تحلیل ارتعاشات یک تکنیک کلیدی برای تشخیص وضعیت فنی ماشین‌آلات است. عیوب مختلف ماشین، الگوهای مشخصی را در طیف فرکانس ارتعاش ایجاد می‌کنند. با بررسی طیف فرکانس ارتعاشات ماشین (معمولاً از طریق تحلیل FFT)، می‌توان انواع نقص‌های خاص را شناسایی کرد. در زیر، دسته‌های رایج نقص (عدم تعادل، ناهمراستایی، لقی، نقص یاتاقان، نقص چرخ‌دنده) در جداول ارائه شده‌اند. هر جدول زیرانواع نقص را شرح می‌دهد، طیف ارتعاش معمول آنها، اجزای طیفی مشاهده شده، ویژگی‌های کلیدی شناسایی و یک نمودار طیفی توضیحی (به صورت SVG تعبیه شده است) را شرح می‌دهد. همه مراجع فرکانس از مضربی از سرعت چرخش استفاده می‌کنند (مثلاً "1×" = فرکانس یک بار در هر دور).
Imbalance
نوع نقص
شرح طیف
شرح مختصری از اجزای طیفی
ویژگی کلیدی
نمودار SVG
عدم تعادل استاتیک (یک هواپیما)
طیف تحت سلطه یک پیک واحد در سرعت چرخش اصلی (1× RPM) است. ارتعاش سینوسی است و در فرکانس‌های دیگر انرژی حداقلی دارد.
در درجه اول یک مؤلفه فرکانس چرخشی قوی ۱×. هارمونیک‌های بالاتر کم یا بدون هارمونیک (یک تُن خالص ۱×):.
دامنه بزرگ ۱× در تمام جهات شعاعی: ارتعاش در هر دو یاتاقان هم فاز است (هیچ اختلاف فازی بین دو انتها وجود ندارد):. تقریباً ۹۰ درجه تغییر فاز اغلب بین اندازه‌گیری‌های افقی و عمودی در همان یاتاقان مشاهده می‌شود:.
عدم تعادل دینامیکی (دو هواپیما/زوج)
طیف همچنین یک پیک فرکانسی غالب یک بار در هر دور (1×) را نشان می‌دهد:، مشابه عدم تعادل استاتیک. لرزش در سرعت چرخش است و اگر تنها مشکل عدم تعادل باشد، محتوای فرکانس بالاتر قابل توجهی وجود ندارد.
مولفه غالب ۱× دور در دقیقه (اغلب با "نوسان" یا لرزش روتور): هارمونیک‌های بالاتر معمولاً وجود ندارند، مگر اینکه خطاهای دیگری وجود داشته باشند.
۱× ارتعاش در هر یاتاقان خارج از فاز – حدود ۱۸۰ درجه اختلاف فاز بین ارتعاش در دو انتهای روتور وجود دارد: (نشان دهنده عدم تعادل کوپل). پیک قوی ۱× با این رابطه فاز، نشانه عدم تعادل دینامیکی است.
ناهم‌ترازی
نوع نقص
شرح طیف
شرح مختصری از اجزای طیفی
ویژگی کلیدی
نمودار SVG
ناهم‌ترازی موازی (شفت‌های افست)
طیف ارتعاش، انرژی بالایی را در سرعت پایه (1×) و هارمونیک‌های آن 2× و 3×، به ویژه در جهت شعاعی، نشان می‌دهد. معمولاً مؤلفه 1× با وجود ناهم‌ترازی غالب است که با یک مؤلفه قابل توجه 2× همراه است.
شامل پیک‌های قابل توجهی در فرکانس‌های چرخشی شفت ۱×، ۲× و ۳× است. این پیک‌ها عمدتاً در اندازه‌گیری‌های ارتعاش شعاعی (عمود بر شفت) ظاهر می‌شوند.
ارتعاشات بالای ۱× و ۲× در جهت شعاعی، نشان‌دهنده‌ی این موضوع هستند. اغلب اختلاف فاز ۱۸۰ درجه‌ای بین اندازه‌گیری‌های ارتعاشات شعاعی در دو طرف مقابل کوپلینگ مشاهده می‌شود که آن را از عدم تعادل محض متمایز می‌کند.
ناهم‌ترازی زاویه‌ای (شفت‌های شیب‌دار)
طیف فرکانسی، هارمونیک‌های قوی سرعت شفت را نشان می‌دهد، به ویژه یک مولفه برجسته سرعت دورانی ۲× علاوه بر ۱×: ارتعاش در ۱×، ۲× (و اغلب ۳×) ظاهر می‌شود، که ارتعاش محوری (در امتداد شفت) قابل توجه است.
