Kiihtyvyyden ymmärtäminen värähtelyanalyysissä
Kiihtyvyys on esineen nopeuden muutosnopeus ajan suhteen. värähtelyanalyysi se on yksi kolmesta keskeisestä mittausparametrista, joka kuvaa, kuinka nopeasti nopeus värähtelevän komponentin tila muuttuu. Missä siirtymä liike on se, kuinka pitkälle kappale liikkuu, ja nopeus kertoo, kuinka nopeasti se liikkuu; kiihtyvyys puolestaan on mitta kappaleeseen vaikuttavista voimista — minkä vuoksi se reagoi erittäin herkästi korkeataajuisiin tapahtumiin, kuten iskuihin ja äkillisiin liikkeen muutoksiin.
1. Määritelmä: Mikä on tärinän kiihtyvyys?
Matemaattisesti kiihtyvyys on nopeuden ensimmäinen aikaderivaatta ja siirtymän toinen derivaatta. Kun kyseessä on kappale, joka värähtelee sinimuotoisesti taajuudella f, kiihtyvyyden amplitudi on kiinteän siirtymän ollessa vakio verrannollinen taajuuden neliöön – taajuuden kaksinkertaistuminen nelinkertaistaa kiihtyvyyden. Juuri tämä seikka selittää, miksi kiihtyvyys on luonnollinen mittari nopeille ja jyrkille tapahtumille: mitä suurempi vian taajuussisältö on, sitä selvemmin se erottuu kiihtyvyyssignaalissa. Se on myös syy siihen, miksi analyytikko valitsee kiihtyvyyden, kun tutkittavat ilmiöt sijoittuvat kilohertsien alueelle eivätkä lähelle ajonopeutta.
2. Miksi kiihtyvyyden mittaaminen on tärkeää?
Kiihtyvyyden mittaaminen on keskeistä perusteellisen kunnonvalvonta ohjelma, koska se on erityisen tehokas havaitsemaan virheitä, jotka lievemmillä asetuksilla saattaisivat jäädä huomaamatta. Sen merkitys perustuu muutamaan avaintekijään:
- Korkeataajuinen vikojen havaitseminen: Kiihtyvyys reagoi luonnostaan herkästi korkeataajuisiin tärinöihin, minkä vuoksi se on ihanteellinen parametri rullalaakereiden vaurioiden varhaisvaiheen havaitsemiseen, hammaspyörien välisten ongelmien tunnistamiseen sekä siipien ohikulun aiheuttaman värähtelyn mittaamiseen, sillä nämä kaikki ilmiöt säteilevät energiaa taajuusspektrin korkeilla taajuuksilla.
- Suora yhteys voimaan: Newtonin toisen lain (voima = massa × kiihtyvyys) mukaan kiihtyvyys on suoraan verrannollinen koneen sisällä vaikuttaviin dynaamisiin voimiin. Kiihtyvyyden mittaaminen antaa siten suoran käsityksen voimista, jotka aiheuttavat rasitusta ja väsymys in components.
- Laaja dynaaminen alue: Sen mittaamiseen käytettävät kiihtyvyysanturit kattavat erittäin laajan taajuus- ja amplitudialueen, minkä ansiosta ne soveltuvat monenlaisiin konetyyppeihin ja nopeuksiin.
3. Yksiköt ja mittaaminen
Yhteiset yksiköt
Tärinän kiihtyvyys ilmaistaan yleensä jommassakummassa seuraavista yksiköistä:
- g: yksikkö, joka perustuu maan painovoiman kiihtyvyyteen, jossa 1 g ≈ 9,81 m/s². g on suosittu, koska se antaa yhdenmukaisen ja intuitiivisen käsityksen siitä, kuinka voimakkaasti osaa ravistellaan.
- m/s² (tai mm/s²): SI-yksikkö, metriä sekunnissa neliö, jota suositellaan käytettäväksi virallisissa raporteissa ja laskelmissa.
