バンプテストを理解する
A バンプテスト - 衝撃試験やハンマー試験とも呼ばれるこの手法は、以下のような問題を特定するためのシンプルな実験手法である。 固有振動数 そして 減衰 構造物や機械をハンマー（計測器付きまたはなし）で打撃し、その結果生じる自由振動応答を測定する。 振動 つ以上の 加速度センサーたった一度の鋭い衝撃で、すべての構造モードが一度に励起される。そして応答の FFT のピークとしてそれらの固有周波数が明らかになった。 周波数スペクトル現場で最も実用的な方法である。なぜなら、 モーダルテスト 高価な電気加振器も、精巧なセットアップも必要ありません。その結果、トラブルシューティングに常に使用されています。 共振 問題、検証 構造共鳴, また、動作周波数が固有周波数から安全に分離されていることを確認する。.
1.定義バンプテストとは？
バンプテストの原理は、衝撃とは数学的には、広帯域の周波数のエネルギーを一度に含む非常に短いパルスであるということです。この広帯域エネルギーが構造物に供給されると、固有周波数がパルスの帯域幅内にあるすべてのモードが同時に鳴動する。そして、構造物は、それ自身が好む周波数で “リングダウン ”し、加速度センサーによって捕捉された減衰応答は、それらのモードのフィンガープリントを伝える。リングダウンを周波数領域に変換すると、各モードがピークに変換されるため、1回のタップでマシンフレーム全体、ペデスタル、パイプランの動的特性を数秒でマッピングすることができます。これは、より広範な分野である 衝撃試験.
2.必要機材
インパクトハンマー
ハンマーの選択によって、結果が定量的なものになるか、単に定性的なものになるかが決まる。.
計器付きハンマー（推奨）
- ハンマーヘッドに内蔵された力変換器が衝撃力を直接測定する。.
- これにより、真の 伝達関数 (レスポンス÷力）と 周波数応答関数 を計算する。.
- 結果は定量的で再現性がある。.
- 一般的なコスト：$500-3,000。.
非計測（シンプル）
- 普通のハンマーでも、ゴム槌でも、ハンドインパクトでもいい。.
- 力ではなく、反応だけが測定される。.
- これは定性的な周波数識別、つまりピークがどこにあるかを示すもので、単位力あたりの絶対的な大きさを示すものではない。.
- これは、多くの現場での用途に完全に適している。.
- 無料、または非常に安価。.
レスポンス測定
- 注目する反応点に取り付けられた加速度センサー。.
- 振動分析装置またはデータ収集ユニットに接続。.
- ピークを解決するにはFFT分析機能が必要です。.
分析
- 応答信号のFFT。.
- ピークは固有振動数に対応する。.
- ピーク幅は減衰の指標となる。.
3.試験手順
基本的なバンプテスト
- 加速度センサーを取り付ける： 選択されたレスポンス測定ポイントで。.
- 分析装置をセットアップする： FFTモードで、その構造に適した周波数範囲にわたって。.
- 構造を叩く： をハンマーで一回強く打ち込む。.
- 反応を捉える： 振動のリングダウンを記録する。.
- 繰り返す： ストライク間のばらつきを平滑化するため、数回のインパクトで平均化する（3～10回が一般的）。.
- 分析せよ： その結果、FFTは自然周波数のピークを示す。.
高度なテスト
4. アプリケーション
共鳴の識別
これは最も一般的な用途である。この試験は、構造物の固有振動数を決定し、それを機械の動作振動数（1×、2×）と比較する、, ブレードパッシング, など、共振が高振動の原因かどうかを特定し、修正戦略を導く。また、これは ランナップ または コーストダウン このテストでは、マシン本体がスピードでスイープしている間、同じ共振が見られる。.
構造診断
- 弱点や過度に柔軟なコンポーネントを特定する。.
- 位置特定 ゆるい またはひび割れた構造により、予想されるピークがずれたり割れたりする。.
- 基礎または土台を評価する 剛性.
- 構造変更を検証するための前後比較を提供する。
モーダルテスト
- 固有振動数、モードシェイプ、減衰を一緒に決定する。
- 有限要素モデルを測定された現実に照らして検証する。
- 構造設計を最適化する。
5.解釈
固有振動数の特定
- 衝撃応答スペクトルのピークは固有振動数である。
- 鋭いピークは減衰が小さいことを示し、共振の可能性を示している。
- 幅広いピークは高いダンピングを示し、共振はそれほど重要ではない。
- 複数のピークがあることは、複数のモードが存在することを意味する。.
共鳴リスクの評価
- 固有振動数が動作周波数とほぼ±20%以内で一致する場合、共振の危険性がある。
- 両者が30%以上離れていれば、一般的に安全である。
- ピークの高さは、どの程度の増幅が期待できるかを示している。
減衰推定
- 最大高さの半分のピーク幅を測定する。.
- を計算する。 減衰比 その帯域幅から算出する（ハーフパワー法）。
- あるいは、時間領域におけるリングダウンの減衰率から導き出す。
6.利点と限界
バンプテストの魅力はその実用性にあるが、分析者が留意すべきトレードオフを伴う。
利点
- シンプルさ: 最小限の装置で、数分でセットアップが完了し、加振に電源も不要で、ほぼいつでもどこでも実施できる。
- 広帯域励起： 1回の衝撃で広い周波数帯域を一度に加振するため、1回の試験ですべてのモードが特定され、スイープ正弦波法よりもはるかに高速である。
- 現場での実用性： 大がかりな装置を運搬する必要がなく、設置された機械で作動し、日常的な作業には十分な速さです。 トラブルシューティング.
制限事項
- 再現性: 打撃力は打撃ごとに変化するため、数回の打撃を平均化することが有効であり、計装化されたハンマーは一貫した測定力を提供する。
- 力のスペクトル： 衝撃のスペクトルはハンマーの質量と先端の硬さに依存し、柔らかい先端は低周波に、硬い先端は高周波にエネルギーを注ぐため、1本のハンマーではすべての周波数を均等に励起できない場合がある。
- 力のレベルが低い： この試験では高負荷の運転条件を再現できないため、負荷に依存する非線形性が励起されない可能性があり、高レベルの応答試験には適さない。
7.実践的ローターワークにおけるバンプテスト
バンプテストとローター バランシング バンプテストとローターの不釣り合いは現場で密接に関連している。というのも、運転速度付近で共振する構造は、見かけ上の不釣り合いを装うか、あるいはそれを著しく誇張することになるからだ。 アンバランス修正に着手する前に、エンジニアは支持構造が共振していないことを確認する必要があります。さもなければ、 位相 と、バランシングに使用される振幅測定値は、その臨界領域付近で歪むことになる。ポータブル2チャンネル測定器 バランセット-1A また、同じ加速度ピックアップでバンプテストのリングダウンをキャプチャし、ペデスタルやベースプレートの固有振動数が動作速度から外れていることを確認することができます。つまり、バンプテストは、ハンマーとアナライザーだけで構造物の固有振動数と共振をマッピングするシンプルで強力な方法であり、共振の診断、改造の検証、特殊な試験装置を使用しない迅速なモーダル調査などに不可欠なトラブルシューティングツールです。.
