Rezgésanalízis Balanset-1A-val: Spektrumdiagnosztika kezdőknek

Bevezetés: A kiegyensúlyozástól a diagnosztikáig – A rezgésanalizátor teljes potenciáljának kiaknázása

A Balanset-1A eszköz elsősorban a dinamikus kiegyensúlyozás hatékony eszközeként ismert. Képességei azonban messze túlmutatnak ezen, így egy hatékony és könnyen hozzáférhető rezgéselemzővé válik. Érzékeny érzékelőkkel és gyors Fourier-transzformációs (FFT) spektrális elemzéshez szükséges szoftverrel felszerelt Balanset-1A kiváló eszköz az átfogó rezgéselemzéshez. Ez az útmutató áthidalja a hivatalos kézikönyv által hagyott hiányosságot, elmagyarázva, hogy mit árulnak el a rezgési adatok a gép állapotáról.

Ez az útmutató szekvenciálisan épül fel, hogy az alapoktól a gyakorlati alkalmazásig elvezessen:

• Az 1. szakasz lefekteti az elméleti alapokat, egyszerűen és világosan elmagyarázva, mi a rezgés, hogyan működik a spektrális analízis (FFT), és mely spektrális paraméterek kulcsfontosságúak egy diagnoszta számára.
• A 2. szakasz lépésről lépésre bemutatja a Balanset-1A eszközzel különböző módokban kiváló minőségű és megbízható rezgési spektrumok előállítását, a standard utasításokban nem leírt gyakorlati árnyalatokra összpontosítva.
• A 3. szakasz a cikk lényege. Itt a leggyakoribb hibák – például a kiegyensúlyozatlanság, a tengelyhiba, a mechanikai lazaság és a csapágyhibák – jellegzetes spektrális jeleit, azaz az „ujjlenyomatokat” elemezzük részletesen.
• A 4. szakasz egységes rendszerbe integrálja a megszerzett ismereteket, gyakorlati ajánlásokat kínálva a monitoring megvalósítására és egy egyszerű döntéshozatali algoritmusra.

A cikkben található anyag elsajátításával a Balanset-1A-t nemcsak kiegyensúlyozó eszközként, hanem teljes értékű belépő szintű diagnosztikai komplexumként is használhatja, lehetővé téve a problémák korai azonosítását, a költséges balesetek megelőzését és az üzemi berendezések megbízhatóságának jelentős növelését.

1. szakasz: A rezgés és a spektrális analízis (FFT) alapjai

1.1. Mi a rezgés és miért fontos?

Bármely forgó berendezés, legyen az szivattyú, ventilátor vagy villanymotor, működés közben rezgést kelt. A rezgés egy gép vagy egyes alkatrészeinek mechanikai rezgése az egyensúlyi helyzetükhöz képest. Ideális, teljesen működőképes állapotban egy gép alacsony és stabil rezgésszintet generál – ez a normális „üzemi zaja”. Azonban, ahogy hibák merülnek fel és fejlődnek, ez a rezgési háttér elkezd változni.

A rezgés a mechanizmus szerkezetének reakciója ciklikus gerjesztő erőkre. Ezen erők forrásai nagyon változatosak lehetnek:

• A rotor kiegyensúlyozatlansága miatti centrifugális erő: A tömeg forgástengelyhez viszonyított egyenetlen eloszlásából ered. Ez az úgynevezett "nehéz pont", amely forgás közben erőt hoz létre, amely a csapágyakra és a gépházra adódik át.
• Geometriai pontatlanságokkal kapcsolatos erők: Az összekapcsolt tengelyek hibás beállítása, a tengely görbülete, a sebességváltó fogprofiljainak hibái – ezek mind ciklikus erőket hoznak létre, amelyek rezgést okoznak.
• Aerodinamikai és hidrodinamikai erők: Ventilátorok, füstelszívók, szivattyúk és turbinák járókerekeinek forgása során fordul elő.
• Elektromágneses erők: Jellemző az elektromos motorokra és generátorokra, és például a tekercselés aszimmetriája vagy a rövidzárlatos menetek jelenléte okozhatja.

Ezen források mindegyike egyedi jellemzőkkel rendelkező rezgést hoz létre. Ezért a rezgéselemzés ilyen hatékony diagnosztikai eszköz. A rezgés mérésével és elemzésével nemcsak azt mondhatjuk, hogy "a gép erősen rezeg", hanem nagy valószínűséggel meg is határozhatjuk a kiváltó okot. Ez a fejlett diagnosztikai képesség elengedhetetlen minden modern karbantartási programhoz.

1.2. Az időjeltől a spektrumig: Az FFT egyszerű magyarázata

A csapágyházra szerelt rezgésérzékelő (gyorsulásmérő) a mechanikai rezgéseket elektromos jellé alakítja. Ha ezt a jelet az idő függvényében megjelenítjük a képernyőn, akkor egy időjelet vagy hullámformát kapunk. Ez a grafikon azt mutatja, hogyan változik a rezgés amplitúdója az egyes időpillanatokban.

Egy egyszerű esetben, például tiszta aszimmetria esetén az időjel sima szinuszgörbének tűnik. A valóságban azonban egy gépre szinte mindig több gerjesztő erő hat egyszerre. Ennek eredményeként az időjel egy összetett, látszólag kaotikus görbe, amelyből gyakorlatilag lehetetlen hasznos diagnosztikai információkat kinyerni.

Itt jön a képbe egy matematikai eszköz – a gyors Fourier-transzformáció (FFT). Elképzelhető úgy, mint egy varázslatos prizma a rezgésjelek számára.

Képzeljünk el egy komplex időjelet, mint egy fehér fénysugarat. Számunkra egységesnek és megkülönböztethetetlennek tűnik. De amikor ez a sugár áthalad egy üvegprizmán, alkotó színeire – pirosra, narancssárgára, sárgára és így tovább – bomlik, szivárványt alkotva. Az FFT ugyanezt teszi egy rezgésjellel: egy komplex görbét vesz az időtartományból, és egyszerű szinuszos komponensekre bontja, amelyek mindegyikének megvan a saját frekvenciája és amplitúdója.

