درک جابجایی ارتعاش

تعریف: جابجایی در ارتعاش چیست؟

جابجایی جابجایی، معیاری از کل مسافتی است که یک جسم مرتعش از موقعیت سکون (تعادل) خود حرکت می‌کند. این کمیت، میزان حرکت رفت و برگشتی یک جزء را تعیین می‌کند. جابجایی، به عنوان ساده‌ترین نمایش حرکت ارتعاشی، یک پارامتر اساسی در تحلیل ارتعاش، به ویژه برای کاربردهای فرکانس پایین و برای ارزیابی فواصل مکانیکی است.

چرا و چه زمانی باید جابجایی را اندازه‌گیری کرد؟

در حالی که سرعت رایج‌ترین پارامتر برای سلامت کلی دستگاه است، جابجایی در چندین سناریوی خاص و حیاتی، معیار ترجیحی است:

• تحلیل فرکانس پایین: انرژی ارتعاش در فرکانس‌های بسیار پایین متناسب با جابجایی است. برای ماشین‌آلات با سرعت کم (معمولاً کمتر از ۶۰۰ دور در دقیقه یا ۱۰ هرتز)، مانند فن‌های بزرگ، برج‌های خنک‌کننده و ماشین‌های کاغذ، جابجایی حساس‌ترین و نمایانگرترین شاخص شدت ارتعاش است.
• ارزیابی فواصل مجاز: جابجایی، اندازه‌گیری مستقیمی از حرکت فیزیکی یک قطعه را فراهم می‌کند. این امر برای تعیین اینکه آیا یک شفت چرخان دارای فضای کافی برای جلوگیری از سایش با اجزای ثابت مانند یاتاقان‌ها یا آب‌بندها است یا خیر، بسیار مهم است.
• انحراف سازه: هنگام تحلیل حرکت سازه‌هایی مانند پایه‌ها، قاب‌ها یا لوله‌کشی، از جابجایی برای درک شکل‌های مد و اطمینان از قرار گرفتن خیزها در محدوده طراحی استفاده می‌شود.
• بالانس روتورهای کم سرعت: در طول متعادل‌سازی روتورهای بزرگ و کند حرکت، اغلب از اندازه‌گیری‌های جابجایی برای تعیین میزان عدم تعادل استفاده می‌شود.

واحدها و اندازه‌گیری

واحدهای رایج

جابجایی ارتعاشی معمولاً با یکی از دو واحد زیر بیان می‌شود:

• میل‌ها: استاندارد صنعتی در ایالات متحده، که در آن ۱ میل برابر با یک هزارم اینچ (۰.۰۰۱ اینچ) است.
• میکرومتر (µm): واحد استاندارد SI، که در آن ۱ میکرومتر برابر با یک میلیونیم متر است. (۱ میل ≈ ۲۵.۴ میکرومتر).

جابجایی تقریباً همیشه با واحد اندازه‌گیری می‌شود. پیک تو پیک (Pk-Pk) واحدها، زیرا این مقدار نشان دهنده کل حرکت قطعه است که مهمترین عامل برای تجزیه و تحلیل فاصله است.

چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

جابجایی را می‌توان به چند روش اندازه‌گیری کرد:

1. پروب‌های مجاورتی: این رایج‌ترین روش برای اندازه‌گیری ارتعاش شفت است. یک پروب جریان گردابی غیرتماسی روی یک قطعه ثابت نصب می‌شود و فاصله متغیر بین نوک آن و شفت چرخان را اندازه‌گیری می‌کند. این روش مستقیماً جابجایی نسبی شفت را اندازه‌گیری می‌کند.
2. ادغام از شتاب‌سنج‌ها: یک شتاب‌سنج استاندارد، شتاب را اندازه‌گیری می‌کند. سیگنال آن را می‌توان یک بار به صورت الکترونیکی ادغام کرد تا سرعت و بار دوم برای جابجایی به دست آید. این یک ویژگی رایج در جمع‌آوری‌کننده‌های داده مدرن است، اما می‌تواند در فرکانس‌های بسیار پایین مستعد نویز و خطا باشد.
3. حسگرهای جابجایی لیزری: این حسگرهای غیرتماسی از پرتو لیزر برای اندازه‌گیری جابجایی با دقت بالا استفاده می‌کنند.

نقش جابجایی در تشخیص

اگرچه جابجایی زیاد در فرکانس چرخشی شفت (1X RPM) در یک ماشین با سرعت پایین اغلب به عدم تعادل اشاره دارد، اما قدرت تشخیصی اصلی آن از رابطه آن با سرعت و شتاب ناشی می‌شود. برای مقدار معینی از انرژی ارتعاش:

• در فرکانس‌های پایین، جابجایی بیشترین دامنه را خواهد داشت.
• در فرکانس‌های میان‌رده، سرعت بیشترین دامنه را خواهد داشت.
• در فرکانس‌های بالا، شتاب بیشترین دامنه را خواهد داشت.

به همین دلیل، تحلیلگران از جابجایی برای تمرکز بر پدیده‌های فرکانس پایین استفاده می‌کنند که ممکن است در طیف شتاب کاملاً نامرئی باشند. یک دستگاه می‌تواند تحت حرکت شدید و مخرب فرکانس پایین قرار گیرد که شتاب بسیار کمی ایجاد می‌کند، و جابجایی را به بخش مهمی از یک ابزار تشخیصی کامل تبدیل می‌کند.

← بازگشت به فهرست اصلی