Darbinės deformacijos formos (ODS) analizės supratimas
Veikimo deformacijos formos (ODS) analizė yra metodas, leidžiantis vizualizuoti tikrąjį mašinos ir jos atraminės konstrukcijos vibracijos modelį, kai ji veikia įprastomis eksploatavimo sąlygomis. Matuojant vibracija amplitudė ir fazė atlikdamas matavimus daugelyje mašinos paviršiaus taškų ir sujungdamas gautus duomenis, analitikas sukuria dinamišką, animuotą 3D modelį, kuris tiksliai parodo, kaip konstrukcija lenkiasi, siūbuoja ir sukasi pasirinktu dažniu. Trumpai tariant, ODS yra judantis vaizdas, parodantis, kaip konstrukcija deformuojasi veikiant visoms jai vienu metu veikiančioms eksploatacinėms jėgoms, įskaitant disbalansas, nesutapimas, taip pat aerodinamines ar hidraulines apkrovas.
1. Apibrėžimas: Kas yra eksploatacinė deformacijos forma?
Žodis veikiantis yra šios koncepcijos esmė. ODS duomenys surenkami, kai įrenginys veikia ir yra pakrautas lygiai taip pat, kaip ir eksploatacijos sąlygomis, todėl jie atspindi tikrąją struktūros priverstinis atsakas — deformaciją, kurią iš tikrųjų sukelia realus eksploatacijos metu veikiantis sužadinimas. Kiekvieną modelio tašką atitinkamu dažniu apibūdina du skaičiai: kiek jis pasislenka (amplitudė) ir kada jis pasislenka, palyginti su fiksuotu atskaitos tašku (fazė). Būtent fazės informacija leidžia ODS būti daugiau nei tik vibracijos lygių spalvotu žemėlapiu: žinant, kad rėmo vidinis galas juda aukštyn, o išorinis galas juda žemyn — o ne abu kartu — galima nustatyti lenkimo, supimosi ir sukimosi judesius, kurių vienintelis bendras rodmuo niekada neatskleistų.
Kadangi ODS apibendrina reakciją į visas tuo metu veikiančias jėgas, ji pati savaime neišskiria atskiro lūžio. Vietoj to ji parodo bendrą deformaciją, kurią analitikas vėliau vertina atsižvelgdamas į žinomus lūžių modelius ir, jei reikia, į pačios konstrukcijos dinamines savybes.
2. ODS ir modulinė analizė
ODS dažnai painiojamas su modalinė analizė, tačiau šie du atsakymai susiję su iš esmės skirtingais klausimais:
- ODS analizė matuoja priverstinį atsaką į bėgimo metu veikiančias jėgas. Bandymo metu įrenginys veikia įprastai, o rezultatas rodo, kad kas yra vyksta šiuo metu realiomis sąlygomis.
- Modalinė analizė matuoja konstrukcijos būdingas dinamines savybes — jos savieji dažniai, slopinimasir režimo formos. Įrenginys išjungiamas, o konstrukcija dirbtinai sužadinama kalibruotu smūginiu plaktuku arba vibratoriumi, o jums pranešama, kad kas galėtų kas atsitiktų, jei konstrukcija būtų sukrėsta vienu iš jos savųjų dažnių.
Paprastai tariant, ODS parodo problemą tuo metu, kai ji kyla, o modalinė analizė paaiškina pagrindines konstrukcines savybes, pavyzdžiui, rezonansas sąlyga — kuri gali ją sustiprinti. Šie du dalykai papildo vienas kitą: ODS rodo, kad bėgimo greičiu bėgant pėda smarkiai siūbuoja; tolesnis smūgio testas arba modalinis tyrimas padės nustatyti, ar priežastis yra artimas savasis dažnis.
3. ODS analizės procesas
- Sukurti 3D modelį: ODS programoje sukonstruojamas geometrinis mašinos, jos rėmo ir pamatų tinklinis modelis, sudarytas iš matavimo taškų tinklelio. Modelio sudarymui pakanka tiek taškų, kiek reikia norimiems judesiams užfiksuoti – per mažai taškų paslepia formą, o per daug – eikvoja matavimo laiką.
