Ի՞նչ է աքսելերոմետրը. ուղեցույց թրթռումների վերլուծության համար
Մի ակսելերոմետր է տրանսդյուսեր (կամ զոնդ), որը մեխանիկական շարժումը — մասնավորապես արագացում տատանումների կամ հարվածների հետևանքով առաջացածը — վերածում է համաչափ էլեկտրական ազդանշանի: Այն ամենատարածված զոնդն է կանխատեսող սպասարկում և վիճակի մոնիտորինգ: Չափելով, թե որքան արագ է փոխվում մեքենայի որևէ կետի արագությունը, ակսելերոմետրը (արագացումաչափը) ապահովում է հում տվյալները, որոնք թույլ են տալիս վերլուծաբանին ախտորոշել մեխանիկական և էլեկտրական թերությունների լայն շրջանակը — սկսած առանցքակալի թերություններ մինչև անհավասարակշռություն և առանցքների շեղվածություն.
Դաշտային բալանսավորման հավաքածուներում ակսելերոմետրը աշխատող զոնդն է՝ Vibromera Թրթռման տվիչը արդյունաբերական ակսելերոմետր է, որը մատակարարվում է Balanset սարքերի հետ միասին։
1. Սահմանում. Տատանումների չափման հիմքը
Արագացումը բնական մեծությունն է պտտվող մեքենաների վրա չափելու համար, քանի որ մեքենան վնասող դինամիկ ուժերը — ծանր կետից կենտրոնախույս ուժը, առանցքակալի գլորման ուղու թեփոտումից առաջացած հարվածը — համեմատական են արագացմանը: Ակսելերոմետրը (արագացումաչափը) ուղղակիորեն արձագանքում է այդ ուժերին, ինչի շնորհիվ այն գտնվում է գրեթե յուրաքանչյուր ժամանակակից տատանումների վերլուծիչ և տվյալների հավաքիչ.
Ակսելերոմետրի (արագացումաչափի) գործնական առավելություններից մեկն այն է, որ դրա արագացման ազդանշանը կարելի է էլեկտրոնային եղանակով ինտեգրված մեկ անգամ ինտեգրել՝ ստանալու արագությունը (mm/s), և երկու անգամ՝ ստանալու Տեղաշարժ (µm): Մեկ, լավ ամրացված զոնդը հետևաբար ծածկում է տատանումների բոլոր երեք դասական միավորները՝ թույլ տալով վերլուծաբանին ընտրել այն, որը լավագույնս բացահայտում է տվյալ թերությունը:
2. Ինչպե՞ս են աշխատում ակսելերոմետրերը (արագացումաչափերը). Պիեզոէլեկտրական սկզբունքը
Թեև գոյություն ունի մի քանի ֆիզիկական սկզբունք, արդյունաբերական մեքենաների համար օգտագործվող ակսելերոմետրերի (արագացումաչափերի) ճնշող մեծամասնությունը հիմնված է պիեզոէլեկտրական էֆեկտ: Աշխատանքային հաջորդականությունը պարզ է.
