Հաճախության հասկացումը տատանումների վերլուծության մեջ
Հաճախություն չափում է, թե որքան հաճախ է կրկնվում մի կրկնվող իրադարձություն տվյալ ժամանակի միավորում — տատանումների վերլուծություն, այն քանակականացնում է, թե որքան արագ է տատանվում մի մարմին։ Այն մեքենայի խնդրի արմատական պատճառը ախտորոշելու ամենակարևոր պարամետրն է։ Եթե ամպլիտուդ ցույց է տալիս ուժգնությունը տատանումների, ապա հաճախությունը ցույց է տալիս աղբյուր։ Կարդալով ամպլիտուդի արժեքը՝ դուք գիտեք, թե որքան ծանր է խնդիրը, իսկ կարդալով դրա հաճախությունը՝ գիտեք, թե ինչն է խնդիրը։
1. Սահմանում. Ի՞նչ է տատանումների հաճախությունը
Հաճախությունը նկարագրում է ցիկլիկ շարժման արագությունը՝ տատանվող մասի կողմից ժամանակի միավորում կատարվող ամբողջական տատանումների ցիկլերի քանակը։ 1800 rpm պտտաթվով պտտվող ռոտորը յուրաքանչյուր վայրկյանում կատարում է երեսուն պտույտ, ուստի այն առաջացնող մեկ պտույտին համապատասխանող ուժը կրկնվում է վայրկյանում երեսուն անգամ։ Մեքենայի ժամանակի ալիքաձև մեջ թաքնված յուրաքանչյուր պարբերական բաղադրիչ ունի իր հաճախությունը, և այդ բաղադրիչների առանձնացումը բոլոր ախտորոշիչ աշխատանքների հիմքն է։
Հիմնականում, հաճախությունը անկախ է ամպլիտուդից։ Տատանումները կարող են լինել ուժեղ կամ գրեթե աննկատ հենց նույն հաճախությամբ։ Երբ թերությունը զարգանում է, սովորաբար փոխվում է ամպլիտուդը, մինչդեռ հաճախությունը մնում է կապված այն ֆիզիկական մեխանիզմի հետ, որն այն առաջացնում է։ Այդ կայունությունը հենց այն է, ինչը հաճախությունը դարձնում է այդքան հուսալի «մատնահետք»։
2. Հաճախության ախտորոշիչ հզորությունը
Հիմնական սկզբունքը տատանումների դիագնոստիկա նրանում է, որ տարբեր մեխանիկական և էլեկտրական բաղադրիչները թերությունների առաջացման սկզբնական փուլում առաջացնում են տատանումներ կոնկրետ, կանխատեսելի հաճախություններով։ Նույնականացնելով, թե որ հաճախություններն են առկա մեքենայի տատանումների սիգնատուրայում և ինչքան ուժեղ է յուրաքանչյուրը, մասնագետը կարող է ճշգրիտ որոշել խնդիր առաջացնող բաղադրիչը։ Սա շատ նման է նրան, թե ինչպես է բժիշկը ստետոսկոպի միջոցով լսում տարբեր վիճակներին բնորոշ հնչյունները։
Յուրաքանչյուր հնարավոր թերություն ունի բնորոշ հաճախական սիգնատուրա.
- Անհավասարակշռություն: բոլոր պտտվող հավաքածուի խնդիրը, օրինակ անհավասարակշռություն, հայտնվում է լիսեռի պտտման հաճախությամբ — 1× աշխատանքային արագություն.
- Առանցքների շեղվածություն՝ երկու լիսեռների միջև կցորդիչի խնդիրը, օրինակ առանցքների շեղվածություն, սովորաբար հայտնվում է աշխատանքային պտտաթվի կրկնապատիկով (2×), հաճախ՝ բարձրացած 3×.
- Առանցքակալների դեֆեկտներ. գլորման առանցքակալի թերությունը առաջացնում է ոչ ամբողջական առանցքակալի թերությունների հաճախություններ , որոնք որոշվում են գլորման ուղու և գնդիկների երկրաչափությամբ և լիսեռի պտտաթվով։
- Փոխանցման խնդիրներ. միացած ատամները ստեղծում են էներգիա ատամնանիվների կպման հաճախականություն (GMF) — ատամների քանակը բազմապատկված փոխանցման պտտաթվով — հաճախ՝ ուղեկցված կողմնային շերտեր.
