Kiihtyvyyden ymmärtäminen värähtelyanalyysissä

Määritelmä: Mikä on värähtelyn kiihtyvyys?

Kiihtyvyys on kappaleen nopeuden muutosnopeus ajan suhteen. Värähtelyanalyysin yhteydessä se on perustavanlaatuinen mittaus, joka määrittää, kuinka nopeasti värähtelevän komponentin nopeus muuttuu. Siirtymä mittaa, kuinka pitkälle osa liikkuu, ja nopeus mittaa kuinka nopeasti se liikkuu, kun taas kiihtyvyys keskittyy osaan vaikuttaviin voimiin, mikä tekee siitä erityisen herkän korkeataajuisille tapahtumille, kuten iskuille ja äkillisille liikkeen muutoksille.

Miksi kiihtyvyyden mittaaminen on tärkeää?

Kiihtyvyyden mittaaminen on ratkaisevan tärkeää kattavan kunnonvalvontaohjelman kannalta, koska se havaitsee erinomaisesti tietyntyyppisiä konevikoja, jotka muut mittaukset saattaisivat jäädä huomaamatta. Sen merkitys johtuu useista keskeisistä tekijöistä:

• Korkeataajuisten vikojen havaitseminen: Kiihtyvyys on luonnostaan herkempi korkeataajuisille värähtelyille. Tämä tekee siitä ihanteellisen parametrin vierintälaakereiden vikojen varhaisvaiheen havaitsemiseen, hammaspyöräkytkentöihin ja lapojen ylitystaajuuksiin, koska nämä ilmiöt tyypillisesti aiheuttavat korkeataajuista värähtelyä.
• Suora suhde voimaan: Newtonin toisen lain (voima = massa × kiihtyvyys) mukaan kiihtyvyys on suoraan verrannollinen koneen sisällä vaikuttaviin dynaamisiin voimiin. Kiihtyvyyden mittaaminen antaa suoran käsityksen voimista, jotka aiheuttavat komponentteihin rasitusta ja väsymistä.
• Laaja dynaaminen alue: Kiihtyvyysanturit, kiihtyvyyden mittaamiseen käytettävät anturit, voivat kattaa erittäin laajan taajuus- ja amplitudialueen, mikä tekee niistä monipuolisia erityyppisten koneiden valvontaan.

Yksiköt ja mittaukset

Yhteiset yksiköt

Tärinän kiihtyvyys ilmaistaan tyypillisesti yhdellä kahdesta yksiköstä:

• g: Dimensioton yksikkö, joka edustaa Maan painovoiman aiheuttamaa kiihtyvyyttä. 1 g on noin 9,81 m/s². 'g':n käyttö on yleistä, koska se tarjoaa standardoidun ja suhteellisen mitan tärinän voimakkuudelle.
• m/s² (tai mm/s²): Kiihtyvyyden SI-standardiyksikkö (metriä sekunnissa neliössä).

Miten se mitataan?

Kiihtyvyyttä mitataan lähes yksinomaan käyttämällä kiihtyvyysanturiTämä on muunnin, joka muuntaa värähtelyn mekaanisen voiman verrannolliseksi sähköiseksi signaaliksi. Pietsosähköiset kiihtyvyysanturit ovat yleisin teollisuuden kunnonvalvonnassa käytetty tyyppi niiden kestävyyden, tarkkuuden ja laajan taajuusvasteen ansiosta.

Käytännön sovellukset diagnostiikassa

Diagnostiikassa kiihtyvyystietoja käytetään tiettyjen ongelmien tunnistamiseen:

• Laakeriviat: Laakeripyöriin, rulliin tai kuuliin kohdistuvien mikroskooppisten vikojen aiheuttamat iskut luovat pieniä, korkeataajuisia piikkejä. Kiihtyvyysmittaukset, erityisesti yhdistettynä tekniikoihin, kuten Kirjekuorianalyysiovat ensisijainen menetelmä näiden vikojen havaitsemiseksi niiden varhaisimmassa vaiheessa.
• Vaihteiston analyysi: Hammaspyörien hampaiden kytkeytymisestä johtuvat korkeataajuiset värähtelyt sekä haljenneiden tai rikkoutuneiden hampaiden iskut näkyvät selvästi kiihtyvyysspektrissä.
• Suurnopeuskoneet: Turbiinien ja suurnopeuksisten kompressorien kaltaisissa laitteissa kiihtyvyys on usein ensisijainen kokonaisvärähtelyn mittausmenetelmä, koska hallitsevat taajuudet sijoittuvat alueelle, jolla se on herkin parametri.

Suhde nopeuteen ja tilavuuteen

Siirtymä, nopeus ja kiihtyvyys liittyvät matemaattisesti toisiinsa integroinnin ja derivoinnin avulla. Yksinkertaiselle sinimuotoiselle värähtelylle:

• Nopeus on kiihtyvyyden integraali.
• Siirtymä on nopeuden integraali.

Tämä tarkoittaa, että samalla värähtelyenergian määrällä kiihtyvyysamplitudit ovat luonnostaan suurempia korkeilla taajuuksilla, kun taas siirtymäamplitudit ovat suurempia matalilla taajuuksilla. Tästä syystä analyytikot valitsevat mittausparametrin, joka parhaiten sopii odotetun vian taajuusalueelle.

← Takaisin päähakemistoon