진동 분석에서 가속도 이해

정의: 진동 가속도란 무엇인가?

가속 시간에 따른 물체 속도의 변화율입니다. 진동 분석에서 이는 진동하는 부품의 속도가 얼마나 빨리 변하는지를 정량화하는 기본적인 측정값입니다. 변위는 부품의 이동 거리를 측정하고 속도는 이동 속도를 측정하는 반면, 가속도는 부품에 작용하는 힘에 초점을 맞추므로 충격이나 급격한 운동 변화와 같은 고주파 이벤트에 특히 민감합니다.

가속도 측정이 중요한 이유는 무엇입니까?

가속도 측정은 다른 측정으로는 감지하기 어려운 특정 유형의 기계 고장을 감지하는 데 탁월하기 때문에 종합적인 상태 모니터링 프로그램에 매우 중요합니다. 가속도 측정의 중요성은 다음과 같은 몇 가지 핵심 요소에서 비롯됩니다.

• 고주파 오류 감지: 가속도는 본질적으로 고주파 진동에 더 민감합니다. 따라서 구름 베어링, 기어 맞물림 문제, 그리고 블레이드 통과 주파수의 초기 결함을 감지하는 데 이상적인 매개변수입니다. 이러한 현상은 일반적으로 고주파 진동을 발생시키기 때문입니다.
• 힘과의 직접적인 관계: 뉴턴의 제2법칙(힘 = 질량 × 가속도)에 따르면, 가속도는 기계 내부에 작용하는 동적 힘에 정비례합니다. 가속도 측정은 부품에 응력과 피로를 유발하는 힘을 직접적으로 파악할 수 있게 해줍니다.
• 넓은 동적 범위: 가속도를 측정하는 센서인 가속도계는 매우 광범위한 주파수와 진폭을 포괄할 수 있어 다양한 유형의 기계를 모니터링하는 데 다양하게 활용할 수 있습니다.

단위 및 측정

공통 단위

진동 가속도는 일반적으로 다음 두 단위 중 하나로 표현됩니다.

• g: 지구 중력 가속도를 나타내는 무차원 단위. 1g는 약 9.81m/s²에 해당합니다. 진동의 심각도를 표준화되고 관련성 있게 측정할 수 있으므로 'g'를 사용하는 것이 일반적입니다.
• m/s²(또는 mm/s²): 가속도의 표준 SI 단위(미터/초 제곱).

어떻게 측정하나요?

가속도는 거의 독점적으로 다음을 사용하여 측정됩니다. 가속도계. 이것은 진동의 기계적 힘을 비례하는 전기 신호로 변환하는 변환기입니다. 압전 가속도계는 견고성, 정확성, 그리고 넓은 주파수 응답 특성으로 인해 산업 상태 모니터링에 가장 일반적으로 사용되는 유형입니다.

진단 분야의 실용적 응용

진단에서는 가속도 데이터를 사용하여 특정 문제를 식별합니다.

• 베어링 결함: 베어링 레이스, 롤러 또는 볼의 미세한 결함으로 인해 발생하는 충격은 작고 고주파의 스파이크를 생성합니다. 가속도 측정은 특히 다음과 같은 기술과 결합될 때 봉투 분석, 이러한 결함을 초기 단계에서 감지하는 주요 방법입니다.
• 기어박스 분석: 기어 이빨 맞물림으로 인한 고주파 진동과 이빨에 금이 가거나 부러짐으로 인한 충격은 가속도 스펙트럼에서 선명하게 볼 수 있습니다.
• 고속 기계: 터빈이나 고속 압축기와 같은 장비의 경우, 주된 주파수가 가장 민감한 매개변수인 범위에 속하기 때문에 가속도가 전반적인 진동을 측정하는 데 선호되는 경우가 많습니다.

속도 및 변위와의 관계

변위, 속도, 가속도는 적분과 미분을 통해 수학적으로 연관됩니다. 간단한 사인파 진동의 경우:

• 속도는 가속도의 적분입니다.
• 변위는 속도의 적분입니다.

즉, 동일한 진동 에너지에 대해 가속도 진폭은 고주파수에서 자연스럽게 높아지고, 변위 진폭은 저주파수에서 높아집니다. 이것이 분석가들이 예상 단층의 주파수 범위에 가장 적합한 측정 매개변수를 선택하는 이유입니다.

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