تشخیص عیوب یاتاقان
عیوب یاتاقان نقصهای میکروسکوپی یا کلانمقیاسی هستند — ترکها، قشریشدگی یا حفرهها — در سطوح کاری یاتاقانهای عنصرغلتشی. از آنجایی که یاتاقانهای غلتشی برای بیشتر ماشینهای چرخان بنیادی هستند و یک نقطه شکست متکرر، تشخیص زودهنگام این نقصها یکی از کارهای با ارزش بالاتر در تحلیل ارتعاشاتاست. یک عیب یک ضربه متناوب و دورهای هربار که یک عنصرغلتشی از آن عبور میکند تولید میکند، و این دورهای بودن دقیقاً چیزی است که عیب را در طیف قابلمشاهده میکند تا قبل از اینکه یاتاقان گرمشود یا شنیدنی شود.
۱. ماهیت عیوب یاتاقان
یک یاتاقان عنصرغلتشی معمولی از چهار قسمت تشکیل شده است: مسیر بیرونی، مسیر داخلی، مجموعهای از توپها یا غلتکها، و قفسی که عناصر را با فاصلهیکسان نگه میدارد. یک عیب نقص در هر یک از این سطوح است. هنگامی که یک عنصرغلتشی از آن عبور میکند، تماس یک ضربه کوچک و تیز فرکانسبالا ایجاد میکند — یک "کلیک." یک کلیک واحد انرژی بسیار کمی دارد، اما ضربات در هر عبور تکرار میشوند و یک سیگنال بهشدت متناوب میسازند. تجزیهوتحلیل ارتعاش در انتخاب این نوع ضربات تکراری استثنایی است، به همین دلیل یاتاقان در حال تخریب میتواند ماهها زودتر نسبت به نقطه قفلشدن شناسایی شود.
۲. چهار فرکانس خطای اساسی
سنگ بنای تشخیص یاتاقان این است که برای هندسه یاتاقان و سرعت شافت معینشده، ضربات با نرخهای بسیار خاص و قابلپیشبینی رخ میدهند. اینها فرکانسهای خطای یاتاقان are:
- بی پی اف او (تکرار گذر توپ، مسیر خارجی): سرعتی که اجزای غلتشی در یک نقطه از مسیر خارجی ثابت گذر میکنند. این یکی از رایجترین فرکانسهای عیب یاتاقان است که مشاهده میشود.
- بی پی اف آی (تکرار گذر توپ، مسیر درونی): سرعتی که اجزای غلتشی در یک نقطه از مسیر درونی گذر میکنند. زیرا مسیر درونی با شافت میچرخد، BPFI از BPFO بیشتر است.
- بی اس اف (تکرار چرخش توپ): فرکانسی که یک جزء غلتشی حول محور خود میچرخد. یک عیب BSF اغلب انرژی را دو برابر این سرعت نشان میدهد، زیرا ترک در هر دوران جزء هر دو مسیر را ضربه میزند.
- اف تی اف (فرکانس قطار بنیادی): فرکانس چرخشی قفس یا «قطار». این یک فرکانس بسیار پایین است، معمولاً کمتر از 0.5X سرعت کارکرد.
این نرخها به هندسه یاتاقان بستگی دارند — قطر گام، قطر جزء غلتشی، زاویه تماس و تعداد اجزا — همراه با سرعت شافت. نرمافزار ارتعاش معمولاً یک پایگاهداده بزرگ یاتاقان را حمل میکند و آنها را خودکار محاسبه میکند، و آنها را میتوان مستقیماً با آن محاسبه کرد ماشینحساب فرکانس نقص بلبرینگ هنگامی که شماره قطعه یاتاقان یا ابعاد آن شناخته شده است.
۳. چگونگی ظاهر شدن عیوب یاتاقان در طیف
یک عیب در حال توسعه الگویی مشخصه را در طیف FFT:
- قلههای فرکانس بالا: فرکانس عیب خود (برای مثال BPFO) بهعنوان قلهای در بالای محدوده فرکانسی ظاهر میشود، دور از قلههای چرخشی کمرتبه.
- هارمونیکها: ماهیت تیز و ضربهای تأثیرات معمولاً چندین هارمونیک — مضاعفهای دقیق — از فرکانس عیب تولید میکند، و یک رشته طویل از آنها نشاندهنده یک ترک کاملاً توسعهیافته است.
- باندهای کناری: این نشانگر تشخیصی بحرانی است. قله فرکانس عیب معمولاً با نوارهای جانبی در فاصله 1X سرعت کار احاطه شده است. قله BPFO با نوارهای جانبی 1X یک امضای مسیر خارجی کلاسیک است، در حالی که یک عیب مسیر درونی (BPFI) تقریباً همیشه نوارهای جانبی 1X را حمل میکند زیرا ترک چرخشی در و بیرون از منطقه بار یاتاقان یک بار در هر دوران حرکت میکند، قدرت تأثیر را مدوله میکند.
در اولین مراحل این قلهها کوچک هستند و بهراحتی در کف نویز طیف دفن میشوند، به همین دلیل معمولاً یک تکنیک تشخیص تخصصی بهکار میرود.
4. تحلیل پوشش برای تشخیص زودرس
تحلیل پوششی، همچنین تغییر مدولاسیون نامیده میشود، قویترین روش برای شناسایی عیوب یاتاقان در مراحل اولیه است. این یک تکنیک پردازش سیگنال است که فیلترهای باندپاس ارتعاش فرکانس پایین، انرژیبالا را از منابع مانند عدم تعادل and ناهمترازی، سپس تنها بر تأثیرات فرکانس بالا، انرژیپایین که ترک تولید میکند تمرکز میکند. تأثیرات تکراری فرکانسهای طبیعی ساختار را تحریک میکنند، و پردازش پوشش نرخ تکرار این تحریک را استخراج میکند.
The resulting طیف پوششی فرکانسهای عیب یاتاقان و هارمونیکهای آنها را بهوضوح در برابر پسزمینه کمی نمایش میدهد. این اجازه میدهد شناسایی را ماهها — گاهی سالها — قبل از اینکه یاتاقان در غیر این صورت شکست بخورد، زمان سرشناسی را فراهم میکند که تعویض برنامهریزیشده را به جای خرابی اضطراری ممکن میسازد.
۵. تایید تشخیص در محل
تشخیص دقیق یاتاقان بر مبنای تطابق پیکهای اندازهگیریشده با فرکانسهای ایراد محاسبهشده و تایید الگوی باند کناری مورد انتظار استوار است، بهترین حالت با پشتیبانی از طیف پوشش و رونددرونی واضح در اندازهگیریهای متوالی. یک دستگاه قابل حمل دوکانال مثل بالانس-1a امکان اندازهگیری طیف را برای مهندس فراهم میکند تا بتواند در ماشین خود با دوران عملیاتی نمونهبرداری کند، بنابراین یک ایراد یاتاقان مظنون را میتوان در محل و برای فرکانسهای پیشبینیشده بررسی کرد. همچنین شایسته است از موارد مشابه اجتناب کنید: نقصهای ساختاری سستی و نقصهای المانهای غلتشی هر دو میتوانند انرژی گسترده را افزایش دهند، اما فقط یک ایراد یاتاقان واقعی با خانوادههای BPFO، BPFI، BSF یا FTF تطابق دارد.