Ennek az átalakításnak az eredményét egy grafikonon, úgynevezett rezgési spektrumon jelenítjük meg. A spektrum a fő munkaeszköze mindenkinek, aki rezgéselemzést végez. Lehetővé teszi, hogy lássa, mi rejtőzik az időjelben: milyen „tiszta” rezgések alkotják a gép teljes zajszintjét.

1.3. A legfontosabb spektrumparaméterek megértése

A Balanset-1A képernyőn "Vibrometer" vagy "Charts" módban látható rezgési spektrum két tengellyel rendelkezik, amelynek megértése feltétlenül szükséges a diagnosztikához.

Vízszintes tengely (X): Frekvencia

Ez a tengely mutatja az oszcillációk gyakoriságát, és hertzben (Hz) mérik. 1 Hz egy teljes oszcilláció másodpercenként. A frekvencia közvetlenül összefügg a rezgés forrásával. Egy gép különböző mechanikus és elektromos alkatrészei rezgést keltenek a jellemző, kiszámítható frekvenciájukon. Ismerve azt a frekvenciát, amelyen a magas rezgési csúcs megfigyelhető, azonosítani tudjuk a bűnöst – egy adott egységet vagy hibát.

Forgási frekvencia (1x): Ez a legfontosabb frekvencia minden rezgésdiagnosztikában. Ez megfelel a gép tengelyének forgási sebességének. Például, ha egy motor tengelye percenként 3000 fordulat/perc (rpm) sebességgel forog, akkor a forgási frekvenciája: f = 3000 rpm / 60 s/perc = 50 Hz. Ezt a frekvenciát 1x-szel jelöljük. Referenciapontként szolgál számos más hiba azonosításához.

Függőleges tengely (Y): Amplitúdó

Ez a tengely a rezgés intenzitását vagy erősségét mutatja az egyes frekvenciáknál. A Balanset-1A készülékben az amplitúdót milliméter per másodpercben (mm/s) mérik, ami a rezgési sebesség négyzetes középértékének (RMS) felel meg. Minél magasabb a csúcs a spektrumban, annál több rezgési energia koncentrálódik ezen a frekvencián, és általában annál súlyosabb a kapcsolódó hiba.

Felharmonikusok

A harmonikusok olyan frekvenciák, amelyek az alapfrekvencia egész számú többszörösei. Az alapfrekvencia leggyakrabban az 1x forgási frekvencia. Így a harmonikusai a következők lesznek: 2x (második harmonikus) = 2×1x, 3x (harmadik harmonikus) = 3×1x, 4x (negyedik harmonikus) = 4×1x, és így tovább. A harmonikusok jelenléte és relatív magassága kulcsfontosságú diagnosztikai információt hordoz. Például a tiszta kiegyensúlyozatlanság főként 1x-nél jelentkezik, nagyon alacsony harmonikusoknál. A mechanikai lazaság vagy a tengelyeltérés azonban a magas harmonikusok (2x, 3x, 4x,...) egész "erdőjét" generálja. Az 1x és a harmonikusai közötti amplitúdók arányának elemzésével különböző típusú hibák különböztethetők meg.

2. szakasz: Rezgési spektrum megszerzése Balanset-1A használatával

A diagnosztika minősége közvetlenül függ a kezdeti adatok minőségétől. A helytelen mérések hibás következtetésekhez, szükségtelen javításokhoz, vagy éppen ellenkezőleg, egy kialakulóban lévő hiba elmulasztásához vezethetnek. Ez a rész gyakorlati útmutatót nyújt a pontos és megismételhető adatok eszközzel történő gyűjtéséhez.

2.1. Felkészülés a mérésekre: a pontos adatok kulcsa

A kábelek csatlakoztatása és a program indítása előtt különös figyelmet kell fordítani az érzékelők helyes telepítésére. Ez a legfontosabb szakasz, amely meghatározza az összes további elemzés megbízhatóságát.

Szerelési módszer: A Balanset-1A mágneses érzékelőtalpakkal rendelkezik. Ez egy kényelmes és gyors rögzítési módszer, de a hatékonyság érdekében számos szabályt be kell tartani. A mérési pont felületének a következőnek kell lennie:

• Tiszta: Távolítsa el a szennyeződéseket, a rozsdát és a leváló festéket.
• Lakás: Az érzékelőnek a mágnes teljes felületével egy síkban kell lennie. Ne szerelje lekerekített felületekre vagy csavarfejekre.
• Tömeges: A mérési pontnak a gép teherhordó szerkezetének (pl. csapágyház) részének kell lennie, nem pedig egy vékony védőburkolatnak vagy hűtőbordának.

Álló helyzetben történő megfigyeléshez vagy a magas frekvenciákon elérhető maximális pontosság érdekében menetes csatlakozás (csap) használata ajánlott, ha a gép kialakítása ezt lehetővé teszi.

Elhelyezkedés: A rotor működése során fellépő erők a csapágyakon keresztül kerülnek át a gépházra. Ezért az érzékelők legjobb beszerelési helye a csapágyházak. Próbálja meg az érzékelőt a lehető legközelebb elhelyezni a csapágyhoz, hogy minimális torzulással mérje a rezgést.

Mérési irány: A rezgés egy háromdimenziós folyamat. A gép állapotáról alkotott teljes kép érdekében a méréseket három irányban kell elvégezni:

• Radiális vízszintes (H): A tengely tengelyére merőlegesen, vízszintes síkban.
• Radiális függőleges (V): A tengely tengelyére merőlegesen, a függőleges síkban.
• Axiális (A): Párhuzamos a tengely tengelyével.