- Պիեզոէլեկտրական բյուրեղ. Զոնդի ներսում փոքր սեյսմիկ զանգվածը միացված է պիեզոէլեկտրական տարրին — սովորաբար PZT-ի նման կերամիկային, կամ բարձրորակ զոնդերում՝ ճշգրիտ հատված քվարցե բյուրեղին:
- Ուժի կիրառում. Երբ մեքենան տատանվում է, իրանը շարժվում է դրա հետ: Իներցիայի շնորհիվ ներքին զանգվածը դիմադրում է այդ շարժմանը և ուժ է գործադրում բյուրեղի վրա — Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայն՝ հավասար զանգվածի և արագացման արտադրյալին:
- Ազդանշանի առաջացում. Միջանկյալ լարվածության պիեզոէլեկտրական բյուրեղը արտադրում է փոքրիկ էլեկտրական լիցք, որը ուղղակիորեն համեմատական է կիրառված ուժին, և հետևաբար՝ արագացմանը:
- Ելք՝ Ներքին էլեկտրոնիկան մշակում է այդ լիցքը և փոխանցում այն ճոճանակի միջոցով տվյալների հավաքիչին կամ հսկողության համակարգին՝ որպես այդ կետում արագացման անալոգ ներկայացում:
Այդ լիցքի մշակման եղանակը որոշում է երկու տարածված ընտանիքներ: Մեկ լիցքային ելքով զոնդը հում լիցքը փոխանցում է արտաքին լիցքային ուժեղացուցիչ և դիմանում է շատ բարձր ջերմաստիճանների: Արդյունաբերության մեջ շատ ավելի տարածված է IEPE (կամ լարման ռեժիմի) տեսակը, որը զոնդի մեջ ներկառուցում է ուժեղացուցիչը և ելքում տալիս ցածր իմպեդանսով լարում, որը լավ է փոխանցվում սովորական երկու հալոցանոց ճոճանակով: Ամենաուժեղ դիզայնները օգտագործում են սահք կառուցվածք, որը մեկուսացնում է բյուրեղը հիմքի ծռումից և ջերմային անցումային երևույթներից:
3. Ակսելերոմետրերի (արագացումաչափերի) տեսակները
Տարբեր կիրառությունները պահանջում են տարբեր զոնդեր, յուրաքանչյուրը՝ իր առավելություններով:
Ընդհանուր նպատակի ակսելերոմետրեր (արագացումաչափեր)
Սրանք արդյունաբերական հսկողության աշխատանքային ձիերն են: Սովորաբար դրանք առաջարկում են զգայունություն 100 mV/g և հաճախականության տիրույթ, որը հարմար է ամենատարածված մեքենաների, ինչպիսիք են պոմպերը, մոտորները և օդափոխիչները, համար — մոտավորապես 2 Hz-ից մինչև 10 kHz:
MEMS աքսելերոմետրեր
Միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերի (MEMS) ակսելերոմետրերը (արագացումաչափերը) սիլիցիումի հիմքով են, շատ փոքր, ցածր էներգախառնիչ և ծախսարդյունավետ: Պատմականորեն պիեզոէլեկտրական տեսակներից պակաս զգայուն լինելով, ժամանակակից MEMS սարքերը արագ բարելավվում են և տարածված են շարժական էլեկտրոնիկայում, ավտոմոբիլային համակարգերում, առանց ճոճանակի հսկողության հանգույցներում և ավելի ցածր ծախսով վիճակի հսկողության տեղադրումներում:
Պիեզոռեզիստիվ աքսելերոմետրեր
Օգտագործվում են հարվածային փորձարկումների և ցածր հաճախականությամբ շարժման համար, այս զոնդերը արձագանքում են մինչև 0 Hz (DC արագացում), ինչը դրանք օգտակար է դարձնում սենտրիֆուգի մշտական արագացումը կամ տրանսպորտային միջոցի դանդաղ շարժումը չափելու համար:
Բարձր հաճախականության աքսելերոմետրեր
Նախատեսված են բարձր հաճախականությամբ իրադարձություններ, ինչպիսիք են ատամնավոր փոխանցման և առանցքակալի վաղ փուլի վնասվածքները, բռնելու համար, այս զոնդերը օգտագործում են ավելի փոքր սեյսմիկ զանգված և ավելի բարձր ռեզոնանսային հաճախականություն, ինչը թույլ է տալիս ճշգրիտ չափումներ կատարել մինչև 20 kHz կամ ավելի բարձր — այն տիրույթը, որտեղ ապրում են տեխնիկաներ, ինչպիսիք են պարուրիչի վերլուծություն և շոկային իմպուլսի մեթոդի :
4. Հիմնական բնութագրեր և ընտրություն
Ակսելերոմետր (արագացումաչափ) ընտրելիս ինժեներները կշռում են մի քանի պարամետրեր.
