Comprensione del bump test
A test di urto - chiamata anche prova d'urto o prova del martello, è una semplice tecnica sperimentale per identificare le caratteristiche di un'unità di misura. frequenze naturali e smorzamento caratteristiche di una struttura o di una macchina colpendola con un martello (strumentato o meno) e misurando il libero risultante. vibrazione risposta con uno o più accelerometri. Un singolo impatto brusco eccita tutti i modi strutturali in una sola volta, e una FFT della risposta rivela quelle frequenze naturali come picchi nella spettro di frequenza. È il metodo più pratico per il campo test modali perché non ha bisogno di altro che di un martello e di un analizzatore di vibrazioni, senza costosi shaker elettrodinamici e senza una configurazione elaborata. Di conseguenza, viene utilizzato costantemente per la risoluzione dei problemi. risonanza problemi, verifica risonanze strutturali, e confermando che le frequenze operative sono separate in modo sicuro dalle frequenze naturali.
1. Definizione: Che cos'è il Bump Test?
Il principio alla base di un bump test è che un impatto è, matematicamente, un impulso molto breve che contiene energia in un'ampia banda di frequenze tutte insieme. Quando questa energia a banda larga viene trasmessa a una struttura, ogni modo la cui frequenza naturale rientra nella larghezza di banda dell'impulso viene fatto suonare simultaneamente. La struttura si “abbassa” alle sue frequenze preferite e la risposta in decadimento, catturata dall'accelerometro, porta con sé l'impronta digitale di quei modi. Trasformando il ringdown nel dominio della frequenza, ogni modo viene trasformato in un picco, in modo che un singolo tocco possa mappare il carattere dinamico di un intero telaio di macchina, di un piedistallo o di un tratto di tubo in pochi secondi. È il cugino facile da usare della disciplina più ampia del test d'impatto.
2. Attrezzatura richiesta
Martello a percussione
La scelta del martello determina se il risultato è quantitativo o semplicemente qualitativo.
Martello strumentato (preferito)
- Un trasduttore di forza incorporato nella testa del martello misura direttamente la forza d'impatto.
- Ciò consente di ottenere un vero e proprio funzione di trasferimento (risposta divisa per la forza) e un funzione di risposta in frequenza da calcolare.
- I risultati sono quantitativi e ripetibili.
- Costo tipico: $500-3.000.
Non strumentato (semplice)
- È sufficiente un normale martello, un martello di gomma o anche un martello a mano.
- Viene misurata solo la risposta, non la forza.
- Fornisce un'identificazione qualitativa della frequenza - dove si trovano i picchi, ma non la loro grandezza assoluta per unità di forza.
- Questo è perfettamente adeguato per molte applicazioni sul campo.
- Gratuito o a costo molto basso.
Misurazione della risposta
- Un accelerometro montato sul punto di interesse della risposta.
- Collegato a un analizzatore di vibrazioni o a un'unità di acquisizione dati.
- Per risolvere i picchi è necessaria una capacità di analisi FFT.
Analisi
- FFT del segnale di risposta.
- I picchi corrispondono alle frequenze naturali.
- L'ampiezza del picco è un indicatore dello smorzamento.
3. Procedura di prova
Test di urto di base
- Collegare l'accelerometro: nel punto di misurazione della risposta prescelto.
- Impostare l'analizzatore: in modalità FFT, su un intervallo di frequenza appropriato per la struttura.
- Colpire la struttura: un unico colpo deciso con il martello.
- Acquisire la risposta: registrare il ringdown delle vibrazioni.
- Ripetere: diversi impatti per fare la media - da tre a dieci è tipico - per attenuare le variazioni tra i colpi.
- Analizzare: la FFT risultante mostra i picchi di frequenza naturale.
Test avanzati
- Misurazioni in più punti di risposta per determinare la forme modali.
- Martello strumentato per funzioni di trasferimento quantitative
- Coerenza analisi per convalidare la qualità dei dati misurati.
- Calcolo della funzione di risposta in frequenza (FRF) completa.
4. Applicazioni
Identificazione della risonanza
Questa è l'applicazione più comune. Il test determina le frequenze naturali di una struttura, che vengono poi confrontate con le frequenze operative della macchina - 1×, 2×, passaggio della lama, e così via - per stabilire se la risonanza è responsabile delle vibrazioni elevate e per guidare una strategia di modifica. È anche la naturale controparte di un rincorsa o discesa in costa che rivelano le stesse risonanze, mentre la macchina stessa oscilla in velocità.