Քանի որ այս սիգնատուրաները հազվադեպ են ծածկվում, մեկ լավ լուծաչափով սպեկտրը կարող է առանձնացնել անհավասարակշռությունը առանցքների շեղվածությունից և քայքայվող առանցքակալից՝ առանց մեքենան բացելու։
3. Հաճախության միավորները
Հաճախությունը արտահայտվում է մի քանի միավորներով, և աշխատող մասնագետը պետք է տիրապետի բոլորին։
Հերց (Hz)
Միջազգային (SI) միավորը։ Մեկ հերցը հավասար է մեկ ցիկլի վայրկյանում։ Սա ստանդարտն է գիտական և մեծամասնության սարքավորումների համատեքստերում և այն միավորն է, որն օգտագործվում է FFT հաճախական առանցքի վրա։
Ցիկլեր մեկ րոպեում (CPM)
Լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերական սպասարկման մեջ, քանի որ այն ուղղակիորեն կապված է պտտական արագության հետ, որը նշվում է պտույտներով մեկ րոպեում (RPM)։ Քանի որ մեկ րոպեն պարունակում է 60 վայրկյան, փոխարկումը պարզապես CPM = Hz × 60։ 30 Hz հաճախությամբ տատանումը հետևաբար հավասար է 1800 CPM-ի, և 1800 rpm պտտաթվով աշխատող մեքենայի վրա այդ գագաթը գտնվում է ճիշտ աշխատանքային պտտաթվի վրա, ինչը հաճախ ավելի հեշտ է ճանաչել CPM-ով, քան Hz-ով։
Կարգեր
Կարգերը մեքենայի սեփական աշխատանքային պտտաթվի բազմապատիկներն են. աշխատանքային պտտաթիվը 1-ին կարգն է, երկու անգամ աշխատանքային պտտաթիվը՝ 2-րդ կարգը և այլն։ Առավելությունն այն է, որ կարգերը մնում են հաստատուն նույնիսկ, երբ մեքենան փոխում է պտտաթիվը. անհավասարակշռությունը մնում է 1-ին կարգում՝ անկախ նրանից, թե լիսեռը պտտվում է 900, թե 3600 rpm-ով, մինչդեռ դրա հաճախությունը Hz-ով փոխվում է։ Սա կարգերը դարձնում է անփոխարինելի փոփոխական պտտաթվով սարքավորումների համար և հիմք է կարգերի վերլուծություն։ Անվճար Ներդաշնակ հաճախականության հաշվիչ մեկ քայլով RPM-ը փոխարկում է դրա 1×-ից մինչև 10× հաճախությունների, իսկ տատանումների միավորների փոխարկիչ կատարում է Hz–CPM հաշվապահությունը։
4. Ինչպե՞ս է որոշվում հաճախությունը
Տատանումների ազդանշանի մեջ թաքնված հաճախությունները հանվում են Արագ Ֆուրիեի փոխակերպում (FFT)։ ակսելերոմետր կատարում է ժամանակի ազդանշանի գրաֆիկի գրանցումը, իսկ FFT ալգորիթմը այն վերլուծում է հաճախությունների սպեկտր — գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս բարդ տատանումները կազմող յուրաքանչյուր առանձին հաճախություն, որտեղ յուրաքանչյուր գագաթի բարձրությունը ցույց է տալիս, թե որքան էներգիա կա այնտեղ։ Մասնագետը այնուհետև համապատասխանեցնում է այդ գագաթները վերը նշված թերությունների սիգնատուրաներին։ Դաշտում, կրելի երկու ալիքով սարք, ինչպիսին է Balanset-1A կատարում է այս FFT-ը տեղում, չափելով սպեկտրները մոտավորապես 5 Hz-ից մինչև 1000 Hz, որպեսզի աշխատանքային պտտաթվի գագաթը և դրա հարմոնիկները կարդացվեն ուղղակիորեն մեքենայի վրա, իսկ մեկ պտույտին համապատասխանող տախոմետրի ազդանշանը ճշգրիտ նույնականացնում է, թե որ գագաթն է 1×։
5. Հաճախության, արագության և արագացման միջև կապը
Տատանումների էներգիայի տվյալ մակարդակի դեպքում Տեղաշարժ, արագությունը, և արագացում ամպլիտուդները ուժեղ կախված են հաճախությունից, ինչի պատճառով յուրաքանչյուր միավոր գերիշխում է տարբեր շրջանակում.
- Ցածր հաճախություններ. տեղաշարժը ամենամեծն է, ուստի այն բնական միավորն է դանդաղ լիսեռի շարժման համար։
- Միջին հաճախություններ. արագությունն ամենամեծն է և ամենահամասեռը, ինչի պատճառով տատանումների ուժգնություն ստանդարտներ, ինչպիսիք են ISO 20816 (ISO 10816-ի ժամանակակից շարունակությունը), գնահատում են մեքենայի ընդհանուր առողջությունը՝ mm/s արագությամբ:
- Բարձր հաճախություններ. արագացումն ամենամեծն է, ինչը դարձնում է այն ընտրության միավոր առանցքակալների և ատամնանիվների տոնալ հաճախությունների համար:
Հաճախային շրջանակի համար սխալ միավոր ընտրելը կարող է թաքցնել իրական դեֆեկտը աղմուկի հիմքում, իսկ ճիշտ միավորի ընտրությունը նույն դեֆեկտը դարձնում է ակնհայտ գրաֆիկի վրա: Այսպես հասկացած, հաճախությունը բանալին է, որը բացում է տատանումների վերլուծության դիագնոստիկ պոտենցիալը՝ վերածելով չմշակված, խառնաշփոթ ազդանշանը գործնական սպասարկման տեղեկատվության:
