Տատանումների տեղաշարժի հասկացումը
Տեղաշարժ տատանվող մարմնի հանգստի (հավասարակշռության) դիրքից կատարած ընդհանուր տեղաշարժի չափն է։ Այն քանակականացնում է ինչքան հեռու է տեղաշարժվում բաղադրիչը առաջ և հետ։ Որպես տատանողական շարժման ամենաուղղակի, ֆիզիկապես ինտուիտիվ ներկայացում՝ տեղաշարժը հիմնարար պարամետր է տատանումների վերլուծություն — հատկապես ցածր հաճախականությունների աշխատանքի և ցանկացած հարցի համար, որը վերջանում է մեխանիկական բացակով (խաղով)։ Այն երեք դասական ամպլիտուդ պարամետրերից մեկն է՝ արագությունը և արագացման կողքին, որոնցից յուրաքանչյուրը նկարագրում է նույն շարժումը՝ տարբեր անկյունից դիտարկված։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է տեղաշարժը տատանումներում
Ամպլիտուդի երեք պարամետրերը կապված են մաթեմատիկական վերլուծությամբ. արագությունը տեղաշարժի փոփոխման արագությունն է, իսկ արագացումը՝ արագության փոփոխման արագությունը։ Մաթեմատիկորեն՝ արագացման ազդանշանը երկու անգամ ինտեգրելիս ստացվում է տեղաշարժը, իսկ տեղաշարժի ազդանշանը երկու անգամ դիֆերենցելիս՝ արագացումը։ Գործնական հետևանքն այն է, որ նույն տատանումը շատ տարբեր է երևում՝ կախված նրանից, թե որ պարամետրն եք գրաֆիկորեն պատկերում, և տեղաշարժը այն պարամետրն է, որը շեշտը դնում է դանդաղ, մեծ ամպլիտուդով շարժման վրա։ Այս կողմնորոշումն է, որը դարձնում է այն արժեքավոր համապատասխան իրավիճակներում և խեղաթյուրող՝ սխալ իրավիճակներում։
2. Ինչու և ե՞րբ չափել տեղաշարժը
Չնայած արագությունը ամենատարածված պարամետրն է մեքենայի ընդհանուր առողջության համար, տեղաշարժը նախընտրելի չափումն է մի քանի կոնկրետ, կրիտիկական սցենարներում.
- Ցածր հաճախականությունների վերլուծություն. կոնկրետ տատանումների էներգիայի դեպքում տեղաշարժը գերիշխում է ցածր հաճախականություններում։ Դանդաղ պտտվող մեքենաների վրա՝ սովորաբար 600 RPM-ից, կամ 10 Hz-ից ցածր, ինչպիսիք են մեծ օդափոխիչները, սառնարանային աշտարակները և թղթի մեքենաները, տեղաշարժը ամենահաճախական և ներկայացուցչական ցուցանիշն է տատանումների ուժգնություն.
- Բացակների (խաղերի) գնահատում. տեղաշարժը ֆիզիկական շարժման ուղղակի չափումն է։ Սա կարևոր է որոշելու համար, թե արդյոք պտտվող լիսեռը պահպանում է բավարար բացակ կայանքային բաղադրիչների, ինչպիսիք են առանցքակալները կամ խտանյութերը, հետ չշփվելու համար՝ ռոտորի շփման նախաբանը։
- Կառուցվածքային ծռում. հիմքերի, շրջանակների կամ խողովակաշարերի շարժումը վերլուծելիս տեղաշարժը օգտագործվում է ռեժիմի ձևերը հասկանալու և հաստատելու համար, որ ծռումները մնում են նախագծման սահմաններում։
- Ցածր պտտաթվով ռոտորների հավասարակշռում. մեծ, դանդաղ շարժվող ռոտորների բալանսավորում ժամանակ տեղաշարժի չափումները հաճախ օգտագործվում են անհավասարակշռությունը քանակականացնելու համար։
3. Չափման միավորներ և չափում
Սովորաբար կիրառվող միավորներ
Տատանումների տեղաշարժը սովորաբար արտահայտվում է երկու միավորներից մեկով.
- Միլներ. ԱՄՆ-ում արդյունաբերական ստանդարտը, որտեղ 1 միլը հավասար է դյույմի հազարերորդ մասին (0.001″)։
- Միկրոմետրեր (µm). SI միավորը, որտեղ 1 µm-ը հավասար է մետրի մեկ միլիոներորդ մասին։ Որպես փոխարկում՝ 1 միլ ≈ 25.4 µm։
Տեղաշարժը գրեթե միշտ նշվում է peak-to-peak (Pk-Pk) տերմիններով, քանի որ այս արժեքը ներկայացնում է ընդհանուր բաղադրիչի տեղաշարժը՝ այն թիվը, որը ամենակարևորն է բացակների (խաղերի) վերլուծության համար։ Տեղաշարժը մեկ գագաթի կամ RMS արժեքի տեսքով ներկայացնելը, թեև վավեր է, թաքցնում է ամբողջական տատանումը, որի մասին իրականում հոգ է տանում ինժեները։
Ինչպե՞ս է այն չափվում
Տեղաշարժը կարելի է չափել մի քանի եղանակով.
