Verhokäyräanalyysi (demodulointi) varhaiseen vianhavaintoon

Määritelmä: Mikä on kirjekuorianalyysi?

Kirjekuorianalyysi, joka tunnetaan myös nimellä demodulointi eli korkeataajuinen vaippakäyrä on tehokas signaalinkäsittelytekniikka, jota käytetään värähtelyanalyysissä vierintälaakereiden ja vaihteistojen varhaisvaiheen vikojen havaitsemiseen. Tällaiset viat, kuten mikroskooppiset halkeamat tai lohkeamat, tuottavat sarjan matalaenergisiä, korkeataajuisia jännitysaaltoja eli "iskuja" joka kerta, kun vierintäelementti kulkee vian yli. Vaippakäyräanalyysi on menetelmä näiden toistuvien iskusignaalien erottamiseksi koneen yleisestä taustavärähtelystä.

Miksi tavallinen FFT ei riitä?

Näiden pienten alkuiskujen energia on usein liian matalaa ja liian korkeataajuista, jotta se näkyisi standardivärähtelyspektrissä (FFT). Signaali jää usein hautaamaan kohinapohjaan tai peittyy suuremman, matalataajuisen värähtelyn alle, joka johtuu esimerkiksi epätasapainosta tai linjausvirheestä. Iskut toimivat koneen luonnollisten resonanssitaajuuksien *modulaattorina*. Verhokäyräanalyysi on suunniteltu demoduloimaan tämä signaali ja paljastamaan taustalla olevat vikataajuudet.

Kirjekuorianalyysiprosessi

Tekniikka toimii eristämällä korkeataajuiset signaalit ja tutkimalla sitten niiden toistonopeutta. Prosessiin kuuluu useita vaiheita:

1. Kaistanpäästösuodatus: Raaka värähtelysignaali johdetaan ensin ylipäästö- tai kaistanpäästösuodattimen läpi. Tämä poistaa kaikki voimakkaat, matalataajuiset värähtelyt (esim. alle 1 kHz tai 5 kHz) ja eristää iskuun liittyvät korkeataajuiset soittoäänet ja jännitysaallot.
2. Korjaus: Suodatettu korkeataajuinen signaali tasasuunnataan sitten, mikä olennaisesti kääntää signaalin negatiivisen osan positiiviseksi. Tämä valmistaa signaalin vaippakäyrää varten.
3. Vaippasuodatus (alipäästösuodatus): Tasasuunnattuun signaaliin kohdistetaan alipäästösuodatin. Tämä tasoittaa korkeataajuisen kantoaaltosignaalin, jolloin jäljelle jää vain "verhokäyrä" – aaltomuoto, joka edustaa amplitudimodulaatiokuviota eli alkuperäisten iskujen toistotaajuutta.
4. Kirjekuoren FFT: Lopuksi tälle uudelle verhokäyräsignaalille suoritetaan nopea Fourier-muunnos (FFT). Tuloksena oleva "verhokäyräspektri" näyttää selvästi toistuvien iskujen taajuuden.

Vikojen diagnosointi verhokäyräspektrin avulla

Vaippaspektrin huiput vastaavat laakerin laskettuja vikataajuudetVertaamalla spektrin huippuja näihin tunnettuihin taajuuksiin analyytikko voi määrittää vian tarkan sijainnin:

• BPFO (pallon syöttötaajuus, ulkokenttä): Ilmaisee laakerin kiinteän ulkokehän vikaa.
• BPFI (pallonsyöttötiheys, sisäkilpailu): Ilmaisee pyörivän sisärenkaan vikaa. Tällä huipulla on usein sivunauhoja nopeudella 1x RPM, koska vika liikkuu kuormitusalueelle ja sieltä pois.
• BSF (pallon pyörimistaajuus): Ilmaisee vikaa yhdessä vierintäelementeistä (kuulista tai rullista).
• FTF (perusjunataajuus): Hitain taajuus, joka osoittaa vikaa laakerihäkissä, joka pitää rullat paikoillaan.

Vastaavasti vaihteistojen vaippakäyrän spektri voi paljastaa piikkejä vaihteen käyntinopeudella, jos vaihteessa on haljennut tai rikkoutunut hammas, mikä viittaa toistuvaan iskuun kerran kierrosta kohden.

Varhaisen havaitsemisen voima

Vaippa-analyysin ensisijainen etu on sen herkkyys. Se voi havaita laakeri- ja vaihteistoviat kuukausia tai jopa vuoden ennen kuin ne ilmenisivät standardinopeusspektrissä tai tuottaisivat tarpeeksi lämpöä, jotta ne voitaisiin havaita infrapunatermografialla. Tämä tarjoaa arvokkaan varhaisen varoituksen, jonka avulla huolto voidaan suunnitella ja aikatauluttaa mahdollisimman vähäisin häiriöin, estäen katastrofaaliset viat ja toissijaiset vahingot.

← Takaisin päähakemistoon