Általános szabály, hogy a szerkezet merevsége vízszintes irányban kisebb, mint függőlegesen, így a rezgési amplitúdó gyakran vízszintes irányban a legnagyobb. Ezért gyakran a vízszintes irányt választják a kezdeti értékeléshez. Az axiális rezgés azonban egyedi információkat hordoz, amelyek kritikus fontosságúak olyan hibák diagnosztizálásában, mint például a tengelyeltérés.

A Balanset-1A egy kétcsatornás eszköz, amelyet a kézikönyv elsősorban a kétsíkú kiegyensúlyozás szempontjából tárgyal. A diagnosztika számára azonban ez sokkal szélesebb lehetőségeket nyit meg. A két különböző csapágy rezgésének mérése helyett mindkét érzékelő ugyanahhoz a csapágyegységhez csatlakoztatható, de különböző irányokban. Például az 1. érzékelőcsatorna radiálisan (vízszintesen), a 2. érzékelőcsatorna pedig axiálisan telepíthető. A spektrumok két irányban történő egyidejű rögzítése lehetővé teszi az axiális és radiális rezgés azonnali összehasonlítását, ami a professzionális diagnosztikában a megbízható beállítási hibák észlelésének standard technikája. Ez a módszer jelentősen kibővíti az eszköz diagnosztikai képességeit, túlmutatva a kézikönyvben leírtakon.

2.2. Lépésről lépésre: A „Vibrométer” mód (F5) használata gyors értékeléshez

Ez az üzemmód a fő rezgési paraméterek üzemi szabályozására szolgál, és ideális a gép állapotának gyors, helyszíni felméréséhez. A spektrum megszerzésének eljárása ebben az üzemmódban a következő:

1. Érzékelők csatlakoztatása: Szereljen fel rezgésérzékelőket a kiválasztott pontokra, és csatlakoztassa azokat a mérőegység X1 és X2 bemeneteihez. Csatlakoztassa a lézeres fordulatszámmérőt az X3 bemenethez, és rögzítsen egy fényvisszaverő jelölőt a tengelyre.
2. Indítsa el a programot: A Balanset-1A fő programablakban kattintson az "F5 - Rezgésmérő" gombra.
3. Megnyílik a munkaablak (7.4. ábra a kézikönyvben). A felső része digitális értékeket jelenít meg: összrezgés (V1s), rezgés a forgási frekvencián (V1o), fázis (F1) és forgási sebesség (N rev).
4. Mérés indítása: Kattintson az „F9 - Futtatás” gombra. A program elkezdi gyűjteni és valós időben megjeleníteni az adatokat.
5. Spektrum elemzése: Az ablak alján található a "Rezgési spektrum-1. és 2. csatorna (mm/s)" grafikon. Ez a rezgési spektrum. A vízszintes tengely a frekvenciát Hz-ben, a függőleges tengely pedig az amplitúdót mm/s-ban mutatja.

Ez a mód lehetővé teszi az első, legfontosabb diagnosztikai ellenőrzést, amelyet még a kiegyensúlyozási kézikönyv is ajánl. Hasonlítsa össze a V1s (teljes rezgés) és a V1o (rezgés 1x forgási frekvencián) értékeit.

• Ha V1s≈V1o, az azt jelenti, hogy a rezgési energia nagy része a forgási frekvencián koncentrálódik. A rezgés fő oka valószínűleg az kiegyensúlyozatlanság.
• Ha V1s≫V1o, az azt jelzi, hogy a rezgés jelentős részét más források okozzák (eltérés a tengelyen, lazaság, csapágyhibák stb.). Ebben az esetben az egyszerű kiegyensúlyozás nem oldja meg a problémát, és a spektrum mélyebb elemzésére van szükség.

2.3. Lépésről lépésre: A „Diagramok” mód (F8) használata részletes elemzéshez

A spektrum részletesebb vizsgálatát igénylő komolyabb diagnosztikai feladatokhoz a „Charts” mód jelentősen jobb. Nagyobb és informatívabb grafikont biztosít, amely megkönnyíti a csúcsok azonosítását és szerkezetük elemzését. A spektrum megszerzésének eljárása ebben a módban:

1. Az érzékelőket ugyanúgy kell csatlakoztatni, mint a „Vibrométer” módban.
2. Indítási mód: A fő programablakban kattintson az "F8 - Diagramok" gombra.
3. Diagramtípus kiválasztása: A megnyílt ablakban (7.19. ábra a kézikönyvben) felül egy sor gomb található. Kattintson az "F5-Spektrum (Hz)" gombra.
4. Megnyílik a spektrumelemző ablak (7.23. ábra a kézikönyvben). A felső részben az időjel, az alsó, fő részben pedig a rezgési spektrum jelenik meg.
5. Mérés indítása: Kattintson az „F9-Futtatás” gombra. A készülék elvégzi a mérést és részletes grafikonokat készít.

Az ebben a módban kapott spektrum sokkal kényelmesebb az elemzéshez. Tisztábban láthatók a különböző frekvenciákon lévő csúcsok, kiértékelhetők a magasságuk, és azonosíthatók a harmonikus sorozatok. Ez a mód a következő szakaszban ismertetett hibák diagnosztizálására ajánlott.

3. szakasz: Tipikus hibák diagnosztikája rezgésspektrumok segítségével (1000 Hz-ig)

Ez a rész az útmutató gyakorlati magját alkotja. Itt megtanuljuk a spektrumok olvasását és azok összefüggésbe hozását konkrét mechanikai problémákkal. A terepen való egyszerű eligazodás és a gyors tájékozódás érdekében a fő diagnosztikai indikátorokat egy konszolidált táblázatban foglaltuk össze. Ez gyors referenciaként szolgál majd a valós adatok elemzésekor.