پیک‌های قابل توجه در سرعت‌های ۱× و ۲× (و گاهی ۳×): مؤلفه ۲× اغلب به بزرگی یا بزرگتر از ۱× است. این فرکانس‌ها در طیف ارتعاش محوری (در امتداد محور دستگاه) مشخص می‌شوند:
دامنه هارمونیک دوم نسبتاً بالا (2×) در مقایسه با 1×، همراه با ارتعاش محوری قوی. اندازه‌گیری‌های محوری در هر دو طرف کوپلینگ 180 درجه اختلاف فاز دارند که نشانه‌ای از ناهم‌ترازی زاویه‌ای است.
سستی
نوع نقص
شرح طیف
شرح مختصری از اجزای طیفی
ویژگی کلیدی
نمودار SVG
شل‌شدگی مکانیکی (شل بودن قطعه)
این طیف غنی از هارمونیک‌های سرعت حرکت است. طیف وسیعی از مضرب‌های صحیح ۱× (از ۱× تا مرتبه‌های بالا مانند ~۱۰×) با دامنه‌های قابل توجه ظاهر می‌شوند. در موارد پیشرفته، فرکانس‌های زیر هارمونیک (مثلاً ۰.۵×) نیز ممکن است ظاهر شوند.
هارمونیک‌های چندگانه سرعت چرخش غالب هستند (1×، 2×، 3× ... تا حدود 10×). گاهی اوقات، اجزای فرکانس کسری (نیمه مرتبه) در 1/2×، 3/2× و غیره، می‌توانند به دلیل ضربات مکرر وجود داشته باشند.
یک «سری هارمونیک» متمایز از پیک‌ها در طیف - پیک‌های متعدد با فاصله مساوی در مضرب‌های صحیحی از فرکانس چرخش. این نشان دهنده قطعات شل یا نامناسب نصب شده است که باعث ضربات مکرر می‌شوند. وجود هارمونیک‌های زیاد (و احتمالاً زیرهارمونیک‌های نیم مرتبه) یک نشانه کلیدی است.
سستی سازه‌ای (شل بودن پایه/محل نصب)
طیف ارتعاش اغلب تحت سلطه یک یا دو برابر سرعت چرخش است. معمولاً یک پیک در 1× RPM و/یا یک پیک در 2× RPM در طیف ظاهر می‌شود. هارمونیک‌های بالاتر از 2× معمولاً در مقایسه با این هارمونیک‌های اساسی، دامنه بسیار کمتری دارند.
در درجه اول مولفه‌های فرکانس را در سرعت شفت ۱× و ۲× نشان می‌دهد. سایر هارمونیک‌ها (۳×، ۴× و غیره) عموماً وجود ندارند یا جزئی هستند. مولفه ۱× یا ۲× ممکن است بسته به ماهیت لقی (مثلاً یک ضربه در هر دور یا دو ضربه در هر دور) غالب باشد.
یک پیک بسیار بالای ۱× یا ۲× (یا هر دو) نسبت به بقیه طیف، نشان دهنده شل بودن تکیه‌گاه‌ها یا سازه است. اغلب اگر دستگاه به صورت شل نصب شده باشد، ارتعاش در جهت عمودی قوی‌تر است. یک یا دو پیک غالب مرتبه پایین با هارمونیک‌های بالاتر کم، مشخصه شل بودن سازه یا فونداسیون است.
طیف ارتعاش، مجموعه‌ای از پیک‌ها را نشان می‌دهد که مربوط به فرکانس نقص حلقه بیرونی و هارمونیک‌های آن است. این پیک‌ها معمولاً در فرکانس‌های بالاتر (نه مضرب صحیحی از چرخش شفت) هستند و هر بار که یک عنصر غلتشی از روی نقص حلقه بیرونی عبور می‌کند، نشان می‌دهند.
هارمونیک‌های متعددی از فرکانس عبور توپی حلقه بیرونی (BPFO) وجود دارد. معمولاً، ۸ تا ۱۰ هارمونیک BPFO را می‌توان در طیف برای یک خطای حلقه بیرونی قابل توجه مشاهده کرد. فاصله بین این پیک‌ها برابر با BPFO (فرکانس مشخصه تعیین شده توسط هندسه و سرعت یاتاقان) است.
یک رشته پیک مشخص در BPFO و هارمونیک‌های متوالی آن، نشانه‌ای از این مشکل است. وجود پیک‌های فرکانس بالای متعدد با فاصله مساوی (BPFO، 2×BPFO، 3×BPFO، …) به وضوح به نقص یاتاقان حلقه بیرونی اشاره دارد.
