Sinchroninio vidurkinimo supratimas
Sinchroninis vidurkinimas — taip pat vadinamas vidurkavimu laiko srityje arba laiko sinchroniniu vidurkavimu (TSA) — yra signalų apdorojimo metodas, naudojamas vibracijos analizė kuris pagerina periodinį, greičio sinchroninį vibracija tuo pačiu slopindamas atsitiktinius triukšmus ir bet kokius virpesius, kurie nėra susieti su veleno sukimusi. Šis metodas atlieka pakartotinius virpesių matavimus per daugelį veleno apsisukimų, o kiekvienas matavimo blokas pradedamas kartą per apsisukimą tachometras impulsą, tada apskaičiuoja atitinkamų taškų vidurkį per kiekvieną apsisukimą. Komponentai, kurie kiekvieną apsisukimą kartojasi identiškai, sustiprina vieni kitus, o atsitiktinis triukšmas ir asynchronous komponentai tarpusavyje kompensuoja vienas kitą, todėl ženkliai pagerėja signalo ir triukšmo santykis. Tai ypač veiksminga pavarų diagnostikoje – leidžia išskirti atskirų pavarų sąveikos charakteristikas – ir gali atskleisti subtilius periodinius modelius, pasislėpusius triukšme, kurie įprastinėmis sąlygomis būtų visiškai nematomi laiko bangos forma arba FFT spektras.
1. Kaip veikia sinchroninis vidurkio skaičiavimas
Procesas, žingsnis po žingsnio
- Suaktyvinimo signalas: tachometro impulsas, generuojamas kartą per apsisukimą, arba raktinis fazorius nustato kiekvieno apsisukimo pradžią.
- Duomenų segmentavimas: Vibracijos signalas padalintas į vienodo ilgio segmentus, po vieną kiekvienam apsisukimui
- Suderinimas: kiekvienas segmentas yra suderintas su savo paleidimo impulsu, todėl jie turi bendrą kampinį pradžios tašką.
- Vidurkio skaičiavimas pagal atskirus taškus: atitinkami visų segmentų duomenys suvidurkinami.
- Rezultatas: vienas vidutinis bangos signalas, atspindintis vieną idealizuotą apsisukimą.
- Triukšmo mažinimas: atsitiktiniai komponentai statistiniu požiūriu tarpusavyje kompensuojasi, o periodiniai – sustiprina vienas kitą.
Tai grindžianti matematika
- Periodinių, faziškai sinchronizuotų signalų suma coherently (jos sudedamos fazėje ir auga tiesiškai proporcingai vidurkių skaičiui).
- Atsitiktinių triukšmų sumos incoherently (statistiškai tai kompensuojasi, o augimas priklauso tik nuo skaičiaus kvadratinės šaknies).
- Todėl signalo ir triukšmo santykio pagerėjimas yra proporcingas √N, kur N – vidurkių skaičius.
- Pavyzdžiui, 100 vidurkių pagerina SNR 10 kartų (20 dB); 400 vidurkių – 20 kartų (26 dB).
Kadangi impulsas kyla iš paties veleno, sinchroninis vidurkavimas iš esmės yra užsakymų analizė — vidutinis įrašas susietas su veleno kampu, o ne su laiku, todėl jis kompensuoja nedidelį greičio nuokrypį, kuris iškraipytų įprastą fiksuoto dažnio FFT rezultatą.
2. Taikymo sritys
Pavarų dėžės diagnostika — pagrindinė paskirtis
Tai yra labiausiai paplitusi ir galingiausia programa.
- Krumplių sąveikos izoliacija: sinchroninis vidurkio skaičiavimas su tiriamu greičiu padidina to greičio mesh pattern tuo pačiu metu slopindama kitus krumpliaračius ir guolius, taip padėdama įsitikinti, kad pavarų defektai.
- Kiekvieno danties analizė: vidutinė bangos forma aiškiai parodo kiekvieną danties sąveiką; pažeistas dantis matomas kaip lokalus nukrypimas nuo kitaip pasikartojančio modelio, o šis nukrypimas leidžia nustatyti kuris nustatyti, ar dantis yra pažeistas, ir įvertinti pažeidimo sunkumą.
Kitos taikymo sritys
- Guolių analizės tobulinimas: vidurkavimas per išorinio ciklo laikotarpį išskiria ir sustiprina periodinius guolio defektas, pašalinant kitų šaltinių triukšmą — tai ypač naudinga triukšmingoje aplinkoje.
- Sukimosi vibracija: pagerina komponentų sinchroniškumą su sukimusi, tuo pačiu slopindamas šoninius virpesius ir triukšmą, taip atskleidžiant sukimasis rezonansai ir sužadinimas.
- Balansavimas: padidina tikslumą amplitudė ir fazė matavimas triukšmingomis sąlygomis, užtikrinantis patikimesnius įtakos koeficientas determination.
3. Privalumai
- Triukšmo mažinimas: žymiai pagerėjęs signalo ir triukšmo santykis, leidžiantis išskirti signalus, pasislėpusius 20–30 dB žemiau triukšmo lygio, todėl matavimus galima atlikti net ir itin sudėtingomis sąlygomis.
- Gedimų lokalizavimas: išskiria vieno komponento charakteristikas iš visų kitų – pavyzdžiui, atskiria krumplių sąveiką nuo pavarų dėžės krumplių sąveikos – ir taip nustato, kuris komponentas yra sugedęs.
- Didesnė skiriamoji geba: atskleidžia subtilius dėsningumus ir trūkumus, parodo detales, paslėptas neapdorotame signale, ir leidžia iš tikrųjų anksti gedimų aptikimas.