On syytä täsmentää, onko kyseessä huippuarvo, todellinen huippuarvo vai RMS, sillä sama tärinä voidaan ilmaista kolmella eri tavalla. Juuri tämä – eli g:n, m/s²:n ja niiden nopeus- tai siirtymäekvivalenttien välinen muuntaminen tietyllä taajuudella – on juuri se, mitä Tärinän kiihtyvyyden laskin on tarkoitettu.
Miten se mitataan?
Kiihtyvyyttä mitataan lähes poikkeuksetta kiihtyvyysanturi — anturi, joka muuntaa tärinän mekaanisen voiman suhteelliseksi sähköiseksi signaaliksi. pietsosähköinen kiihtyvyysanturi on teollisuuden kunnonvalvonnassa yleisimmin käytetty tyyppi, jota arvostetaan sen kestävyyden, tarkkuuden sekä laajan ja tasaisen taajuusvasteen vuoksi. Sen lähtösignaalia voidaan analysoida suoraan tai elektronisen integrointi, joka esitetään sen sijaan nopeutena tai siirtymänä.
4. Käytännön sovellukset diagnostiikassa
Päivittäisessä vianmäärityksessä kiihtyvyystiedot auttavat paikantamaan tarkat ongelmat:
- Laakerin viat: laakereiden, rullien ja kuulien mikroskooppiset viat aiheuttavat pieniä, korkeataajuisia iskupiikkejä. Kiihtyvyysmittaukset — etenkin yhdistettynä verhokäyräanalyysi niiden demoduloimiseksi — ovat tärkein keino havaita nämä viat mahdollisimman varhaisessa, parhaiten korjattavissa olevassa vaiheessa, usein seuraamalla laakerivikataajuudet.
- Vaihteiston analyysi: hampaiden yhteenkosketuksesta syntyvä korkeataajuinen komponentti sekä murtuneiden tai lohkeilleiden hampaiden aiheuttamat iskut näkyvät selvästi kiihtyvyysspektrissä, usein juuri hammaspyörien välisen taajuus ja sen sivukaistat.
- Suurnopeuskoneet: turbiinien ja suurinopeuksisten kompressorien osalta hallitsevat taajuudet sijoittuvat juuri siihen taajuusalueeseen, jossa kiihtyvyys on herkintä, joten tämä on usein ensisijainen kokonaismittausmenetelmä.
Juuri tämä monipuolisuus mahdollistaa sen, että kannettava kaksikanavainen laite, kuten Balanset-1A toimii sekä tasapainotus- että diagnoosivälineenä: se kerää kiihtyvyystietoja antureiltaan, laskee niistä nopeuden vakavuustarkistuksia varten ISO 20816 (nykyaikainen korvaaja standardille ISO 10816) ja käyttää samoja kanavia mittaamaan 1× amplitudia ja vaihetta kentän tasapainottamista varten.
5. Suhde nopeuteen ja siirtymään
Siirtymä, nopeus ja kiihtyvyys liittyvät toisiinsa matemaattisesti integraalin ja differentiaalin avulla. Yksinkertaisen sinimuotoisen värähtelyn tapauksessa nopeus on kiihtyvyyden integraali ja siirtymä on nopeuden integraali; toisin sanoen, differentiation liikkuu päinvastaiseen suuntaan. Käytännön seurauksena on, että samalla värähtelyenergialla kiihtyvyysamplitudit ovat luonnollisesti suurimmat korkeilla taajuuksilla, kun taas siirtymäamplitudit hallitsevat matalilla taajuuksilla – nopeuden ollessa näiden välissä ja pysyen suhteellisen tasaisena keskitaajuusalueella. Juuri tästä syystä analyytikot valitsevat parametrin, joka sopii parhaiten odotetun vian taajuusalueeseen: siirtymä hitaalle akselin liikkeelle, nopeus koneiston yleiselle kunnolle ja kiihtyvyys laakereiden ja hammaspyörien nopeille, voiman aiheuttamille tapahtumille.