نقص در حلقه داخلی
طیف مربوط به یک خطای حلقه داخلی، چندین پیک برجسته در فرکانس خطای حلقه داخلی و هارمونیک‌های آن نشان می‌دهد. علاوه بر این، هر یک از این پیک‌های فرکانس خطا معمولاً با پیک‌های باند جانبی که در فرکانس سرعت کار (1×) قرار دارند، همراه هستند.
شامل هارمونیک‌های متعددی از فرکانس عبور توپی حلقه داخلی (BPFI)، اغلب در حدود ۸ تا ۱۰ هارمونیک، است. به طور مشخص، این پیک‌های BPFI توسط باندهای جانبی در ±۱× RPM مدوله می‌شوند - به این معنی که در کنار هر هارمونیک BPFI، پیک‌های جانبی کوچکتری ظاهر می‌شوند که از پیک اصلی با مقداری برابر با فرکانس چرخش شفت جدا می‌شوند.
نشانه بارز، وجود هارمونیک‌های فرکانس نقص حلقه داخلی (BPFI) با الگوی باند جانبی است. باندهای جانبی که با سرعت شفت در اطراف هارمونیک‌های BPFI قرار گرفته‌اند، نشان می‌دهند که نقص حلقه داخلی در هر دور چرخش یک بار بارگذاری می‌شود و این موضوع، وجود مشکل در حلقه داخلی را به جای حلقه خارجی تأیید می‌کند.
نقص عنصر غلتشی (توپ/غلتک)
نقص عنصر غلتشی (گوی یا غلتک) باعث ایجاد ارتعاش در فرکانس چرخش عنصر غلتشی و هارمونیک‌های آن می‌شود. طیف، مجموعه‌ای از پیک‌ها را نشان می‌دهد که مضرب صحیحی از سرعت شفت نیستند، بلکه مضرب‌هایی از فرکانس چرخش گوی/غلتک (BSF) هستند. یکی از این پیک‌های هارمونیک اغلب به طور قابل توجهی بزرگتر از بقیه است که نشان دهنده تعداد عناصر غلتشی آسیب دیده است.
پیک‌هایی در فرکانس اساسی نقص المان غلتشی (BSF) و هارمونیک‌های آن ظاهر می‌شوند. به عنوان مثال، BSF، 2×BSF، 3×BSF و غیره. نکته قابل توجه این است که الگوی دامنه این پیک‌ها می‌تواند تعداد المان‌های آسیب‌دیده را نشان دهد - به عنوان مثال، اگر هارمونیک دوم بزرگترین باشد، ممکن است نشان دهد که دو گوی/غلتک پوسته پوسته شده‌اند. اغلب، مقداری لرزش در فرکانس‌های خطای حلقه غلتشی همراه با این است، زیرا آسیب المان غلتشی معمولاً منجر به آسیب حلقه نیز می‌شود.
وجود مجموعه‌ای از پیک‌ها که فاصله‌شان با BSF (فرکانس چرخش المان یاتاقان) بیشتر از فاصله‌شان با فرکانس چرخش شفت است، نشان‌دهنده‌ی نقص المان غلتشی است. دامنه‌ی بسیار بالای هارمونیک Nام BSF اغلب نشان‌دهنده‌ی آسیب‌دیدگی N المان است (مثلاً، یک پیک بسیار بالای 2×BSF ممکن است نشان‌دهنده‌ی دو ساچمه با نقص باشد).
نقص قفس (قفس یاتاقان / FTF)
نقص قفس (جداکننده) در یک یاتاقان غلتشی باعث ارتعاش در فرکانس چرخشی قفس - فرکانس اساسی قطار (FTF) - و هارمونیک‌های آن می‌شود. این فرکانس‌ها معمولاً زیرسنکرون (زیر سرعت شفت) هستند. طیف، پیک‌هایی را در FTF، 2×FTF، 3×FTF و غیره نشان می‌دهد و اغلب به دلیل مدولاسیون، با فرکانس‌های دیگر یاتاقان نیز تداخل دارد.
پیک‌های فرکانس پایین مربوط به فرکانس چرخشی قفس (FTF) و مضرب‌های صحیحی از آن. برای مثال، اگر FTF ≈ 0.4× سرعت شفت باشد، ممکن است پیک‌هایی در ~0.4×، ~0.8×، ~1.2× و غیره مشاهده کنید. در بسیاری از موارد، نقص قفس با نقص‌های حلقه‌ای همزمان وجود دارد، بنابراین FTF ممکن است سیگنال‌های نقص حلقه‌ای را مدوله کند و فرکانس‌های مجموع/اختلاف (باندهای کناری در اطراف فرکانس‌های حلقه‌ای) تولید کند.