- Զգայունություն (mV/g): Ավելի բարձր զգայունությունը ապահովում է ավելի ուժեղ ելք, ինչը լավագույնս հարմար է ցածր մակարդակի տատանումները լուծելու համար; 100 mV/g-ը տարածված արդյունաբերական ստանդարտն է:
- Հաճախականային բնութագիր՝ Տիրույթը, որի վրա զոնդը ճշգրիտ է ընթերցում: Այն պետք է ծածկի մեքենայի սպասվող արատների հաճախություններ , զոնդի սեփականից ներքև հարմարավետ եզրագծով սեփական (ռեզոնանսային) հաճախականությունն.
- Ջերմաստիճանի միջակայք՝ Զոնդը պետք է դիմանա այն մակերեսի ջերմաստիճանին, որտեղ այն ամրացված է; մեկ ջերմաստիճանի զոնդ հաճախ միաժամանակ տեղադրվում է համադրյալ հսկողության համար:
- Ամրացման եղանակ. Զոնդի ամրացման եղանակը — շրջանակ, ճկլիկ կամ մագնիս — ուժեղ ազդեցություն ունի բարձր հաճախությունների ճշգրտության վրա։ ISO 5348-ին համապատասխան շրջանակային ամրացումը ISO 5348 տալիս է լավագույն կապը և ամենալայն օգտագործելի հաճախական շերտը։ Մագնիսը հարմար է ճանապարհային աշխատանքների համար, բայց իջեցնում է վերին հաճախության սահմանը։ Թերի մոնտաժ կարող է ներմուծել կեղծ մոնտաժի ռեզոնանս որը կարող է ներկայանալ որպես մեքենայի թերություն։
Դուք կարող եք գնահատել տվյալ ամրացման հաճախական շերտի կորուստը՝ օգտագործելով Արագացաչափի ամրացման ռեզոնանսի հաշվիչ մինչև ամրացման սխեմայի ընտրությունը։
5. Կիրառություններ վիճակի մոնիտորինգում
Ակսելերոմետրները հիմք են հանդիսանում գրեթե բոլոր տատանումների վերլուծություն աշխատանքների համար, ներառյալ՝
- Դիտարկվող սպասարկման ծրագրեր՝ սովորական տվյալների հավաքագրում ճանապարհով մեքենայի առողջության միտումները հետևելու և ձախողումները կանխատեսելու համար։
- Ձախողումների ախտորոշում՝ անհավասարակշռության, առանցքների շեղվածության թուլացում և առանցքակալի մաշվածք որոշում տատանումների սպեկտր.
- Ընդունման փորձարկում. հաստատում, որ նոր կամ վերանորոգված մեքենաները բավարարում են տատանումների սպեցիֆիկացիաներին, ինչպիսիք են ISO 20816 (ISO 10816-ի ժամանակակից շարունակությունը):
- Մոդալ վերլուծություն. ուսումնասիրել սեփական հաճախություններ և մոդային ձևեր կառուցվածքի։
Տեղում բալանսավորումը այս աշխատանքների ամենապահանջկոտներից է, քանի որ այն պահանջում է ինչպես ամպլիտուդը և ընդ փուլ պտտման մեկ ցիկլի տատանումների։ Կրելի երկու ալիքային սարք, ինչպիսին է Balanset-1A առնում է իր երկու ակսելերոմետրները, ամրացնում դրանք տախոմետր իմպուլսին և չափում է 1× ամպլիտուդը և փուլը ուղղակիորեն մեքենայի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային արագությամբ՝ վերածելով հում ակսելերոմետրի ազդանշանը ազդեցության գործակիցների և ուղղիչ կշիռների, որոնք անհրաժեշտ են ռոտորը տեղում հավասարակշռելու համար։
