Առանցքակալների թերությունների ախտորոշում
Առանցքակալների դեֆեկտներ միկրոսկոպիկ կամ մակրոսկոպիկ թերություններ են — ճաքեր, թեփոտումներ կամ ակոսներ — գլորման առանցքակալի աշխատանքային մակերեսների վրա։ Քանի որ գլորման առանցքակալները հիմնարար են մեծամասնության պտտվող սարքավորումների համար և հաճախակի ձախողման կետ են, այս թերությունների վաղ հայտնաբերումը ամենաբարձր արժեք ունեցող աշխատանքներից մեկն է տատանումների վերլուծություն։ Դեֆեկտը ստեղծում է կրկնվող, պարբերական հարված՝ յուրաքանչյուր անգամ, երբ գլորվող տարրը անցնում է նրա վրայով, և հենց այդ պարբերականությունն է, որ դեֆեկտը դարձնում է տեսանելի սպեկտր առանցքակալի գերտաքացումից կամ լսելի դառնալուց շատ առաջ։
1. Առանցքակալների թերությունների բնույթը
Սովորական գլորման առանցքակալը բաղկացած է չորս մասից՝ արտաքին գլորման ուղի, ներքին գլորման ուղի, գնդակների կամ գլորիկների հավաքածու և շրջանակ, որը պահպանում է տարրերի հավասարաչափ տեղաբաշխումը։ Դեֆեկտը թերություն է այս մակերեսներից ցանկացածի վրա։ Երբ գլորվող տարրը անցնում է դրա վրայով, շփումը ստեղծում է փոքր, սուր, բարձր հաճախականությամբ հարված՝ «կտրուկ ձայն»։ Մեկ կտրուկ ձայնը կրում է շատ քիչ էներգիա, բայց հարվածները կրկնվում են յուրաքանչյուր անցման ժամանակ՝ ձևավորելով ուժեղ պարբերական ազդանշան։ Տատանումների վերլուծությունը արտակարգ լավ է հայտնաբերում այս տեսակի կրկնվող հարվածները, ինչի պատճառով վատթարացող առանցքակալը կարելի է հայտնաբերել ամիսներ առաջ, այլ ոչ թե բռնկման պահին։
2. Չորս հիմնական խափանման հաճախությունները
Առանցքակալների ախտորոշման հիմքն այն է, որ տրված առանցքակալի երկրաչափության և լիսեռի պտտաթվի դեպքում հարվածները տեղի են ունենում շատ կոնկրետ, կանխատեսելի հաճախականություններով։ Այս առանցքակալի թերությունների հաճախություններ են՝
- BPFO (Գնդի անցման հաճախականություն, արտաքին գլորման ուղի)՝ գլորվող տարրերի անցման հաճախականությունը անշարժ արտաքին գլորման ուղու մեկ կետով։ Սա ամենատարածված դիտվող առանցքակալի դեֆեկտի հաճախականությունն է։
- BPFI (Գնդի անցման հաճախականություն, ներքին գլորման ուղի)՝ տարրերի անցման հաճախականությունը ներքին գլորման ուղու մեկ կետով։ Քանի որ ներքին գլորման ուղին պտտվում է լիսեռի հետ, BPFI-ն ավելի բարձր է, քան BPFO-ն։
- BSF (Գնդի պտտման հաճախականություն)՝ գլորվող տարրի պտտման հաճախականությունը իր առանցքի շուրջ։ BSF դեֆեկտը հաճախ ցուցաբերում է էներգիա այս հաճախականությունից երկու անգամ բարձր, քանի որ թերությունը հարվածում է երկու գլորման ուղիներին տարրի յուրաքանչյուր պտույտի ժամանակ։
- FTF (Հիմնական շարժիչի հաճախականություն)՝ շրջանակի կամ «խումբ» պտտման հաճախականությունը։ Սա շատ ցածր հաճախականություն է, սովորաբար ավելի քիչ, քան 0.5X աշխատանքային արագություն.