یک یا چند پیک زیرهارمونیک (زیر ۱×) که با نرخ چرخش قفس یاتاقان (FTF) همسو هستند، نشان دهنده مشکل قفس هستند. این اغلب در کنار سایر نشانه‌های عیب یاتاقان ظاهر می‌شود. نشانه اصلی، وجود FTF و هارمونیک‌های آن در طیف است که در غیر این صورت غیرمعمول است، مگر اینکه قفس دچار نقص شود.
خطاهای دنده
نوع نقص
شرح طیف
شرح مختصری از اجزای طیفی
ویژگی کلیدی
نمودار SVG
انحراف از مرکز چرخ‌دنده / خمیدگی محور
این خطا باعث مدولاسیون ارتعاش شبکه چرخ‌دنده می‌شود. در طیف، پیک فرکانس شبکه چرخ‌دنده (GMF) توسط پیک‌های باند جانبی احاطه شده است که در فرکانس چرخشی شفت چرخ‌دنده (1× دور در دقیقه چرخ‌دنده) قرار دارند. اغلب، ارتعاش 1× سرعت دوران خود چرخ‌دنده نیز به دلیل اثر شبه عدم تعادل ناشی از خروج از مرکز، افزایش می‌یابد.
افزایش قابل توجه دامنه در فرکانس مش چرخ‌دنده و هارمونیک‌های پایین‌تر آن (مثلاً ۱×، ۲×، ۳× GMF). باندهای جانبی واضحی در اطراف GMF (و گاهی اوقات در اطراف هارمونیک‌های آن) در فواصلی برابر با ۱× نرخ چرخش چرخ‌دنده آسیب‌دیده ظاهر می‌شوند. وجود این باندهای جانبی نشان دهنده مدولاسیون دامنه فرکانس مش توسط چرخش چرخ‌دنده است.
فرکانس درگیری چرخ‌دنده با نوارهای جانبی مشخص در فرکانس چرخ‌دنده ۱×، ویژگی بارز است. این الگوی نوار جانبی (قله‌هایی که به طور مساوی در اطراف GMF با سرعت چرخش فاصله دارند) قویاً نشان‌دهنده‌ی خروج از مرکز چرخ‌دنده یا خمیدگی شفت چرخ‌دنده است. علاوه بر این، ارتعاش اساسی چرخ‌دنده (۱×) ممکن است بیشتر از حد معمول باشد.
ساییدگی یا آسیب دندانه چرخ دنده
نقص‌های دندانه چرخ‌دنده (مانند دندانه‌های فرسوده یا شکسته) باعث افزایش ارتعاش در فرکانس شبکه چرخ‌دنده و هارمونیک‌های آن می‌شوند. طیف اغلب چندین پیک GMF (1×GMF، 2×GMF و غیره) با دامنه بالا را نشان می‌دهد. علاوه بر این، فرکانس‌های باند جانبی متعددی در اطراف این پیک‌های GMF ظاهر می‌شوند که با فرکانس چرخشی شفت فاصله دارند. در برخی موارد، تحریک فرکانس‌های طبیعی چرخ‌دنده (تشدیدها) با باندهای جانبی نیز قابل مشاهده است.
پیک‌های برجسته در فرکانس درگیری چرخ‌دنده (فرکانس درگیری دندانه) و هارمونیک‌های آن (برای مثال، 2×GMF). در اطراف هر هارمونیک اصلی GMF، پیک‌های باند جانبی وجود دارد که با 1× سرعت چرخش از هم جدا شده‌اند. تعداد و اندازه باندهای جانبی در اطراف اجزای GMF 1×، 2×، 3× با شدت آسیب دندانه افزایش می‌یابد. در موارد شدید، ممکن است پیک‌های اضافی مربوط به فرکانس‌های رزونانس چرخ‌دنده (با باندهای جانبی خود) ظاهر شوند.
هارمونیک‌های فرکانسی مش چرخ‌دنده با دامنه بالا و الگوهای باند جانبی متراکم، از ویژگی‌های بارز آن هستند. این نشان دهنده عبور نامنظم دندانه به دلیل سایش یا شکستگی دندانه است. یک چرخ‌دنده به شدت ساییده شده یا آسیب دیده، باندهای جانبی گسترده‌ای (در فواصل سرعت چرخ‌دنده ۱x) در اطراف پیک‌های فرکانس مش نشان می‌دهد که آن را از یک چرخ‌دنده سالم (که طیف تمیزتری متمرکز در GMF دارد) متمایز می‌کند.
FA 
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI
0 Comment