- Duomenų gavimas: daugiakanalis vibracijos analizatorius naudojamas. Vienas akselerometras vienas akselerometras lieka fiksuotas „etaloninėje“ vietoje, o antrasis – „judamasis“ – perkeliamas iš vieno taško į kitą. Kiekviename taške analizatorius užregistruoja amplitudę ir, svarbiausia, fazę, palyginti su etaloniniu jutikliu, todėl visi matavimai remiasi vienu bendru laiko atskaitos tašku.
- Apdoroti ir animuoti: programinė įranga apdoroja amplitudės ir fazės duomenis, kad apskaičiuotų kiekvieno mazgo santykinį judėjimą, o tada sukuria animaciją, kurioje judesiai yra išryškinti, kad išlinkio forma taptų aiškiai matoma plika akimi.
Animaciją galima sukurti bet kuriam norimam dažniui, tačiau dažniausiai ji rodomi esant pagrindiniam mašinos bėgimo greitis (1X) arba kitu problemų dažniu, pasirinktu iš FFT spektras. Būtina turėti švarų, kartą per ciklą atnaujinamą fazės etaloną; tikslios fazių kampai būtent kiekvienas taškas yra tai, kas visą vaizdą sujungia į vieną visumą.
4. Kodėl ODS analizė yra naudinga
ODS yra galinga problemų sprendimo priemonė būtent todėl, kad ji leidžia matyti vibraciją. Ji padeda inžinieriui:
- Nustatykite vibracijos pagrindinę priežastį: Stebėdami animacinį modelį, inžinieriai gali atskirti sulenktas velenas, neatitikimas, a minkšta pėdaarba lankstus pagrindas. Pavyzdžiui, „minkštos pėdos“ problema reiškia, kad viena mašinos pėda juda nesinchroniškai su kitomis pėdomis ir su pagrindu.
- Patikrinkite rezonansą: jei veikimo deformacijos forma probleminiu dažniu labai atitinka žinomą modalinės analizės nustatytą modų formą, tai yra neabejotinas įrodymas, kad struktūrinis rezonansas o ne gedimas, susijęs su priverstine funkcija.
- Nustatyti konstrukcijos silpnąsias vietas: animacijoje parodytos vietos, kuriose pagrindas ar rėmas yra pernelyg lankstus, arba silpnosios vietos, guolio pagrindasarba pritvirtinti vamzdžiai – vietos, kuriose sutvirtinimas bus naudingiausias.
- Veiksmingai praneškite apie problemas: animacinis vaizdo įrašas, kuriame matyti, kaip mašina vibruoja taip smarkiai, kad atrodo, jog tuoj išsiskirs į gabalus, vadovams ir ne techninio profilio darbuotojams yra kur kas įtikinamesnė komunikacijos priemonė nei sudėtingas vibracijos spektras.
5. ODS praktikoje ir jos ribotumai
Prieš imdamasis išsamaus ODS tyrimo, analitikas paprastai pradeda nuo pagrindų – matuoja 1× amplitudę ir fazę keliose pagrindinėse kryptyse. Nešiojamas dviejų kanalų prietaisas, pavyzdžiui, Balanset-1A užfiksuoja sinchronizuotus amplitudės ir fazės rodmenis, palyginti su optinio tachometro etalonu – būtent iš šių duomenų ir sudaromas ODS; palyginus fazę tarp varančiojo ir nevarančiojo galo guolių arba tarp kojelės ir jos pagrindo plokštės, dažnai galima tiksliai nustatyti laisvumą ar kojelės nestabilumą, net nereikia judinti viso rėmo. Jei šis greitas patikrinimas duoda dviprasmiškus rezultatus, išsamus daugiataškis ODS padeda išsiaiškinti padėtį erdvėje.
Reikėtų nepamiršti dviejų apribojimų. Pirma, ODS rodo, kad santykinis deformacija tam tikru dažniu, o ne absoliutus įtempis, ir tai savaime neatskiria veiksnių problemos nuo rezonanso problemos – tam reikia konstrukcinių duomenų iš smūginis bandymas arba dažnio atsako funkcija. Antra, rezultatas priklauso nuo fazės tikslumo ir modelio tankio: tyrimo metu kintantis įrenginio greitis išsklaido fazę, o pernelyg retas tinklelis gali paslėpti būtent tą judesį, kurio ieškote. Ten, kur švelnus, rezonansinis pamatas įtariama, kad ODS derinamas su greitu pagrindo savasis dažnis Šis įvertinimas padeda nustatyti, ar tikrai kaltininkas yra šis elementas.