4. Reikalavimai ir apribojimai
Ko tam reikia
- Tachometras: Būtinas patikimas, vieną kartą per apsisukimą suveikiantis mechanizmas – be jo šiuo metodu segmentų suderinti neįmanoma.
- Pastovus greitis: greitis turi išlikti pakankamai pastovus, paprastai svyruoti ne daugiau kaip ±1–2 %.
- Pakankami vidurkiai: paprastai 50–200 apsisukimų, kad būtų pasiektas geras rezultatas.
- Periodinis signalas: stiprinami tik tikrai periodiniai, faziškai sinchronizuoti komponentai.
Kokios yra jo trūkumai
- Jis slopina nesinchroninius gedimus: atsitiktiniai defektai ir dauguma guolių gedimų dažniai are reduced, taigi ši technika nėra tinkama priemonė, jei būtent to siekiate (geriau naudokite gaubtinės analizė instead).
- Greičio kitimas: Greičio svyravimai vidurkio skaičiavimo laikotarpiu iškraipo rezultatą.
- Reikalingas laikas: duomenys turi būti renkami per daugelį apsisukimų.
- Ne realiuoju laiku: reikia atlikti tam tikrą apdorojimą.
5. Palyginimas su kitomis metodikomis
Sinchroninis vidurkavimas ir linijinis vidurkavimas
- Sinchroninis: vidurkius laiko srityje, priderintus prie sukimosi, ir išryškina periodines sudedamąsias dalis.
- Linijinis: apskaičiuoja FFT spektrų vidurkius ir vienodai sumažina atsitiktinius svyravimus visose dažnių srityse.
- Use cases: sinchroninis – krumpliaračiams ir tam tikroms sudedamosioms dalims; linijinis – bendram spektro išlyginimui.
Sinchroninis vidurkavimas ir amplitudės analizė
- Sinchroninis vidurkio skaičiavimas: laiko srityje išryškina periodinius modelius.
- Vokų analizė: dažnių srityje aptinka pasikartojančius smūgius, pavyzdžiui, kylančius dėl suskilusio bėgių kelio.
- Papildomas: Šiuos du metodus galima derinti atliekant išsamią analizę – apskaičiuoti vidutinį krumplių sąveikos rodiklį, o likusią dalį apibendrinti, kad būtų nustatytas guolio gedimas.
6. Praktinis įgyvendinimas
Nustatymas, surinkimas ir interpretavimas
- Nustatymas: įmontuokite tachometrą su aiškiu impulsu, pasikartojančiu kartą per apsisukimą — juostelę atspindinti juosta paprastai pasirenkamas variantas su optiniu skaitytuvu – nustatykite vidurkių skaičių (50–200), apibrėžkite signalo ilgį (vienas apsisukimas, dešimt apsisukimų ir pan.) ir patikrinkite greičio stabilumą.
- Duomenų rinkimas: surinkti duomenis per vidurkavimo laikotarpį; prietaisas automatiškai suskaido duomenis į segmentus ir apskaičiuoja vidurkį, rodo vidutinę signalo kreivę ir dažnai apskaičiuoja to vidutinio signalo FFT, kad pateiktų išsamesnį spektrą.
- Aiškinimas: išnagrinėti vidutinę bangos formą, ieškant periodinių modelių, atkreipti dėmesį į nukrypimus, rodančius defektus, palyginti su žinomais geros kokybės pavyzdžiais pradinė vertė parašus ir įvertinti pažeidimo sunkumą pagal nuokrypio amplitudę.
Lauke visa ši darbo eiga priklauso nuo tikslaus fazės etalono. Nešiojamas dviejų kanalų prietaisas, pavyzdžiui, Balanset-1A Šis prietaisas veikia būtent taip: jo optinis lazerinis tachometras reaguoja į nedidelį atspindinčios juostelės gabalėlį ant veleno, generuodamas impulsą, kuris pasikartoja kartą per apsisukimą ir nustato kiekvieno vidurkio skaičiavimo intervalo pradžią – tą patį impulsą, kurį prietaisas jau naudoja lauko balansavimas. Naudojant stabilų trigerį ir pastovų greitį, iš vidutinės bangos formos, kurios užfiksavimas užtruko kelias sekundes, galima išskirti vieną nulūžusį krumplių dantį, kurį neapdorotame spektre buvo visiškai neįmanoma pastebėti.
7. Išplėstiniai variantai
- Sinchroninis vidurkio skaičiavimas pagal pavarą: Jei signalas generuojamas iš konkretaus krumpliaračio, o ne iš veleno, matomas būtent to krumpliaračio krumplių sąveikos modelis, tačiau tam reikalingas kodavimo daviklis arba daugiakimpinis tachometras.
- Daugiapakopis vidurkavimas: apdoroja kelis eiliškumus vienu metu, kad atskirtų 1×, 2× ir 3× komponentus ir pateiktų išsamų eiliškumų turinį.
- Skirtumo signalas: Atėmus vidutinį signalą iš neapdoroto signalo, lieka liekana, kurioje yra būtent tai, kas buvo pašalinta – asinchroninis turinys – ir tai yra naudingas būdas nustatyti guolių defektus, kai pašalinamas krumplių sąveikos signalas.
Sinchroninis vidurkavimas – tai sudėtinga technologija, kuri žymiai pagerina periodinių, su greičiu sinchronizuotų modelių matomumą, tuo pačiu slopindama triukšmą ir asinchroninius komponentus. Įvaldžius šią technologiją, atsiveria galimybės atlikti išsamią pavarų dėžės diagnostiką, anksti aptikti gedimus triukšmingoje aplinkoje ir aiškiai išskirti atskirų komponentų charakteristikas mašinose, kurių vidų kitaip būtų neįmanoma ištirti.