Այս հաճախականությունները կախված են առանցքակալի երկրաչափությունից՝ միջին տրամագիծ, գլորվող տարրի տրամագիծ, շփման անկյուն և տարրերի քանակ, ինչպես նաև լիսեռի պտտաթվից։ Տատանումների ծրագրային ապահովումը սովորաբար պարունակում է մեծ առանցքակալների տվյալների բազա և ավտոմատ կերպով հաշվարկում է դրանք, և դրանք կարելի է ուղղակիորեն հաշվարկել առանցքակալի դեֆեկտների հաճախությունների հաշվիչ երբ հայտնի է առանցքակալի մասի համարը կամ չափսերը։
3. Ինչպես են առանցքակալների թերությունները դրսևորվում սպեկտրում
Զարգացող դեֆեկտը թողնում է բնորոշ նախշ FFT սպեկտր:
- Բարձր հաճախականությամբ գագաթներ՝ դեֆեկտի հաճախականությունն ինքնին (օրինակ՝ BPFO) հայտնվում է որպես գագաթ հաճախականության տիրույթի վերևում, հեռու ցածր կարգի պտտական գագաթներից։
- Հարմոնիկներ: հարվածների սուր, իմպուլսային բնույթը սովորաբար ստեղծում է դեֆեկտի հաճախականության մի քանի հարմոնիկներ՝ ճշգրիտ բազմապատիկներ, և դրանց երկար շարքը վկայում է լավ զարգացած թերության մասին։
- Կողային շերտեր: սա կրիտիկական ախտորոշիչ նշանն է։ Դեֆեկտի հաճախականության գագաթը սովորաբար շրջապատված է կողմնային գոտիներով, որոնք տեղաբաշխված են 1X աշխատանքային պտտաթվով։ BPFO գագաթը 1X կողմնային գոտիներով դասական արտաքին գլորման ուղու նշանն է, մինչդեռ ներքին գլորման ուղու դեֆեկտը (BPFI) գրեթե միշտ ունենում է 1X կողմնային գոտիներ, քանի որ պտտվող թերությունը մեկ անգամ յուրաքանչյուր պտույտի ժամանակ մտնում և դուրս է գալիս առանցքակալի բեռնվածության գոտուց՝ մոդուլյացնելով հարվածի ուժգնությունը։
Ամենավաղ փուլերում այս գագաթները փոքր են և հեշտությամբ թաղվում սպեկտրի աղմուկի հատակում, ինչի պատճառով սովորաբար կիրառվում է մասնագիտացված հայտնաբերման տեխնիկա։
4. Պարուրիչի վերլուծությունը վաղ հայտնաբերման համար
Պարուրիչի վերլուծություն, որը նաև կոչվում է դեմոդուլյացիա, ամենաուժեղ մեթոդն է առանցքակալի վաղ փուլի դեֆեկտները բռնելու համար։ Սա ազդանշանների մշակման տեխնիկա է, որը թափանցող զտիչով հեռացնում է ցածր հաճախականությամբ, բարձր էներգիայով տատանումները աղբյուրներից, ինչպիսիք են անհավասարակշռություն և առանցքների շեղվածություն, այնուհետև կենտրոնանում է բացառապես թերության ստեղծած բարձր հաճախականությամբ, ցածր էներգիայով հարվածների վրա։ Կրկնվող հարվածները զանգահարում են կառուցվածքի սեփական հաճախականությունները, և պարուրիչի մշակումը հանում է այդ զանգահարման կրկնության հաճախականությունը։
Արդյունքում ստացված պարուրիչի սպեկտր շատ «մաքուր» է, պարզորոշ ցուցադրելով առանցքակալի դեֆեկտի հաճախականությունները և դրանց հարմոնիկները ցածր ֆոնի դեմ։ Սա թույլ է տալիս հայտնաբերել ամիսներով՝ երբեմն տարիներով՝ առանցքակալի ձախողումից առաջ, ապահովելով ժամանակ, որը հնարավորություն է տալիս պլանավորված փոխարինում կատարել՝ փոխարենը արտակարգ ձախողման։
5. Ախտորոշման հաստատումը տեղում
Հուսալի առանցքակալի ախտորոշումը հիմնված է չափված գագաթների համընկնման վրա հաշվարկված դեֆեկտի հաճախականությունների հետ և սպասվող կողմնային գոտիների նախշի հաստատման վրա, իդեալական դեպքում՝ պարուրիչի սպեկտրով և հստակ աճող միտումով հաջորդական չափումների ընթացքում։ Կրելի երկու ալիքով սարք, ինչպիսին է Balanset-1A թույլ է տալիս ինժեներին գրանցել սպեկտրը մեքենայի սեփական առանցքակալներում աշխատանքային պտտաթվով, որպեսզի կասկածելի առանցքակալի դեֆեկտը կարելի է ստուգել տեղում՝ համեմատած կանխատեսված հաճախականությունների հետ։ Արժե նաև բացառել նմանատիպ երևույթները՝ կառուցվածքային թուլացում և գլորման տարրերի դեֆեկտները կարող են երկուսն էլ բարձրացնել լայնաշերտ էներգիան, բայց միայն իրական առանցքակալի դեֆեկտը համընկնում է BPFO, BPFI, BSF կամ FTF ընտանիքների հետ։
