درک باندهای جانبی در تحلیل ارتعاشات

تعریف: باندهای جانبی چیستند؟

باندهای کناری پیک‌های فرکانسی کوچکی هستند که در طیف FFT در فواصل مساوی در دو طرف یک فرکانس مرکزی بزرگتر، که به عنوان ... شناخته می‌شود، ظاهر می‌شوند. فرکانس حاملوجود نوارهای جانبی نشانه قطعی ... است. مدولاسیون— شرایطی که یک فرکانس روی فرکانس دیگر «نقش» (imprinted) می‌شود. فاصله باندهای جانبی برابر با فرکانس سیگنال مدوله‌کننده است. باندهای جانبی یکی از قدرتمندترین و قطعی‌ترین ابزارهای تشخیصی در تحلیل ارتعاشات، به ویژه برای تشخیص خطای گیربکس و یاتاقان هستند.

باندهای جانبی چگونه تولید می‌شوند؟

باندهای جانبی زمانی ایجاد می‌شوند که دامنه سیگنال ارتعاشی اولیه (حامل) در طول زمان توسط یک سیگنال دوم و کندتر (مدولاتور) تغییر کند. یک مثال کلاسیک، دندانه معیوب چرخ‌دنده است:

• The فرکانس مش دنده (GMF) فرکانس حامل است. این فرکانس بالایی است که توسط درگیری طبیعی دندانه‌های چرخ‌دنده ایجاد می‌شود.
• یک دندانه ترک خورده روی آن چرخ دنده، ضربه ای با یک دور چرخش ایجاد می کند. این ضربه، هر بار که دندانه معیوب وارد درگیری می شود، دامنه سیگنال GMF را تعدیل یا تغییر می دهد.
• The سرعت چرخشی فرکانس مدولاسیون دنده است.

نتیجه در طیف FFT یک پیک بزرگ در GMF (حامل) با پیک‌های باند جانبی کوچک‌تر در دو طرف است که با سرعت چرخش چرخ‌دنده فاصله دارند. این الگو قطعاً ثابت می‌کند که یک خطا وجود دارد و در آن چرخ‌دنده خاص قرار دارد.

فرمول این است: فرکانس باند جانبی = فرکانس حامل ± (n × فرکانس مدولاسیون)که در آن n=1, 2, 3…

کاربردهای کلیدی در تشخیص ماشین

۱. عیب‌یابی گیربکس

این کاربرد اصلی برای تحلیل باند جانبی است.

• نوارهای جانبی اطراف GMF: اگر نوارهای جانبی که با سرعت دورانی یک چرخ‌دنده فاصله دارند، در اطراف GMF آن ظاهر شوند، نشان‌دهنده‌ی وجود عیب در آن چرخ‌دنده است (مثلاً ترک خوردگی دندانه، ساییدگی دندانه یا خروج از مرکز).
• باندهای کناری اطراف هارمونیک‌های GMF: خطاهای شدید اغلب باندهای جانبی را در اطراف GMF 2x و 3x نیز ایجاد می‌کنند.
• فراوانی دندان شکاری: در مجموعه‌های چرخ‌دنده پیچیده، نوارهای جانبی غیرصحیح خاص می‌توانند عیوبی را که فقط زمانی رخ می‌دهند که دو دندانه خاص در چرخ‌دنده‌های مختلف با هم تماس پیدا کنند، مشخص کنند.

۲. عیب‌یابی یاتاقان‌های غلتشی

نوارهای کناری همچنین برای تأیید عیوب یاتاقان، به ویژه عیوب حلقه داخلی، بسیار مهم هستند.

• نقصی روی نژاد داخلی در حال چرخش است و با حرکت به داخل و خارج از ناحیه بار یاتاقان، دامنه ضرباتی که ایجاد می‌کند تغییر خواهد کرد.
• این باعث مدولاسیون دامنه فرکانس خطای حلقه داخلی (BPFI) می‌شود.
• طیف حاصل، یک پیک در BPFI با نوارهای کناری با فاصله ۱ برابر سرعت چرخش شفتدیدن این الگو، نشانگر بسیار مطمئنی از یک نقص نژادی درونی است.

۳. عیب‌یابی موتور الکتریکی

مشکلات مربوط به میله‌های روتور در یک موتور القایی AC می‌تواند باعث ایجاد نوارهای جانبی در اطراف پیک سرعت کاری ۱x شود. این نوارهای جانبی در فاصله ... قرار دارند. فرکانس عبور قطبکه برابر با فرکانس لغزش موتور ضربدر تعداد قطب‌های موتور است.

ملاحظات تحلیل

برای استفاده مؤثر از تحلیل باند جانبی، داده‌های با کیفیت بالا ضروری است:

• وضوح بالا: برای اینکه بتوان پیک‌های باند جانبی را به وضوح دید و فاصله آنها را به طور دقیق اندازه‌گیری کرد، به یک تبدیل فوریه سریع با وضوح بالا (مثلاً ۳۲۰۰ یا ۶۴۰۰ خط) نیاز است. با وضوح پایین، باندهای جانبی به همراه پیک حامل «لکه‌دار» می‌شوند.

– پرطرفدار: تعداد و دامنه باندهای جانبی شاخص خوبی برای شدت خطا هستند. با بدتر شدن یک خطا، باندهای جانبی بیشتری ظاهر می‌شوند و دامنه آنها افزایش می‌یابد.

• زوم FFT: این عملکرد در یک تحلیلگر داده به تحلیلگر اجازه می‌دهد تا با وضوح بسیار بالا روی یک محدوده فرکانسی خاص «بزرگنمایی» کند تا وجود و فاصله باندهای جانبی را تأیید کند.

وقتی یک تحلیلگر یک الگوی باند جانبی واضح پیدا می‌کند، اطمینان تشخیص عیب را از «ممکن» به «بسیار محتمل» افزایش می‌دهد.

← بازگشت به فهرست اصلی