) varajaseks rikete tuvastamiseks
Ümbriskõvera analüüs — also called demoduleerimine ehk kõrgsageduslik ümbrik — on signaali töötlemise tehnika, mis vibratsioonianalüüs ekstraheerib varajase defekti nõrgad, korduvad löögid töötava masina mürarikka taustvibratsiooni seast. See on kõige võimsam olemasolev tööriist veerelementlaagrite ja käigukastide algava kahjustuse tuvastamiseks. Mikroskoopilised praod, lahterdumised ja pinnadefektid tekitavad igakord madala energia, kõrgsageduslike pingelainete puhangu, kui veerelementide või hambapyörä hammas tabab defekti, ja ümbrikuanalüüs on meetod, mis need puhangud taastab ja paljastab sageduse, millega need korduvad.
1. Definitsioon: mida ümbrikuanalüüs tuvastab
Kui veerelementide laagri rajarõngal veereb üle väikese augu või prао, ei tekita see sujuvat siinuslainet — see tekitab terava, haamrilaadse löögi. Iga löök on lühike ja kannab väga vähe energiat, kuid see ergastab laagri, anduri ja ümbritseva konstruktsiooni omavõnkumisi (nn resonants) kõrgel sagedusel, tavaliselt mitme kilohertsini. Need löögid korduvad täpsel sagedusel, mida määrab laagri geomeetria ja võlli kiirus. Ümbrikuanalüüs käsitleb neid kõrgsageduslikke helisemisi vedaja mis lülitatakse sisse ja välja — moduleeritakse — korduva löögi toimel ning mis töötab tagurpidi, et taastada modulatsioonimuster. Tulemus näitab analüütikule mitte ainult seda, et et midagi põrkub, vaid kui sageli, ja seega which part laagri osa on kahjustatud.
2. Miks tavapärane FFT ei ole piisav
Nende alglöökide energia on tavaliselt liiga väike ja asub liiga kõrgel sagedusel, et olla nähtav tavapärases kiiruse spekter tekitatud standardsel FFT. Rutiinsel mõõtmisel on löökide energia maetud lairibalärarasse ning täielikult varjutatud suurte, madala sagedusega tippude poolt, mis pärinevad tasakaalutus, joondusviga ja mehaaniline lõtvus. Lihtne spekter on teisisõnu domineeritud masina terve 1× ja 2× vibratsioonist, samas kui diagnostiline teave kujuneva laagririkkis kohta peitub kõrgsageduslikus piirkonnas, kuhu keegi ei vaata. Demodulatsioon eksisteerib just selleks, et eemaldada see madalsagedusliku müra ja tõsta moduleeruv rikkesignaal mürast välja.
3. Ümbrikanalüüsi protsess
See meetod isoleerib kõrgsageduslikud helisemised ning mõõdab seejärel nende kordumissagedust. Praktikas kulgeb see läbi nelja etapi:
- Ribafilter: Toorsignaal kiirendusmõõtur läbib esmalt kõrgpääs- või ribapääsfilter. See eemaldab tugeva madalsagedusliku vibratsiooni (tavaliselt kõik alla umbes 1 kHz või 5 kHz) ning jätab alles ainult kõrgsageduslikud helisemised ja löökide tekitatud pingelained. Ribavahemiku valimine nii, et see asub struktuurse resonantsi kohal, maksimeerib tundlikkust.
- Parandus: Filtreeritud kõrgsageduslik signaal alaldatakse seejärel, pöörates selle negatiivne pool ülespoole, nii et alles jääb ainult helisemise amplituud. See samm valmistab signaali ümbriku moodustamiseks ette.
- Ümbrikumotiiv (madala sagedusega filtreerimine): A madalpääsufilter rakendatakse alaldatud signaalile. See silub kiire kandja võnkumise ja jätab järele ainult aeglaselt muutuva kontuuri — “ümbrik” — mis jälgib amplituudmodulatsiooni mustrit, st algsete löökide kordumissagedust.
- Ümbriku FFT: Lõpuks tehakse sellele ümbrikule FFT aja lainekuju. Saadud ümbriku spekter kuvab selged tipud korduvate löökide sagedusel, vabana madalsagedusliku masinavibratsiooni häirest, mis neid varem varjas.
4. Rikete diagnoosimine ümbrikspektriga
Ümbrikspektri tipud joonduvad laagri arvutatud laagririkete sagedused. Mõõdetud tippsageduse võrdlemisel teadaoleva sagedusega saab analüütik täpselt tuvastada rikke asukoha:
- BPFO (Palli edastamise sagedus, välimine ring): viga statsionaarsel välisrõngal.
- BPFI (Palli edastamise sagedus, sisemine ring): viga pööreval siserõngal. Sellel tippsakkesel on tavaliselt külgribad spaced at 1× töökiirus kuna viga liigub koormustsooni sisse ja välja üks kord pöörde kohta.
- BSF (Palli pöörlemissagedus): viga ühel veerelemenendil endal.
- FTF (Põhivõnkesagedus): komplekti aeglaseim, mis viitab veereelemente hoidva puururi rikke.
Sama loogika kehtib hammasrataste puhul: pragunenud või purunenud hammasratta hammas lööb üks kord pöörde kohta, mistõttu kestuse spektris ilmub tippsagedus selle hammasratta töökiirusele, mida ümbritsevad sageli külgribad. Et enne mõõtmist laagri augustiku, kuulide arvu ja kiiruse põhjal täpsed sihtisagedused välja arvutada, saab analüütik kasutada Laagri defektide sageduse kalkulaator; hammasrataste kokkumeshumise jaoks täidab Hammasratta võrgusilma sageduse kalkulaator sama eesmärki. Harmoonilise mustri lugemine on iseenesest üks laagri defekt diagnoosimise vorm: kestuse spektri harmoonilised arv ja kõrgus skaalauvad vastavalt kahjustuse arengutasemele.
5. Kestusanalüüsi koht praktikas
Kestusanalüüs on iga tõsise seisundi jälgimine programmi põhivõimalus ning kaasaegsed kaasaskantavad analüsaatorid arvutavad seda rutiinselt tavaspektriga paralleelselt. Igapäevases välitöös saabub hooldusmeeskond masinale sageli kõigepealt tasakaalustamiseks ja üldseisundi kontrollimiseks: sellise instrumendiga nagu Balanset-1A mõõdetakse lairibavibratsiooni ja 1× amplituud ja faas needed for põllu tasakaalustamine, samas kui täiendav kestuskanal kinnitab, kas aluspinnalaagrid on korras, enne kui tasakaalustamistöö allkirjastatakse. Laagririkke varajane avastamine on oluline, sest juba koorimist läbi tegeva laagriga masina tasakaalustamine varjab üksnes sümptomit.
6. Varase avastamise jõud
Kestusanalüüsi peamine eelis on ülitundlikkus. See suudab tuvastada laagri- või hammasrataste rikke kuid — mõnikord aasta — enne, kui sama defekt oleks piisavalt suureks kasvanud, et ilmneda tavalises kiirusspektris või kiirgada piisavalt soojust, et olla nähtav termograafia. See pikk eelhoiatusaeg on täpselt see, mis annab varajane hoiatus selle väärtus: hooldust saab planeerida, varuosad tellida ja remont sobivasse seisakusse lülitada, selle asemel et oodata sundseisaku saabumist. Laiemas kontekstis ennustav hoolduson demodulatsioon pakutav pikk eelhoiatus see, mis väldib katastroofilisi rikeid ja nende põhjustatavat kallist kahjustust sekundaarselt.
