הבנת תאוצה בניתוח ויברציות

הגדרה: מהי תאוצת ויברציה?

תְאוּצָה הוא קצב השינוי של מהירות אובייקט ביחס לזמן. בהקשר של ניתוח ויברציות, זוהי מדידה בסיסית שמכמתת את המהירות שבה משתנה מהירותו של רכיב רוטט. בעוד שתזוזה מודדת עד כמה חלק נע ומהירות מודדת את מהירותו, תאוצה מתמקדת בכוחות הפועלים על החלק, מה שהופך אותו לרגיש במיוחד לאירועים בתדירות גבוהה כמו פגיעות ושינויים פתאומיים בתנועה.

מדוע מדידת תאוצה חשובה?

מדידת תאוצה היא קריטית לתוכנית ניטור מצב מקיפה משום שהיא מצטיינת בזיהוי סוגים ספציפיים של תקלות מכונה שמדידות אחרות עלולות להחמיץ. חשיבותה נובעת מכמה גורמים מרכזיים:

• גילוי תקלות בתדירות גבוהה: תאוצה רגישה מטבעה יותר לתנודות בתדר גבוה. זה הופך אותה לפרמטר האידיאלי לגילוי תקלות בשלב מוקדם במיסבי אלמנטים מתגלגלים, בעיות ברשת גלגלי שיניים ותדרי מעבר להבים, שכן תופעות אלו בדרך כלל מייצרות תנודות בתדר גבוה.
• קשר ישיר לכוח: על פי החוק השני של ניוטון (כוח = מסה × תאוצה), התאוצה היא ביחס ישר לכוחות הדינמיים הפועלים בתוך מכונה. מדידת תאוצה מספקת תובנה ישירה לגבי הכוחות הגורמים למאמץ ועייפות על רכיבים.
• טווח דינמי רחב: מדי תאוצה, החיישנים המשמשים למדידת תאוצה, יכולים לכסות טווח רחב מאוד של תדרים ואמפליטודות, מה שהופך אותם לגמישים לניטור סוגים שונים של מכונות.

יחידות ומדידה

יחידות נפוצות

תאוצת הרטט מתבטאת בדרך כלל באחת משתי יחידות:

• ז: יחידה חסרת ממד המייצגת את התאוצה עקב כוח המשיכה של כדור הארץ. 1 גרם שווה לכ-9.81 מטר/שנייה רבוע. השימוש ב-'g' נפוץ מכיוון שהוא מספק מדד סטנדרטי ובר-קשר של חומרת הרעידות.
• מטר/שנייה² (או מ"מ/שנייה²): יחידת המידה הסטנדרטית ב-SI לתאוצה (מטרים לשנייה בריבוע).

איך זה נמדד?

תאוצה נמדדת כמעט אך ורק באמצעות מד תאוצהזהו מתמר הממיר את הכוח המכני של הרטט לאות חשמלי פרופורציונלי. מדי תאוצה פיזואלקטריים הם הסוג הנפוץ ביותר המשמש בניטור מצב תעשייתי בשל חוסנם, דיוקם ותגובת התדר הרחבה שלהם.

יישומים מעשיים באבחון

באבחון, נתוני תאוצה משמשים לזיהוי בעיות ספציפיות:

• תקלות מיסב: הפגיעות שנוצרות על ידי פגמים מיקרוסקופיים על מסבי מיסב, גלילים או כדורים יוצרות קפיצות קטנות בתדירות גבוהה. מדידות תאוצה, במיוחד בשילוב עם טכניקות כמו ניתוח מעטפה, הן השיטה העיקרית לגילוי תקלות אלו בשלביהן המוקדמים ביותר.
• ניתוח תיבת הילוכים: רעידות בתדר גבוה כתוצאה מהתערבות שיני גלגל השיניים, כמו גם פגיעות משיניים סדוקות או שבורות, נראות בבירור בספקטרום התאוצה.
• מכונות במהירות גבוהה: עבור ציוד כמו טורבינות ומדחסים במהירות גבוהה, תאוצה היא לרוב מדידת הרעידות הכוללת המועדפת מכיוון שהתדרים הדומיננטיים נופלים בטווח שבו זהו הפרמטר הרגיש ביותר.

הקשר למהירות ותזוזה

תזוזה, מהירות ותאוצה קשורות מתמטית באמצעות אינטגרציה ודיפרנציאציה. עבור ויברציה סינוסואידלית פשוטה:

• מהירות היא האינטגרל של תאוצה.
• תזוזה היא האינטגרל של המהירות.

משמעות הדבר היא שעבור אותה כמות של אנרגיית ויברציה, אמפליטודות התאוצה יהיו גבוהות יותר באופן טבעי בתדרים גבוהים, בעוד שאמפליטודות התזוזה יהיו גבוהות יותר בתדרים נמוכים. זו הסיבה שאנליסטים בוחרים את פרמטר המדידה המתאים ביותר לטווח התדרים של התקלה הצפויה.

← חזרה לאינדקס הראשי