3.1. táblázat: Diagnosztikai indikátorok összefoglalása

Hiba	Elsődleges spektrális aláírás	Tipikus felharmonikusok	Megjegyzések
Kiegyensúlyozatlanság	Nagy amplitúdó 1× forgási frekvencián	Alacsony	A radiális rezgés dominál. Az amplitúdó négyzetesen nő a sebességgel.
Eltérés	Nagy amplitúdó 2× forgási frekvencián	1×, 3×, 4×	Gyakran axiális rezgéssel jár.
Mechanikai lazaság	Többszörös felharmonikusok 1× ("felharmonikusok erdeje")	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Repedések miatt szubharmonikusok (0,5×, 1,5×) jelenhetnek meg 1/2x, 3/2x stb. értékeknél.
Csapágyhiba	Csúcsok nem szinkron frekvenciákon (BPFO, BPFI stb.)	A hibafrekvenciák többszörös felharmonikusai	Gyakran látható oldalsávokként a csúcsok körül. Magas frekvenciatartományban "zajként" hangzik.
Fogaskerék-kapcsolási hiba	A fogaskerék-kapcsolás nagyfrekvenciája (GMF) és harmonikusai	Oldalsávok a GMF körül 1x-nél	Kopást, fogkárosodást vagy excentricitást jelez.

Ezután részletesen megvizsgáljuk ezeket a hibákat.

3.1. Kiegyensúlyozatlanság: A leggyakoribb probléma

Fizikai ok: Kiegyensúlyozatlanság akkor fordul elő, amikor egy forgó alkatrész (rotor) tömegközéppontja nem esik egybe a geometriai forgástengelyével. Ez egy "nehéz pontot" hoz létre, amely forgás közben radiális irányban ható centrifugális erőt generál, amely átkerül a csapágyakra és az alapozásra.

Spektrális jelek: A fő jel egy nagy amplitúdójú csúcs szigorúan a forgási frekvencián (1x). A rezgés túlnyomórészt radiális. A kiegyensúlyozatlanságnak két fő típusa van:

Statikus kiegyensúlyozatlanság (egy síkban)

Spektrum leírása: A spektrumot teljes egészében egyetlen csúcs uralja az alap forgási frekvencián (1x). A rezgés szinuszos, minimális energiával a többi frekvenciákon.

A spektrális komponensek rövid leírása: Elsősorban egy erős 1x forgási frekvenciakomponens. Kevés vagy semmilyen magasabb felharmonikus (tiszta 1x hang).

Főbb jellemző: Nagy, egyszeres amplitúdó minden radiális irányban. Mindkét csapágy rezgése fázisban van (nincs fáziskülönbség a két vég között). Gyakran megfigyelhető körülbelül 90°-os fáziseltolódás ugyanazon csapágy vízszintes és függőleges mérései között.

Dinamikus kiegyensúlyozatlanság (két síkú / páros)

Spektrum leírása: A spektrum egy domináns, fordulatonként egyszeri frekvenciacsúcsot (1x) is mutat, hasonlóan a statikus kiegyensúlyozatlansághoz. A rezgés a forgási sebességnél jelentkezik, jelentős magasabb frekvenciájú tartalommal, ha az kiegyensúlyozatlanság az egyetlen probléma.

A spektrális komponensek rövid leírása: Domináns 1x RPM komponens (gyakran a rotor "lengésével" vagy billegésével). A magasabb harmonikusok általában hiányoznak, kivéve, ha más hibák vannak jelen.

Főbb jellemző: 1x rezgés minden csapágynál fázison kívül — a rotor két végén lévő rezgés között körülbelül 180°-os fáziskülönbség van (ami aszimmetrikus párokat jelez). Az erős 1x-es csúcs ezzel a fázisviszonynal a dinamikus aszimmetria jele.

Mit kell tenni: Ha a spektrum kiegyensúlyozatlanságot jelez, kiegyensúlyozási eljárást kell végezni. Statikus kiegyensúlyozatlanság esetén elegendő az egysíkú kiegyensúlyozás (kézikönyv 7.4. szakasz), dinamikus kiegyensúlyozatlanság esetén pedig a kétsíkú kiegyensúlyozás (kézikönyv 7.5. szakasz).

3.2. Tengelyhiba: Rejtett veszély

Fizikai ok: A tengelyeltérés akkor fordul elő, ha két összekapcsolt tengely (pl. motortengely és szivattyútengely) forgástengelye nem esik egybe. Amikor az összekapcsolatlan tengelyek forognak, ciklikus erők keletkeznek a tengelykapcsolóban és a csapágyakban, ami rezgést okoz.

Párhuzamos eltolódás (eltolt tengelyek)

Spektrum leírása: A rezgési spektrum megnövekedett energiát mutat az alapharmonikusnál (1x) és annak 2x és 3x felharmonikusainál, különösen a radiális irányban. Jellemzően az 1x komponens domináns, eltéréssel, amelyet egy jelentős 2x komponens kísér.

A spektrális komponensek rövid leírása: Jelentős csúcsokat tartalmaz 1x, 2x és 3x tengelyforgási frekvenciákon. Ezek főként radiális rezgésmérésekben (a tengelyre merőlegesen) jelennek meg.

Főbb jellemző: A radiális irányú 1x és 2x rezgések nagysága jelzésértékű. A tengelykapcsoló ellentétes oldalain mért radiális rezgések között gyakran 180°-os fáziskülönbség figyelhető meg, ami megkülönbözteti a tiszta kiegyensúlyozatlanságtól.

Szögeltérés (ferde tengelyek)

Spektrum leírása: A frekvenciaspektrum a tengelysebesség erős felharmonikusait mutatja, nevezetesen egy kiemelkedő 2x futási sebességkomponenst az 1x mellett. 1x, 2x (és gyakran 3x) sebességnél rezgés jelenik meg, jelentős az axiális (tengely menti) rezgés.

