درک فرکانس در تحلیل ارتعاشات

تعریف: فرکانس ارتعاش چیست؟

فرکانس معیاری است برای اینکه یک رویداد تکراری در واحد زمان مشخص چند بار اتفاق می‌افتد. در تحلیل ارتعاش، این کمیت، سرعت نوسان یا ارتعاش یک جسم را تعیین می‌کند. این پارامتر، مهم‌ترین پارامتر برای تشخیص علت اصلی مشکل یک ماشین‌آلات است. در حالی که دامنه، شدت ارتعاش را نشان می‌دهد، فرکانس، منبع آن را بیان می‌کند.

قدرت تشخیصی فرکانس

اصل اساسی تشخیص ارتعاش این است که اجزای مکانیکی و الکتریکی مختلف، هنگام شروع خرابی، ارتعاشاتی را در فرکانس‌های خاص و قابل پیش‌بینی ایجاد می‌کنند. با شناسایی فرکانس‌های موجود در امضای ارتعاش یک دستگاه، یک تحلیلگر می‌تواند قطعه دقیقی را که باعث ایجاد مشکل می‌شود، مشخص کند. این مشابه نحوه استفاده پزشک از گوشی پزشکی برای گوش دادن به صداهای خاص است که نشان‌دهنده شرایط پزشکی مختلف است.

هر خطای احتمالی دارای یک امضای فرکانسی مشخصه است:

• مشکلی در کل مجموعه چرخان، مانند عدم تعادل، در فرکانس چرخش شفت (۱ برابر سرعت چرخش) ظاهر خواهد شد.
• مشکلی مربوط به هم‌ترازی بین دو شفت، مانند ناهم‌ترازی، معمولاً با دو برابر سرعت دویدن (2x) ظاهر می‌شود.
• نقص در یک عنصر غلتشی بلبرینگ فرکانس‌ها را بر اساس هندسه دقیق و سرعت شفت تولید خواهد کرد.
• مشکلات مربوط به چرخ دنده ها سیگنال‌هایی با فرکانس مش چرخ‌دنده (GMF) ایجاد می‌کند، که برابر با تعداد دندانه‌ها ضربدر سرعت چرخ‌دنده است.

واحدهای فرکانس

فرکانس با واحدهای مختلفی بیان می‌شود و آشنایی با همه آنها مهم است:

۱. هرتز (Hz)

این واحد استاندارد بین‌المللی (SI) برای فرکانس است. یک هرتز برابر با یک سیکل در ثانیه است. این رایج‌ترین واحد مورد استفاده در زمینه‌های فنی و علمی است.

۲. چرخه در دقیقه (CPM)

CPM به طور گسترده در تعمیر و نگهداری صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا مستقیماً به سرعت چرخش ماشین‌آلات مربوط می‌شود که معمولاً با واحد دور در دقیقه (RPM) اندازه‌گیری می‌شود. از آنجایی که هر دقیقه ۶۰ ثانیه دارد، تبدیل آن ساده است:

CPM = هرتز × ۶۰

برای مثال، ارتعاشی با فرکانس ۳۰ هرتز برابر با ۱۸۰۰ دور در دقیقه است.

۳. سفارشات

مرتبه‌ها مضربی از سرعت اولیه‌ی دستگاه هستند. خود سرعت چرخش، مرتبه‌ی اول است. ارتعاشی با دو برابر سرعت چرخش، مرتبه‌ی دوم، سه برابر مرتبه‌ی سوم و غیره است. این امر به ویژه برای تجزیه و تحلیل ماشین‌هایی که سرعت را تغییر می‌دهند مفید است، زیرا مرتبه‌ها حتی با تغییر فرکانس مطلق بر حسب هرتز یا CPM ثابت می‌مانند. به عنوان مثال، عدم تعادل همیشه در مرتبه‌ی اول خواهد بود، صرف نظر از سرعت دستگاه.

فرکانس چگونه تعیین می‌شود؟

فرکانس‌های موجود در یک سیگنال ارتعاشی با استفاده از ... شناسایی می‌شوند. تبدیل فوریه سریع (FFT)یک شتاب‌سنج یک سیگنال شکل موج زمانی خام را جمع‌آوری می‌کند و الگوریتم FFT این سیگنال را برای ایجاد یک طیف فرکانسی پردازش می‌کند. این طیف، نموداری است که به وضوح تمام فرکانس‌های منفرد تشکیل‌دهنده ارتعاش پیچیده را نمایش می‌دهد و به تحلیلگر اجازه می‌دهد تا پیک‌ها را شناسایی کرده و آنها را با منابع احتمالی خطا مطابقت دهد.

رابطه بین فرکانس، سرعت و شتاب

برای یک سطح معین از انرژی ارتعاشی، دامنه‌های جابجایی، سرعت و شتاب به شدت به فرکانس وابسته هستند. به همین دلیل است که واحدهای اندازه‌گیری مختلف برای محدوده‌های فرکانسی مختلف ترجیح داده می‌شوند:

• فرکانس‌های پایین: جابجایی بیشترین مقدار را دارد.
• فرکانس‌های میانی: سرعت بالاترین است.
• فرکانس‌های بالا: شتاب بالاترین است.

درک فرکانس، کلیدی است که پتانسیل تشخیصی آنالیز ارتعاش را آشکار می‌کند و داده‌های خام را به اطلاعات تعمیر و نگهداری قابل اجرا تبدیل می‌کند.

← بازگشت به فهرست اصلی