Diagnosi strutturale
- Identificare i componenti deboli o troppo flessibili.
- Individuare sciolto o strutture fessurate, che spostano o dividono i picchi previsti.
- Valutare la fondazione o il montaggio rigidità.
- Fornire un confronto prima/dopo per convalidare una modifica strutturale.
Test modali
- Determinare insieme frequenze naturali, forme di modo e smorzamento.
- Convalidare i modelli a elementi finiti rispetto alla realtà misurata.
- Ottimizzare un progetto strutturale.
5. Interpretazione
Identificazione delle frequenze naturali
- I picchi nello spettro di risposta all'impatto sono le frequenze naturali.
- I picchi più acuti indicano un basso smorzamento e quindi un potenziale problema di risonanza.
- I picchi ampi indicano uno smorzamento elevato, dove la risonanza è meno critica.
- Più picchi significano che sono presenti più modalità.
Valutazione del rischio di risonanza
- Se una frequenza naturale corrisponde a una frequenza di funzionamento entro un limite di ±20%, esiste un rischio di risonanza.
- Se sono ben separati, a più di 30% circa, la condizione è generalmente sicura.
- L'altezza del picco indica la quantità di amplificazione attesa.
Stima dello smorzamento
- Misurare l'ampiezza del picco a metà della sua altezza massima.
- Calcolare il rapporto di smorzamento da quella larghezza di banda (metodo della mezza potenza).
- In alternativa, ricavarlo dal tasso di decadimento del ringdown nel dominio del tempo.
6. Vantaggi e limiti
L'attrattiva del bump test è la sua pura praticità, ma comporta dei compromessi che l'analista dovrebbe rispettare.
Vantaggi
- Semplicità: L'attrezzatura è minima, l'installazione avviene in pochi minuti, non è necessaria l'alimentazione per l'eccitazione e può essere eseguita praticamente ovunque e in qualsiasi momento.
- Eccitazione a banda larga: un impatto eccita contemporaneamente un'ampia gamma di frequenze, per cui tutti i modi vengono identificati in un unico test, molto più velocemente dei metodi a sinusoide spazzata.
- Praticità sul campo: Non richiede grandi attrezzature da trasportare, funziona su macchinari installati ed è abbastanza veloce per le operazioni di routine. risoluzione dei problemi.
Limitazioni
- Ripetibilità: la forza d'impatto varia da un colpo all'altro; la media di diversi impatti è utile e un martello strumentato fornisce una forza costante e misurata.
- Spettro di forza: lo spettro dell'impatto dipende dalla massa del martello e dalla durezza della punta: una punta morbida mette più energia nelle basse frequenze, una punta dura nelle alte frequenze, quindi un singolo martello potrebbe non eccitare tutte le frequenze allo stesso modo.
- Bassi livelli di forza: il test non è in grado di riprodurre condizioni operative di forza elevata, quindi le non linearità dipendenti dal carico possono rimanere inespresse, rendendolo inadatto a test di risposta di alto livello.
7. Test d'urto nel lavoro pratico con i rotori
Test d'urto e rotore bilanciamento sono strettamente collegati sul campo, perché una struttura che risuona in prossimità della velocità di marcia si maschera come - o esagera selvaggiamente - un apparente sbilanciare. Prima di procedere alle correzioni, l'ingegnere deve verificare che la struttura di supporto non sia in risonanza; in caso contrario, la struttura non può essere in risonanza. fase e le letture dell'ampiezza utilizzate per il bilanciamento saranno distorte in prossimità di questa regione critica. Uno strumento portatile a due canali come il Bilanciamento-1a misura l'ampiezza e la fase 1× necessarie per il bilanciamento su uno o due piani, e gli stessi accelerometri possono catturare un ringdown bump-test per verificare che la frequenza naturale di un piedistallo o di una piastra di base sia al di fuori della velocità operativa. In breve, il bump test è un modo semplice ma potente per mappare le frequenze naturali e le risonanze strutturali con nient'altro che un martello e un analizzatore: uno strumento essenziale per la risoluzione dei problemi, per diagnosticare le risonanze, per convalidare le modifiche e per eseguire rapide indagini modali senza attrezzature di prova specializzate.