A spektrális komponensek rövid leírása: Figyelemre méltó csúcsok a futási sebesség 1x és 2x (és néha 3x) értékénél. A 2x komponens gyakran akkora vagy nagyobb, mint az 1x. Ezek a frekvenciák az axiális rezgési spektrumban (a gép tengelye mentén) hangsúlyosak.

Főbb jellemző: Viszonylag magas második harmonikus (2x) amplitúdó az 1x-hez képest, erős axiális rezgéssel kombinálva. Az axiális mérések a csatolás mindkét oldalán 180°-os fáziseltérést mutatnak, ami a szögeltérés jellemzője.

Mit kell tenni: A kiegyensúlyozás itt nem segít. Állítsa le az egységet, és speciális szerszámokkal végezzen tengelybeállítást.

3.3. Mechanikai lazaság: „Zörgés” a gépben

Fizikai ok: Ez a hiba a szerkezeti csatlakozások merevségének csökkenésével jár: laza csavarok, repedések az alapban, megnövekedett hézagok a csapágyülésekben. A hézagok miatt ütések keletkeznek, amelyek jellegzetes rezgési mintázatot alkotnak.

Mechanikai lazaság (alkatrész lazaság)

Leírás: A spektrum gazdag a forgási sebesség frekvenciakomponenseiben. Az 1x egész többszöröseinek széles skálája jelenik meg (1x-től a magasabb rendűekig, például ~10x-ig), jelentős amplitúdókkal. Bizonyos esetekben szubharmonikus frekvenciák (pl. 0,5x) is megjelenhetnek.

Spektrális komponensek: A forgási sebesség többszörös frekvenciakomponensei dominálnak (1x, 2x, 3x ... akár ~10x-ig). Ismétlődő becsapódások miatt néha tört (fél-egész) frekvenciakomponensek is jelen lehetnek 1/2x, 3/2x stb. értékeknél.

Főbb jellemző: A spektrum jellegzetes „csúcssorozata” – számos egyenletesen elosztott csúcs a forgási sebesség egész számú többszöröseinek megfelelő frekvenciákon. Ez a merevség elvesztésére vagy az alkatrészek nem megfelelő összeszerelésére utal, ami ismétlődő ütéseket okoz. Számos felharmonikus (és esetleg fél-egész szubharmonikus) jelenléte kulcsfontosságú jelző.

Szerkezeti lazaság (alap/rögzítés lazasága)

Leírás: A rezgési spektrumban az alap- vagy kétszeres forgási frekvencián mért rezgés gyakran dominál. Általában 1x és/vagy 2x frekvencián jelenik meg egy csúcs. A magasabb harmonikusok (2x felett) általában sokkal kisebb amplitúdóval rendelkeznek, mint ezek a fő harmonikusok.

Spektrális komponensek: Túlnyomórészt a tengely 1x és 2x sebességénél megjelenő frekvenciakomponenseket mutatja. Más harmonikusok (3x, 4x stb.) általában hiányoznak vagy jelentéktelenek. Az 1x vagy 2x komponens dominálhat a lazaság típusától függően (pl. egy ütés fordulatonként vagy két ütés fordulatonként).

Főbb jellemző: Észrevehetően magas csúcsok 1x vagy 2x (vagy mindkettő) nagyságrendben a spektrum többi részéhez képest, ami a csapágyak vagy a szerkezet lazaságára utal. A rezgés függőleges irányban erősebb, ha a gép lazán van felszerelve. Egy vagy két alacsony rendű domináns csúcs kis számú magas rendű felharmonikussal a szerkezeti vagy alapozási lazaságra jellemző.

Mit kell tenni: Az egység alapos ellenőrzése szükséges. Ellenőrizze az összes hozzáférhető rögzítőcsavart (csapágyak, ház). Vizsgálja meg a keretet és az alapot repedések szempontjából. Ha belső lazaságot észlel (pl. csapágyülés), az egység szétszerelésére lehet szükség.

3.4. Gördülőcsapágy-hibák: Korai figyelmeztetés

Fizikai ok: Hibák (gödrök, lepattogzások, kopás) előfordulása a gördülőfelületeken (belső gyűrű, külső gyűrű, gördülőelemek) vagy a kosáron. Minden alkalommal, amikor egy gördülőelem átgurul egy hibán, egy rövid ütési impulzus keletkezik. Ezek az impulzusok az egyes csapágyelemekre jellemző meghatározott frekvencián ismétlődnek.

Spektrális jelek: A csapágyhibák csúcsokként jelennek meg nem szinkron frekvenciákon, azaz olyan frekvenciákon, amelyek nem egész számú többszörösei a forgási frekvenciának (1x). Ezek a frekvenciák (BPFO - külső gyűrűhiba-frekvenciája, BPFI - belső gyűrű, BSF - gördülőelem, FTF - kosár) a csapágy geometriájától és a forgási sebességtől függenek. Egy kezdő diagnosztikusnak nem szükséges kiszámítania a pontos értékeiket. A lényeg az, hogy megtanulja felismerni a jelenlétüket a spektrumban.

Külső versenyhiba

Spektrum leírása: A rezgési spektrum csúcsok sorozatát mutatja, amelyek a külső futópálya hibájának frekvenciájához és annak felharmonikusaihoz tartoznak. Ezek a csúcsok általában magasabb frekvenciákon vannak (nem a tengelyforgás egész számú többszörösei), és minden alkalommal jelzik, amikor egy gördülőelem áthalad a külső futópálya hibáján.

A spektrális komponensek rövid leírása: A külső csapágyfutó golyóscsapágy-áthaladási frekvenciájának (BPFO) több felharmonikusa is jelen van. Jellemzően 8-10 felharmonikus BPFO figyelhető meg a spektrumban egy kifejezett külső csapágyfutó hiba esetén. Ezen csúcsok közötti távolság megegyezik a BPFO-val (egy karakterisztikus frekvencia, amelyet a csapágy geometriája és sebessége határoz meg).

