درک زیرهارمونیک‌ها

۱. تعریف: ساب‌هارمونیک چیست؟

آ زیرهارمونیک یک مولفه فرکانس در یک است لرزش طیف که در کسر صحیحی از فرکانس نیروی اساسی رخ می‌دهد. در تحلیل ماشین‌آلات، آن فرکانس اساسی تقریباً همیشه سرعت دویدن (1X).

زیرهارمونیک‌ها در فرکانس‌هایی مانند ۱/۲X، ۱/۳X، ۱/۴X و غیره ظاهر می‌شوند و به آنها زیرهارمونیک نیز گفته می‌شود. زیرهمزمان ارتعاشات به این دلیل که در فرکانسی پایین‌تر از سرعت سنکرون اصلی (1X) رخ می‌دهند. وجود یک سری از زیرهارمونیک‌ها (مثلاً 1/2X، 3/2X، 5/2X) نشانه کلاسیک انواع خاصی از خطاهای ماشین است.

۲. علل اصلی ساب هارمونیک‌ها

زیرهارمونیک‌ها به اندازه هارمونیک‌ها (2X، 3X) رایج نیستند، اما وقتی ظاهر می‌شوند، اغلب نشانگر قوی یکی از مشکلات زیر هستند:

الف) شل‌شدگی مکانیکی

این شایع‌ترین علت زیرهارمونیک‌ها، به ویژه مولفه ۱/۲X است. وقتی یک مولفه شل باشد، مانند یاتاقان در محفظه‌اش یا پیچ نصب شل، می‌تواند یک اثر «جهش» یا «تکان خوردن» غیرخطی ایجاد کند. این نوع ضربه می‌تواند سیستم را به گونه‌ای تحریک کند که با فرکانسی معادل نصف فرکانس نیروی اصلی (۱X) پاسخ دهد.

طیفی که یک پیک ۱X را نشان می‌دهد که با مجموعه‌ای از زیرهارمونیک‌ها در ۱/۲X، ۳/۲X (۱.۵X)، ۵/۲X (۲.۵X) و غیره همراه است، نشانه‌ی بارزی از شل بودن شدید ساختاری است. این شل بودن امکان ضرباتی را فراهم می‌کند که عملاً هر یک دور در میان چرخش شفت رخ می‌دهند و خانواده‌ی پیک‌های ۱/۲X را ایجاد می‌کنند.

ب) ناپایداری یاتاقان ژورنال

در ماشین‌هایی که یاتاقان‌های لایه سیال یا یاتاقان‌های ژورنال دارند، زیرهارمونیک‌ها شاخص مهمی از ناپایداری‌های لایه روغن هستند. اینها ارتعاشات خود-تحریک هستند که از دینامیک گوه روغن که شفت را نگه می‌دارد، ناشی می‌شوند.

• چرخش روغن: این پدیده معمولاً در فرکانسی بین 0.42X و 0.48X سرعت چرخش رخ می‌دهد. این پدیده ناشی از شروع چرخش (چرخش) خود لایه روغن در داخل فضای خالی یاتاقان و هل دادن شفت به اطراف است. این پدیده اغلب یک پیک قوی و مشخص زیر 0.5X است.
• همزن روغنی: این نوع شدیدتری از ناپایداری است که زمانی رخ می‌دهد که فرکانس چرخش روغن با اولین فرکانس طبیعی روتور همزمان شود (سرعت بحرانی). وقتی این اتفاق می‌افتد، ارتعاش می‌تواند بسیار شدید و مخرب شود. فرکانس روی فرکانس طبیعی «قفل» می‌شود و حتی اگر سرعت دستگاه افزایش یابد، تغییر نخواهد کرد.

ج) سایر علل

• مشکلات تسمه نقاله: یک تسمه فرسوده یا آسیب‌دیده گاهی اوقات می‌تواند فرکانس‌های زیر هارمونیک مربوط به سرعت چرخش تسمه ایجاد کند، که معمولاً کمتر از سرعت محرک یا پولی متحرک است.
• فرکانس‌های عبور تیغه یا پره: در برخی موارد با پمپ‌ها یا فن‌ها، پیک‌های زیرسنکرون می‌توانند مربوط به تلاطم جریان یا شرایط واماندگی چرخشی باشند که ممکن است کسری دقیق از ۱X نباشند، اما همچنان پایین‌تر از سرعت کارکرد هستند.

۳. تحلیل و تأیید

وقتی زیرهارمونیک‌ها در یک طیف مشاهده می‌شوند، شناسایی فرکانس دقیق بسیار مهم است. یک پیک دقیقاً در 0.50X به احتمال زیاد مربوط به لقی است. یک پیک در 0.47X تقریباً مطمئناً مربوط به چرخش روغن است. وجود یک سری کامل (1/2X، 3/2X و غیره) قویاً لقی را تأیید می‌کند.

تجزیه و تحلیل شکل موج زمانی همچنین می‌تواند مفید باشد. شل بودن اغلب شواهدی از ضربه یا برش را نشان می‌دهد، در حالی که چرخش روغن ممکن است به عنوان یک سیگنال تعدیل‌کننده پیچیده‌تر ظاهر شود.

← بازگشت به فهرست اصلی