Memahami Subharmonik
A subharmonik adalah komponen frekuensi dalam getaran spektrum yang terjadi pada fraksi bilangan bulat dari frekuensi pemaksaan fundamental. Dalam analisis mesin, fundamental itu hampir selalu merupakan kecepatan lari (1X), sehingga subharmonik muncul pada urutan seperti 1/2X, 1/3X atau 1/4X. Karena mereka duduk di bawah ini komponen sinkron utama, mereka juga disebut sub-sinkron getaran, dan ini adalah beberapa puncak yang paling berharga secara diagnostik yang dapat ditemukan oleh seorang analis - jarang muncul tanpa penyebab fisik yang jelas.
1. Definisi: Apa itu Subharmonik?
Di mana biasa harmonik adalah kelipatan bilangan bulat dari kecepatan lari (2X, 3X, 4X), subharmonik adalah kebalikannya: pembagian bilangan bulat. Puncak tepat pada setengah kecepatan poros adalah contoh klasik, sering ditulis 1/2X atau 0,5X. Dalam praktiknya, pola yang paling informatif bukanlah garis sub-sinkron tunggal tetapi keluarga di antaranya - puncak pada 1/2X, 3/2X (1,5X) dan 5/2X (2,5X), semuanya berjarak setengah urutan. Munculnya sisir seperti itu adalah tanda tangan buku teks dari kesalahan mekanis tertentu, dan bukan noise acak.
Penting untuk membedakan subharmonik sejati dari komponen sub-sinkron non-bilangan bulat. Puncak yang terkunci tepat pada 0,50X adalah subharmonik asli dari kecepatan lari; puncak pada, katakanlah, 0,43X adalah sub-sinkron tetapi bukan fraksi yang tepat, dan perbedaan itu segera mempersempit daftar tersangka. Subharmonik tidak sesering harmonik, tetapi ketika muncul, hampir selalu mengarah ke salah satu penyebab di bawah ini.
2. Kelonggaran Mekanis - Penyebab Paling Umum
Sumber utama subharmonik 1/2X adalah kelonggaran mekanis. Ketika sebuah komponen longgar - kelonggaran bantalan pada dudukannya, pemasangan yang sudah aus, atau baut pemasangan yang longgar - komponen tersebut menimbulkan respons “memantul” atau “berderak” yang sangat tidak linier. Jarak bebas memungkinkan bagian tersebut menabrak dudukannya, dan karena benturan itu cenderung berulang secara efektif setiap lainnya revolusi, sistem merespons pada setengah frekuensi pemaksaan.
Spektrum yang dihasilkan menunjukkan puncak 1X yang disertai dengan serangkaian subharmonik pada 1/2X, 3/2X, 5/2X dan seterusnya. Keluarga setengah orde tersebut merupakan salah satu sidik jari yang paling andal dalam diagnostik getaran: sidik jari ini nyaris secara jelas mengindikasikan kelonggaran struktural yang parah, dan pertumbuhannya dari waktu ke waktu melacak memburuknya kesesuaian. Semakin jelas dan banyak puncak setengah orde, semakin longgar sambungannya.
3. Ketidakstabilan Bantalan Jurnal
Dalam mesin yang didukung pada film fluida atau bantalan jurnal, getaran sub-sinkron adalah peringatan kritis dari ketidakstabilan film oli. Ini adalah getaran yang tereksitasi dengan sendirinya - energi dari putaran yang stabil memberi makan getaran secara langsung, sehingga mereka dapat tumbuh tanpa paksaan dari luar.
- Pusaran minyak: Biasanya terjadi antara 0,42X dan 0,48X dari kecepatan lari, muncul sebagai puncak yang kuat dan berbeda tepat di bawah setengah putaran. Hal ini muncul ketika baji oli yang menopang poros mulai bersirkulasi (berputar) di dalam jarak bebas bantalan, menyeret poros di sekitar jurnalnya. Karena sedikit di bawah 0,5X daripada tepat di atasnya, frekuensi yang tepat adalah tanda yang memisahkan pusaran dari kelonggaran.
- Cambuk minyak: Bentuk ketidakstabilan yang jauh lebih parah dan merusak. Ini terjadi ketika frekuensi pusaran bertepatan dengan frekuensi alami pertama rotor, atau kecepatan kritis. Getaran kemudian “mengunci” pada frekuensi alami tersebut dan tetap berada di sana bahkan ketika kecepatan alat berat meningkat - sebuah ciri khas yang membedakan cambuk dengan pusaran pelacak kecepatan. Amplitudo dapat menjadi cukup keras untuk merusak bantalan atau poros.
Frekuensi bantalan jurnal yang mengelompokkan ketidakstabilan ini dapat diperkirakan di depan dengan kalkulator frekuensi cacat bantalan jurnal, yang membantu mengonfirmasi apakah puncak sub-sinkron berada dalam whirl band.
4. Sumber Lain dari Puncak Sub-Sinkron
- Masalah pada penggerak sabuk: Sabuk yang aus atau rusak dapat menghasilkan komponen sub-sinkron yang terkait dengan laju rotasi sabuk itu sendiri, yang lebih rendah daripada kecepatan katrol. Diduga cacat penggerak sabuk - dan terutama Kesalahan sabuk-V - dapat dikonfirmasi terhadap frekuensi sabuk yang dihitung menggunakan kalkulator frekuensi cacat sabuk.
- Efek yang berhubungan dengan aliran: Pada pompa dan kipas angin, energi sub-sinkron dapat berasal dari turbulensi aliran atau kios berputar. Komponen-komponen ini biasanya adalah bukan pecahan yang tepat dari 1X, yang dengan sendirinya merupakan petunjuk yang berguna bahwa sumbernya adalah hidrolik atau aerodinamis, bukan mekanis. Pada kompresor, fenomena yang terkait dengan melonjak juga dapat menaikkan lantai di bawah kecepatan lari.
5. Analisis dan Konfirmasi
Karena diagnosis bergantung pada perbedaan frekuensi yang kecil, maka tugas pertama adalah menentukan frekuensi puncak yang tepat. Sebuah garis tepat pada 0,50X secara kuat mengimplikasikan kelonggaran; garis pada 0,47X hampir pasti merupakan pusaran minyak; seri 1/2X, 3/2X, 5/2X yang lengkap mengonfirmasi kelonggaran dengan keyakinan yang tinggi. Oleh karena itu, resolusi spektral yang tinggi dan referensi kecepatan yang akurat sangat penting, karena 0,48X dan 0,50X dapat terlihat identik pada resolusi kasar.
The bentuk gelombang waktu memberikan pembuktian yang berharga. Kelonggaran biasanya menunjukkan benturan atau pemotongan yang jelas - puncak yang diratakan atau terpotong di mana bagian yang longgar berada di bagian bawah - sedangkan pusaran minyak muncul sebagai sinyal yang lebih halus dan memodulasi tanpa benturan tajam. Di lapangan, penganalisis dua saluran portabel seperti Keseimbangan-1a memungkinkan seorang insinyur menangkap spektrum dan bentuk gelombang waktu yang disinkronkan pada kecepatan operasi, sehingga frekuensi sub-sinkron yang tepat dan karakter bentuk gelombangnya dapat dinilai bersama sebelum pembongkaran dijadwalkan.