Főbb jellemző: A BPFO-nál és az azt követő felharmonikusoknál található, jól elkülöníthető csúcssorozat a jellemző jellemző. Számos, egyenletesen elosztott nagyfrekvenciás csúcs (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) jelenléte egyértelműen a külső csapágypálya hibájára utal.

Belső faji hiba

Spektrum leírása: A belső versenypálya vetődésének spektruma számos kiemelkedő csúcsot mutat a belső versenypálya defektusfrekvenciáján és annak felharmonikusain. Ezenkívül mindegyik vetődési frekvenciacsúcsot jellemzően oldalsáv-csúcsok kísérik, amelyek a futási sebesség (1x) frekvenciáján helyezkednek el.

A spektrális komponensek rövid leírása: A belső gyűrű golyóscsapágy-áteresztő frekvenciájának (BPFI) több felharmonikusát tartalmazza, gyakran 8-10 felharmonikus nagyságrendben. Jellemző, hogy ezeket a BPFI csúcsokat oldalsávok modulálják ±1x RPM-en – ami azt jelenti, hogy minden BPFI felharmonikus mellett kisebb mellékcsúcsok jelennek meg, amelyeket a fő csúcstól a tengely forgási frekvenciájának megfelelő mértékben választanak el.

Főbb jellemző: Az árulkodó jel a belső gyűrűhiba-frekvenciás (BPFI) harmonikusok jelenléte oldalsáv-mintázattal. A BPFI harmonikusok körül a tengelysebességnél elosztott oldalsávok azt jelzik, hogy a belső gyűrűhiba fordulatonként egyszer terhelésre kerül, ami inkább a belső, mint a külső gyűrű problémáját erősíti meg.

Gördülőelem hibája (golyó/görgő)

Spektrum leírása: A gördülőelem (golyó vagy görgő) hibája rezgést okoz a gördülőelem forgási frekvenciáján és annak felharmonikusain. A spektrum olyan csúcsok sorozatát mutatja, amelyek nem a tengelysebesség egész számú többszörösei, hanem a golyó/görgő forgási frekvenciájának (BSF) többszörösei. Ezen felharmonikus csúcsok egyike gyakran jelentősen nagyobb, mint a többi, ami azt tükrözi, hogy hány gördülőelem sérült.

A spektrális komponensek rövid leírása: Csúcsok jelennek meg az alapvető gördülőelem-hibafrekvencián (BSF) és annak harmonikusain. Például BSF, 2xBSF, 3xBSF stb. Figyelemre méltó, hogy ezeknek a csúcsoknak az amplitúdómintázata jelezheti a sérült elemek számát – pl. ha a második harmonikus a legnagyobb, az arra utalhat, hogy két golyó/görgő lepattogzott. Gyakran ez együtt jár némi rezgéssel a futópálya-hibafrekvenciákon, mivel a gördülőelem sérülése gyakran a futópálya sérüléséhez is vezet.

Főbb jellemző: A csapágyelem forgási frekvenciája helyett a BSF (csapágyelem forgási frekvenciája) által elválasztott csúcsok sorozatának jelenléte a gördülőelem hibáját jelzi. A BSF N-edik harmonikusának különösen magas amplitúdója gyakran N elem sérülését jelenti (pl. egy nagyon magas 2xBSF csúcs két hibás golyóra utalhat).

Kosárhiba (csapágykosár / FTF)

Spektrum leírása: A gördülőcsapágy kosár- (leválasztó-) hibája rezgést okoz a kosár forgási frekvenciáján – az alapvető vonatfrekvencián (FTF) – és annak felharmonikusain. Ezek a frekvenciák általában szubszinkronok (a tengelysebesség alatt). A spektrum csúcsokat mutat az FTF, 2xFTF, 3xFTF stb. értékeknél, és gyakran kölcsönhatást mutat más csapágyfrekvenciákkal a moduláció miatt.

A spektrális komponensek rövid leírása: Alacsony frekvenciájú csúcsok, amelyek a kosár forgási frekvenciájához (FTF) és annak egész számú többszörösei tartoznak. Például, ha az FTF ≈ 0,4x tengelysebesség, akkor ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x stb. értékeknél csúcsok láthatók. Sok esetben a kosárhiba együtt létezik a versenyhibákkal, így az FTF modulálhatja a versenyhiba-jeleket, összeg-/különbségfrekvenciákat (oldalsávokat a versenyfrekvenciák körül) hozva létre.

Főbb jellemző: Egy vagy több, a csapágykosár forgási sebességével (FTF) egybeeső szubharmonikus csúcs (1x alatt) a kosár problémájára utal. Ez gyakran más csapágyhiba-jelzésekkel együtt jelenik meg. A legfontosabb jellemző az FTF és harmonikusainak jelenléte a spektrumban, ami egyébként ritka, kivéve, ha a kosár meghibásodik.

Mit kell tenni: A csapágyfrekvenciák megjelenése cselekvésre szólít fel. Fokozottan kell felügyelni ezt az egységet, ellenőrizni kell a kenési állapotot, és a lehető leghamarabb meg kell kezdeni a csapágycsere tervezését.

3.5. Hajtóműhibák

Fogaskerék excentricitása / Hajlított tengely

Spektrum leírása: Ez a hiba a fogaskerék-kapcsolás rezgésének modulációját okozza. A spektrumban a fogaskerék-kapcsolás frekvencia (GMF) csúcsát a fogaskerék tengelyének forgási frekvenciáján (1x fogaskerék fordulatszám) elhelyezkedő oldalsáv-csúcsok veszik körül. Gyakran a fogaskerék saját 1x üzemi sebességhez tartozó rezgése is megemelkedik az excentricitás kiegyensúlyozatlansághoz hasonló hatása miatt.

A spektrális komponensek rövid leírása: Jelentős amplitúdónövekedés a fogaskerék kapcsolódási frekvenciáján és annak alsó felharmonikusain (pl. 1x, 2x, 3x GMF). A GMF körül (és néha a felharmonikusai körül) egyértelmű oldalsávok jelennek meg az érintett fogaskerék forgási sebességének egyszeresével megegyező időközönként. Ezen oldalsávok jelenléte a fogaskerék forgása általi kapcsolódási frekvencia amplitúdómodulációját jelzi.

Főbb jellemző: A fogaskerék-kapcsolási frekvencia hangsúlyos oldalsávokkal 1x fogaskerék-frekvenciánál a jellemző jellemző. Ez az oldalsáv-mintázat (a csúcsok a GMF körül egyenlő távolságra vannak a menetsebességtől) erősen a fogaskerék excentricitására vagy a fogaskerék tengelyének görbületére utal. Ezenkívül a fogaskerék alapvető (1x) rezgése magasabb lehet a normálisnál.

Fogaskerék fogainak kopása vagy sérülése

Spektrum leírása: A fogaskerék foghibái (például kopott vagy törött fogak) a rezgés növekedését okozzák a fogaskerék kapcsolódási frekvenciáján és annak felharmonikusain. A spektrum gyakran több nagy amplitúdójú GMF csúcsot (1xGMF, 2xGMF stb.) mutat. Ezenkívül számos oldalsáv-frekvencia jelenik meg ezen GMF csúcsok körül, a tengely forgási frekvenciájával elválasztva. Bizonyos esetekben a fogaskerék sajátfrekvenciáinak (rezonanciáinak) oldalsávokkal történő gerjesztése is megfigyelhető.

A spektrális komponensek rövid leírása: Emelkedett csúcsok a fogaskerék kapcsolódási frekvenciáján (fogkapcsolódási frekvencia) és felharmonikusain (például 2xGMF). Minden fő GMF felharmonikus körül oldalsáv-csúcsok találhatók, amelyeket 1x forgási sebesség választ el egymástól. Az 1x, 2x, 3x GMF komponensek körüli oldalsávok száma és mérete a fogkárosodás súlyosságával általában növekszik. Súlyos esetekben további csúcsok is megjelenhetnek, amelyek a fogaskerék rezonanciafrekvenciáinak felelnek meg (saját oldalsávjukkal).

Főbb jellemző: A többszörös, nagy amplitúdójú fogaskerék-kapcsolási frekvenciaharmonikusok, sűrű oldalsáv-mintázatokkal kísérve, a jellemző jellemző. Ez egyenetlen fogfutásra utal kopás vagy törött fog miatt. Egy erősen kopott vagy sérült fogaskerék kiterjedt oldalsávokat mutat (1x sebességfokozat-intervallumokban) a kapcsolási frekvenciacsúcsok körül, ami megkülönbözteti egy egészséges fogaskeréktől (amelynek tisztább spektruma koncentrálódik a GMF-nél).

Mit kell tenni: A fogaskerekekhez kapcsolódó frekvenciák megjelenése nagyobb figyelmet igényel. Javasolt a sebességváltó olajának állapotának ellenőrzése fémrészecskék szempontjából, és a fogak kopásának vagy sérülésének felmérése érdekében a sebességváltó átvizsgálásának ütemezése.

Fontos megérteni, hogy valós körülmények között a gépek ritkán szenvednek csak egyetlen hibától. Nagyon gyakran a spektrum több hiba jeleinek kombinációja, például kiegyensúlyozatlanság és hibás beállítás. Ez zavaró lehet egy kezdő diagnosztikus számára. Ilyen esetekben egy egyszerű szabály érvényesül: először a legnagyobb amplitúdójú csúcsnak megfelelő problémát kell kezelni. Gyakran egyetlen súlyos hiba (pl. súlyos hibás beállítás) másodlagos problémákat okoz, például fokozott csapágykopást vagy a rögzítőelemek meglazulását. A kiváltó ok kiküszöbölésével jelentősen csökkenthető a másodlagos hibák megnyilvánulása.

4. szakasz: Gyakorlati ajánlások és következő lépések

Miután elsajátította a spektrumértelmezés alapjait, megtette az első és legfontosabb lépést. Most ezt a tudást be kell építeni a napi karbantartási gyakorlatba. Ez a rész azzal foglalkozik, hogyan lehet az egyszeri mérésekről áttérni a szisztematikus megközelítésre, és hogyan lehet a kapott adatokat megalapozott döntések meghozatalához felhasználni.

4.1. Az egyszeri méréstől a monitorozásig: a trendek ereje

Egyetlen spektrum csupán egy „pillanatfelvétel” a gép állapotáról egy adott időpontban. Nagyon informatív lehet, de valódi értékét a korábbi mérésekkel való összehasonlítás mutatja meg. Ezt a folyamatot állapotfigyelésnek vagy trendelemzésnek nevezik.

Az ötlet nagyon egyszerű: a gép állapotát nem abszolút rezgésértékek ("jó" vagy "rossz") alapján ítélik meg, hanem nyomon követik, hogyan változnak ezek az értékek az idő múlásával. Az amplitúdó lassú, fokozatos növekedése egy bizonyos frekvencián szisztematikus kopást jelez, míg a hirtelen ugrás egy riasztási jel, amely egy hiba gyors kialakulását jelzi.

Gyakorlati tipp:

• Alapvonal-spektrum létrehozása: Végezzen alapos mérést új, újonnan javított vagy ismert, jó állapotban lévő berendezéseken. Mentse el ezeket az adatokat (spektrumokat és numerikus értékeket) a Balanset-1A program archívumába. Ez az Ön "egészségügyi referenciaértéke" ehhez a géphez.
• Periodicitás meghatározása: Határozza meg, milyen gyakran fog ellenőrző méréseket végezni. Kritikusan fontos berendezések esetében ez lehet kéthetente egyszer; segédberendezések esetében havonta vagy negyedévente egyszer.
• Ismételhetőség biztosítása: Minden alkalommal ugyanazon pontokon, ugyanazon irányokban és lehetőség szerint a gép azonos üzemi körülményei (terhelés, hőmérséklet) mellett végezzen méréseket.
• Összehasonlítás és elemzés: Minden új mérés után hasonlítsa össze a kapott spektrumot az alapvonallal és a korábbiakkal. Ne csak az új csúcsok megjelenésére figyeljen, hanem a meglévők amplitúdójának növekedésére is. Bármely csúcs amplitúdójának hirtelen növekedése (pl. kétszerese az előző méréshez képest) megbízható jele a kialakulóban lévő hibának, még akkor is, ha az abszolút rezgésérték még az ISO szabványok szerinti elfogadható határokon belül van.