- Մոտեցման զոնդեր. լիսեռի տատանումների ամենատարածված մեթոդը։ Ոչ կոնտակտային ինդուկցիոն զոնդ ամրացված է կայանքային մասին և չափում է դրա ծայրի և պտտվող լիսեռի միջև փոփոխվող բացակը՝ տալով հարաբերական լիսեռի տեղաշարժը իր առանցքակալի ներսում։ Սա այն զոնդն է, որը գտնվում է մշտական տեղադրված պաշտպանական համակարգերի սրտում, որոնք կարգավորվում են ստանդարտներով, ինչպիսիք են API 670.
- Ինտեգրում ակսելերոմետրներից. ստանդարտ ակսելերոմետր չափում է արագացումը. դրա ազդանշանը կարելի է էլեկտրոնային եղանակով մեկ անգամ ինտեգրել՝ արագություն ստանալու համար, և երկրորդ անգամ՝ տեղաշարժ ստանալու համար։ Սա ժամանակակից տվյալների հավաքիչների տարածված հատկանիշ է, բայց կրկնակի ինտեգրումը խոցելի է աղմուկի և սխալների նկատմամբ շատ ցածր հաճախականություններում՝ այսպես կոչված «սկի-սլոուպ» (ski-slope) էֆեկտը, և սովորաբար պահանջում է տարամերժում հուսալի մնալու համար։ Նկատի ունեցեք, որ սա տալիս է բացարձակ իրանի տեղաշարժը, ոչ թե լիսեռի հարաբերական արժեքը, որը տալիս է մոտեցման զոնդը։
- Լազերային տեղաշարժի սենսորներ. ոչ կոնտակտային օպտիկական զոնդեր, որոնք օգտագործում են լազերային ճառագայթ՝ բարձր ճշգրտությամբ տեղաշարժի չափումներ կատարելու համար՝ առանց կառուցվածքը բեռնելու։
4. Տեղաշարժը դաշտում և հավասարակշռման մեջ
Պտտվող մեքենաների վրա տեղաշարժի հարցը հաճախ «արդյոք լիսեռը մնում է առանցքակալից հեռու» է, և դանդաղ ռոտորների վրա այն կրկնապատկվում է որպես հավասարակշռման ազդանշան։ Կրելի երկու ալիքով վերլուծիչ, ինչպիսին է Balanset-1A 1× ամպլիտուդը և փուլ աշխատանքային պտտաթվով՝ հղում կատարելով մեկ պտույտին տախոմետր իմպուլսին, և աշխատում է հավասարապես տեղաշարժի, արագության կամ արագացման տերմիններով։ Մեծ, դանդաղ օդափոխիչի համար, որտեղ 1× շարժումը գրեթե չի գրանցվում որպես արագացում, նույն տատանումը տեղաշարժի տեսքով դիտարկելը անհավասարակշռությունը ակնհայտ է դարձնում և թույլ է տալիս սարքին հաշվարկել ճիշտ ուղղիչ կշիռը և ստուգել մնացորդային անհավասարակշռություն հետո։
5. Տեղաշարժի դերը դիագնոստիկայում
Բարձր տեղաշարժը լիսեռի պտտման հաճախականության (1× RPM) դեպքում ցածր պտտաթվով մեքենայի վրա հաճախ ցույց է տալիս անհավասարակշռություն, բայց տեղաշարժի ավելի խորը դիագնոստիկ արժեքը բխում է դրա կապից արագության և արագացման հետ։ Տատանումների էներգիայի տվյալ քանակի համար.
- մոտ ցածր հաճախություններ, տեղաշարժն ունի ամենաբարձր ամպլիտուդը.
- մոտ միջին հաճախություններ, արագությունն ունի ամենաբարձր ամպլիտուդը.
- մոտ բարձր հաճախություններ, արագացումն ունի ամենաբարձր ամպլիտուդը։
Այս պատճառով վերլուծաբանները տեղաշարժը օգտագործում են ցածր հաճախականության երևույթների վրա կենտրոնանալու համար, որոնք կարող են գրեթե անտեսանելի լինել արագացման սպեկտր — այնպիսի շարժում, որը հակառակ դեպքում ընդհանրապես կկորցնեին։ Մեքենան կարող է ենթարկվել ծանր, վնասակար ցածր հաճախականության շարժման, որը ստեղծում է շատ քիչ արագացում, ինչը ճիշտ այն պատճառն է, թե ինչու տեղաշարժը մնում է ամբողջական դիագնոստիկ գործիքակազմի կարևոր մասը և ինչու մեկ պարամետրը ինքնին չի պատմում ամբողջ պատմությունը։
