אבחון פגמי מיסבים
פגמי מיסב הם פגמים מיקרוסקופיים או מקרוסקופיים — סדקים, התקלפויות או גומות — על משטחי העבודה של מיסב גלילה. מכיוון שמיסבי גלילה הם מרכיב חיוני ברוב המכונות המסתובבות ומהווים נקודת כשל שכיחה, איתור מוקדם של פגמים אלה הוא אחת המטלות החשובות ביותר ב ניתוח רעידות. פגם יוצר מכה חוזרת ומחזורית בכל פעם שגוף גלגול עובר מעליו, והמחזוריות הזו היא בדיוק מה שהופך את התקלה לגלויה ב- ספקטרום הרבה לפני שהמיסב מתחמם יתר על המידה או מתחיל להשמיע רעשים.
1. טבעם של פגמי מיסב
מיסב גלילה טיפוסי מורכב מארבעה חלקים: טבעת חיצונית, טבעת פנימית, סט של כדורים או גלילים, וכלוב השומר על מרווחים שווים בין האלמנטים. פגם הוא ליקוי באחד מהמשטחים הללו. כאשר אלמנט גלילה עובר מעליו, המגע יוצר פגיעה קטנה, חדה ובתדר גבוה — "קליק". ל"קליק" בודד יש אנרגיה מועטה מאוד, אך ההשפעות חוזרות על עצמן בכל מעבר, ויוצרות אות תקופתי חזק. ניתוח רטט מצטיין בזיהוי השפעות חוזרות מסוג זה, ולכן ניתן לאתר מיסב מתדרדר חודשים מראש, ולא רק ברגע שהוא נתקע.
2. ארבע תדרי התקלות הבסיסיים
אבן היסוד באבחון מיסבים היא שבגיאומטריה נתונה של המיסב ובמהירות נתונה של הפיר, ההשפעות מתרחשות בקצב מדויק וצפוי ביותר. אלה תדרי תקלות מיסבים הן:
- BPFO (תדירות מעבר הכדורים, מסילה חיצונית): הקצב שבו גופי הגלגול חולפים על פני נקודה אחת במסילה החיצונית הנייחת. זהו תדר תקלת המיסב הנצפה הנפוץ ביותר.
- BPFI (תדירות מעבר הכדורים, מסילה פנימית): הקצב שבו האלמנטים עוברים נקודה מסוימת על המסלול הפנימי. מכיוון שהמסלול הפנימי מסתובב יחד עם הפיר, ה-BPFI גבוה יותר מה-BPFO.
- BSF (תדירות סיבוב הכדור): התדירות שבה גוף גלגול מסתובב סביב צירו. תקלת BSF מראה לעיתים קרובות אנרגיה בקצב כפול מזה, משום שהפגם פוגע בשתי המסילות בכל סיבוב של האלמנט.
- FTF (תדירות הכלוב הבסיסית): תדירות הסיבוב של הכלוב, או "הרכבת". זוהי תדירות נמוכה מאוד, בדרך כלל פחות מ-0.5X ה- מהירות סיבוב.
ערכים אלה תלויים בגיאומטריה של המיסב — קוטר הפסיעה, קוטר גוף הגלגול, זווית המגע ומספר הגופים — וכן במהירות הפיר. תוכנות לניתוח רטט כוללות בדרך כלל מאגר נתונים נרחב של מיסבים ומחשבות את הערכים באופן אוטומטי, וניתן לחשב אותם ישירות באמצעות מחשבון תדרי פגמי מיסב כאשר מספר הקטלוגי או המידות של המסב ידועים.
3. כיצד מופיעים פגמי מיסב בספקטרום
פגם בהתפתחות מותיר דפוס אופייני ב- ספקטרום FFT:
- פסגות בתדר גבוה: תדר הפגם עצמו (למשל BPFO) מופיע כפסגה הממוקמת גבוה בטווח התדרים, הרחק מהפסגות הסיבוביות של הסדר הנמוך.
- הרמוניות: האופי החד והאימפולסיבי של ההדפים יוצר בדרך כלל מספר הרמוניות — מכפלות מדויקות — של תדר הפגם, ושרשרת ארוכה של הרמוניות מעידה על פגם מפותח היטב.
- פסים צדדיים: זהו הסמן האבחוני המכריע. שיא תדר הפגם מוקף בדרך כלל בפסי צד המרוחקים זה מזה במרחק השווה למהירות הסיבוב. שיא BPFO עם פסי צד במרחק של פי 1 הוא סימן קלאסי לפגם במסלול החיצוני, בעוד שפגם במסלול הפנימי (BPFI) מלווה כמעט תמיד בפסי צד במרחק של פי 1, מכיוון שהפגם המסתובב נכנס ויוצא מאזור העומס של המסב פעם אחת בכל סיבוב, ובכך משנה את עוצמת ההשפעה.
בשלבים המוקדמים ביותר, פסגות אלה קטנות וקל להן להיעלם ברעש הרקע של הספקטרום, ולכן נהוג להשתמש בטכניקת זיהוי ייעודית.
4. ניתוח מעטפת לזיהוי מוקדם
ניתוח מעטפה, המכונה גם דמודולציה, היא השיטה היעילה ביותר לאיתור פגמים במיסבים בשלב מוקדם. זוהי טכניקת עיבוד אותות המשתמשת במסנן פס-תדר כדי לסנן את הרטט בתדר הנמוך ובעל האנרגיה הגבוהה שמקורו ב: חוסר איזון ו אי-יישור, ולאחר מכן מתמקדת אך ורק במכות בתדר גבוה ובאנרגיה נמוכה שהפגם מייצר. המכות החוזרות גורמות לתהודה בתדרים הטבעיים של המבנה, ועיבוד המעטפת מפיק את קצב החזרה של תהודה זו.
התוצאה היא ספקטרום המעטפת הוא “נקי” להפליא, ומציג בבירור את תדרי תקלות המיסב ואת ההרמוניות שלהם על רקע נמוך. הדבר מאפשר זיהוי חודשים — ולעיתים אף שנים — לפני שהמיסב היה מתקלקל אחרת, ומספק את מרווח הזמן הדרוש כדי לאפשר החלפה מתוכננת במקום תקלה דחופה.
5. אימות האבחנה בשטח
אבחון מיסב מבוסס היטב נשען על התאמת השיאים הנמדדים לתדרי התקלה המחושבים ואימות דפוס פסי-הצד הצפוי, כאשר באופן אידיאלי הדבר מגובה בספקטרום מעטפת ובמגמה עולה ברורה במדידות עוקבות. מכשיר נייד דו-ערוצי כגון ה- Balanset-1A מאפשר למהנדס לתעד את הספקטרום על המכונה, במיסבים שלה ובמהירות ההפעלה, כך שניתן לבדוק במקום פגם חשוד במיסב מול התדרים החזויים שלו. כמו כן, כדאי לשלול גורמים דומים: רזוננס מבני רִפיוֹן ותקלות בגופי גלגול עלולים שניהם להעלות אנרגיה רחבת-פס, אך רק פגם אמיתי במיסב מתאים למשפחות ה-BPFO, BPFI, BSF או FTF.