4.2. Mikor kell egyensúlyozni, és mikor kell más okot keresni?

A diagnosztika végső célja nem csupán a hiba megtalálása, hanem a szükséges intézkedésekről való helyes döntés meghozatala. A spektrumanalízis alapján egy egyszerű és hatékony döntéshozatali algoritmus építhető fel.

Spektrumanalízisen alapuló cselekvési algoritmus:

1. A Balanset-1A segítségével, lehetőleg „Charts” módban (F8), kiváló minőségű spektrumot kaphat, mind radiális, mind axiális irányban végzett mérésekkel.
2. Azonosítsa a legnagyobb amplitúdójú csúcsot. Ez jelzi a domináns problémát, amelyet először kell kezelni.
3. Határozza meg a hiba típusát a csúcs frekvenciája alapján:
   • Ha az 1x csúcs dominál: A legvalószínűbb ok az egyensúlyhiány.
     Akció: Végezzen el egy dinamikus kiegyensúlyozási eljárást a Balanset-1A eszköz funkcióinak használatával.
   • Ha a 2x csúcs dominál (különösen, ha axiális irányban magas): A legvalószínűbb ok a tengelyek hibás beállítása.
     Akció: A kiegyensúlyozás nem hatásos. Le kell állítani az egységet, és el kell végezni a tengelybeállítást.
   • Ha sok felharmonikusból (1x, 2x, 3x,...) álló "erdőt" figyelünk meg: A legvalószínűbb ok a mechanikai lazaság.
     Akció: Végezzen szemrevételezéses ellenőrzést. Ellenőrizze és húzza meg az összes rögzítőcsavart. Vizsgálja meg a keretet és az alapot repedések szempontjából.
   • Ha a közép- vagy magasfrekvenciás tartományban nem szinkron csúcsok dominálnak: A legvalószínűbb ok a gördülőcsapágy hibája.
     Akció: Ellenőrizze a csapágyegység kenését. Kezdje el a csapágycsere megtervezését. Növelje az egység ellenőrzésének gyakoriságát a hibák kialakulásának ütemének nyomon követése érdekében.
   • Ha az oldalsávos fogaskerék-kapcsolási frekvencia (GMF) dominál: A legvalószínűbb ok a sebességváltó hibája.
     Akció: Ellenőrizze a sebességváltó olajszintjét. Ütemezzen be egy sebességváltó-ellenőrzést a fogak kopásának vagy sérülésének felmérésére.

Ez az egyszerű algoritmus lehetővé teszi az absztrakt elemzésről a konkrét, célzott karbantartási intézkedésekre való áttérést, ami minden diagnosztikai munka végső célja.

Következtetés

A Balanset-1A készülék, amelyet eredetileg kiegyensúlyozásra szántak, jelentősen nagyobb potenciállal rendelkezik. A rezgési spektrumok kinyerésének és megjelenítésének képessége egy hatékony, belépő szintű rezgéselemzővé teszi. Ez a cikk hidat kíván teremteni a kézikönyvben leírt készülék működési képességei és a rezgéselemzési munkamenetekből származó adatok értelmezéséhez szükséges alapvető ismeretek között.

Az alapvető spektrumanalízis készségek elsajátítása nem csupán az elmélet tanulmányozásáról szól, hanem egy gyakorlati eszköz elsajátításáról is, amely növeli a munka hatékonyságát. Ha megértjük, hogy a különböző hibák – kiegyensúlyozatlanság, hibás beállítás, lazaság és csapágyhibák – hogyan nyilvánulnak meg egyedi „ujjlenyomatokként” a rezgési spektrumon, akkor egy működő gép belsejébe is betekinthetünk anélkül, hogy szét kellene szerelnünk azt.

Főbb tanulságok ebből az útmutatóból:

• A rezgés információ. A spektrum minden csúcsa információt hordoz a mechanizmusban zajló adott folyamatról.
• Az FFT a te fordítód. A gyors Fourier-transzformáció a rezgés összetett és kaotikus nyelvét a frekvenciák és amplitúdók egyszerű és érthető nyelvére fordítja.
• A diagnosztika mintázatfelismerés. A nagyobb hibák jellemző spektrális mintázatainak azonosításának megtanulásával gyorsan és pontosan meghatározhatja a megnövekedett rezgés kiváltó okát.
• A trendek fontosabbak, mint az abszolút értékek. A jelenlegi adatok rendszeres monitorozása és az alapadatokkal való összehasonlítása képezi az előrejelző megközelítés alapját, lehetővé téve a problémák legkorábbi szakaszban történő azonosítását.

A magabiztos és hozzáértő rezgéselemzővé váláshoz idő és gyakorlás szükséges. Ne féljen kísérletezni, adatokat gyűjteni különféle berendezésekről, és létrehozni saját „egészségspektrumok” és „betegségspektrumok” könyvtárát. Ez az útmutató egy térképet és iránytűt adott az Ön számára. A Balanset-1A-t nemcsak a tünetek kiegyensúlyozással történő „kezelésére” használja, hanem pontos „diagnózis” felállítására is. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy jelentősen növelje berendezései megbízhatóságát, csökkentse a vészleállások számát, és minőségileg új karbantartási szintre lépjen.