Laakerivikojen diagnosointi
Laakeriviat ovat mikroskooppisia tai makroskooppisia vikoja - halkeamia, lohkeamia tai kuoppia - vierintäelementtilaakerin työpinnoilla. Koska vierintälaakerit ovat perustavanlaatuisia useimmissa pyörivissä koneissa ja usein vikaantuvat, näiden vikojen varhainen havaitseminen on yksi arvokkaimmista tehtävistä. värähtelyanalyysi. Vika aiheuttaa toistuvan, jaksottaisen iskun joka kerta, kun vierivä elementti vierii sen yli, ja juuri tämä jaksottaisuus tekee viasta näkyvän. spektri kauan ennen kuin laakeri ylikuumenee tai tulee kuultavaksi.
1. Laakerivikojen luonne
Tyypillinen vierintäelementtilaakeri koostuu neljästä osasta: ulkorenkaasta, sisärenkaasta, kuulien tai rullien joukosta ja häkistä, joka pitää elementit tasaisesti toisistaan erillään. Vika on vaurio missä tahansa näistä pinnoista. Kun vierintäelementti kulkee sen yli, kosketuksesta syntyy pieni, terävä, korkeataajuinen isku “naksahdus”. Yksittäinen naksahdus sisältää hyvin vähän energiaa, mutta iskut toistuvat jokaisella kulkukerralla, jolloin muodostuu voimakkaasti jaksollinen signaali. Värähtelyanalyysi on poikkeuksellisen hyvä havaitsemaan tällaiset toistuvat iskut, minkä vuoksi heikkenevä laakeri voidaan havaita kuukausia etukäteen eikä vasta silloin, kun laakeri kiinnijuuttuu.
2. Neljä perusvikataajuutta
Laakeridiagnostiikan kulmakivi on se, että tietyn laakerigeometrian ja akselin nopeuden osalta iskut tapahtuvat hyvin tarkoin määritellyllä, ennustettavalla taajuudella. Nämä laakerivikataajuudet ovat:
- BPFO (Kuulan ohitustaajuus, ulkokehä): nopeus, jolla vierintäelimet kulkevat yhden pisteen ohi paikallaan olevan ulkorenkaan kohdalla. Se on yleisimmin havaittu laakerivikataajuus.
- BPFI (Kuulan ohitustaajuus, sisäkehä): nopeus, jolla elementit kulkevat sisärenkaan pisteen ohi. Koska sisärengas pyörii akselin mukana, BPFI on suurempi kuin BPFO.
- BSF (Pallon pyörimisfrekvenssi): taajuus, jolla vierintäelementti pyörii oman akselinsa ympäri. BSF-virhe osoittaa usein energiaa kaksinkertaisella taajuudella, koska virhe osuu molempiin renkaisiin elementin jokaisella kierroksella.
- FTF (Häkin perustaajuus): häkin tai “junan” pyörimisfrekvenssi. Se on hyvin matala taajuus, tyypillisesti alle 0,5-kertainen. käyntinopeus.
Nämä nopeudet riippuvat laakerin geometriasta - jakohalkaisija, vierintäelementtien halkaisija, kosketuskulma ja elementtien lukumäärä - sekä akselin nopeudesta. Värähtelyohjelmistoissa on yleensä laaja laakeritietokanta, ja ne laskevat ne automaattisesti, ja ne voidaan laskea suoraan käyttämällä laakerivian esiintymistiheyden laskin kun laakerin osanumero tai mitat ovat tiedossa.
3. Miten laakeriviat näkyvät spektrissä
Kehittyvä vika jättää tyypillisen kuvion FFT-spektri:
- Korkean taajuuden piikit: itse vikataajuus (esimerkiksi BPFO) näkyy piikkinä selvästi ylempänä taajuusalueella, kaukana matalan asteen pyörimispiikeistä.
- Harmoniat: iskujen terävä, impulssimainen luonne tuottaa yleensä useita harmonisia yliaaltoja - täsmällisiä monikertoja - vikataajuudesta, ja niiden pitkä sarja osoittaa hyvin kehittynyttä vikaa.
- Sivunauhat: tämä on kriittinen diagnostinen tunniste. Vikataajuushuippua reunustavat tyypillisesti sivukaistat, joiden väli on 1X ajonopeus. BPFO-huippu, jossa on 1X-sivukaistoja, on klassinen ulkorenkaan merkki, kun taas sisärenkaan vika (BPFI) sisältää lähes aina 1X-sivukaistoja, koska pyörivä vika liikkuu laakerin kuormitusalueelle ja sieltä pois kerran kierroksen aikana, mikä moduloi iskun voimakkuutta.
Varhaisimmissa vaiheissa nämä piikit ovat pieniä ja jäävät helposti spektrin kohinapohjan alle, minkä vuoksi yleensä käytetään erityistä havaitsemistekniikkaa.
4. Verhokäyräanalyysi varhaiseen havaitsemiseen
Verhokäyräanalyysi, jota kutsutaan myös demodulaatioksi, on tehokkain menetelmä varhaisvaiheen laakerivikojen havaitsemiseksi. Se on signaalinkäsittelytekniikka, joka suodattaa kaistanpäästösuodattimella pois matalataajuisen, suurienergisen värähtelyn, joka tulee esimerkiksi seuraavista lähteistä kuin epätasapaino ja epäkohdistus, keskittyy sitten yksinomaan vian aiheuttamiin korkeataajuisiin, matalaenergisiin iskuihin. Toistuvat iskut virittävät rakenteen ominaistaajuuksia, ja verhokäyräkäsittelyllä saadaan selville tämän värähtelyn toistuvuus.
Tuloksena on verhospektri on huomattavan “puhdas,” ja se näyttää laakerin vikataajuudet ja niiden harmoniset taajuudet selvästi matalaa taustaa vasten. Tämä mahdollistaa vian havaitsemisen kuukausia — joskus vuosia — ennen kuin laakeri muuten vioittuisi, mikä antaa etumatkan, joka mahdollistaa suunnitellun vaihdon hätäseisokin sijaan.
5. Diagnoosin vahvistaminen kentällä
Luotettava laakerilöydös perustuu mitattujen huippujen ja laskettujen vikataajuuksien yhteensovittamiseen ja odotetun sivukaistakuvion vahvistamiseen, jonka tukena on mieluiten verhokäyräspektri ja selkeä nouseva suuntaus peräkkäisten mittausten aikana. Kannettava kaksikanavainen laite, kuten Balanset-1A avulla insinööri voi tallentaa spektrin koneen omissa laakereissa käyttönopeudella, joten epäilty laakerivika voidaan tarkistaa paikan päällä verrattuna sen ennustettuihin taajuuksiin. On myös syytä sulkea pois samankaltaiset ilmiöt: rakenteellinen löysyys ja vierintäelementtiviat voivat molemmat nostaa laajakaistaisenergiaa, mutta vain todellinen laakerivika sopii BPFO-, BPFI-, BSF- tai FTF-perheisiin.
