Paātrinājuma izpratne vibrācijas analīzē
Paātrinājums ir objekta ātruma izmaiņu ātrums attiecībā pret laiku. vibrācijas analīze tas ir viens no trim galvenajiem mērījumu parametriem, kas raksturo, cik ātri ātrums vibrējošā komponenta stāvoklis mainās. Kur pārvietojums attālums norāda, cik tālu detaļa pārvietojas, bet ātrums — cik ātri; savukārt paātrinājums faktiski ir uz detaļu iedarbīgo spēku mērvienība, kas padara to īpaši jutīgu pret augstfrekvences parādībām, piemēram, triecieniem un pēkšņām kustības izmaiņām.
1. Definīcija: Kas ir vibrācijas paātrinājums?
Matemātiski paātrinājums ir ātruma pirmā atvasinājuma un pārvietojuma otrā atvasinājuma vērtība. Ķermenim, kas svārstās sinusoīdāli ar frekvenci f, paātrinājuma amplitūda ir proporcionāla frekvences kvadratam pie nemainīga nobīduma — frekvences divkāršošana četrkāršo paātrinājumu. Šis viens fakts izskaidro, kāpēc paātrinājums ir dabiskais izteiksmes veids ātrām, straujām parādībām: jo lielāks ir defekta frekvenču saturs, jo izteiktāk tas izceļas paātrinājuma signālā. Tāpēc arī analītiķis izvēlas paātrinājumu, ja interesējošās parādības atrodas kilohercu diapazonā, nevis tuvu kustības ātrumam.
2. Kāpēc ir svarīgi mērīt paātrinājumu?
Paātrinājuma mērīšana ir būtiska, lai veiktu rūpīgu stāvokļa uzraudzība programma, jo tā izceļas ar to, ka spēj atklāt kļūdas, kuras maigāki parametri var nepamanīt. Tās nozīmīgums balstās uz dažiem galvenajiem faktoriem:
- Augstfrekvences kļūdu noteikšana: Paātrinājums pēc savas būtības ir jutīgāks pret augstfrekvences vibrācijām, tādēļ tas ir ideāls rādītājs, lai noteiktu rullīšu gultņu bojājumus agrīnā stadijā, zobratu saskares problēmas un lāpstiņu kustības izraisītu rezonansi, jo visi šie faktori izstaro enerģiju augstfrekvences diapazonā.
- Tieša saistība ar spēku: Saskaņā ar Ņūtona otro likumu (Spēks = Masa × Paātrinājums) paātrinājums ir tieši proporcionāls dinamiskajām spēkiem iekārtas iekšienē. Tādējādi paātrinājuma mērījumi sniedz tiešu ieskatu spēkos, kas rada spriedzi un nogurums in components.
- Plašs dinamiskais diapazons: akcelerometri, ko izmanto šīs informācijas reģistrēšanai, aptver ļoti plašu frekvenču un amplitūdu diapazonu, tādējādi nodrošinot to universālu pielietojamību dažāda veida iekārtās un pie dažādiem ātrumiem.
3. Vienības un mērvienības
Kopīgas mērvienības
Vibrācijas paātrinājumu parasti izsaka vienā no divām vienībām:
- g: vienība, kas saistīta ar Zemes gravitācijas paātrinājumu, kur 1 g ≈ 9,81 m/s². g ir populārs, jo sniedz standartizētu, intuitīvu priekšstatu par to, cik stipri tiek kratīta detaļa.
- m/s² (vai mm/s²): SI vienība — metri sekundē kvadrātā —, ko ieteicams izmantot oficiālajos ziņojumos un aprēķinos.
Ir vērts skaidri norādīt, vai rādītājs ir maksimālā vērtība, patiesā maksimālā vērtība vai RMS, jo vienu un to pašu svārstību var izteikt trīs dažādos veidos. Pārrēķināšana starp g, m/s² un ātruma vai pārvietojuma ekvivalentiem noteiktā frekvencē ir tieši tas, ko mūsu Vibrācijas paātrinājuma kalkulators is for.
Kā to mēra?
Paātrinājumu mēra gandrīz vienīgi ar akselerometrs — devējs, kas pārvērš vibrācijas mehānisko spēku proporcionālā elektriskā signālā. Tas pjezoelektriskais akselerometrs ir visizplatītākais veids rūpnieciskajā stāvokļa uzraudzībā, ko augsti vērtē tā izturības, precizitātes un plašās, līdzenās frekvences raksturlīknes dēļ. Tās izejas signālu var analizēt tieši vai ar elektronisko integrācija, kas tiek izteikts kā ātrums vai pārvietojums.
4. Praktiskā pielietojamība diagnostikā
Ikdienas diagnostikā paātrinājuma dati palīdz precīzi noteikt konkrētas problēmas:
- Gultņu defekti: mikroskopiski defekti gultņos, rullīšos un lodītēs rada nelielus, augstfrekvences triecienu pīķus. Paātrinājuma mērījumi — it īpaši kopā ar aploksnes analīze lai tos demodulētu — ir galvenais veids, kā šos defektus atklāt to visagrīnākajā, vispiemērotākajā posmā, bieži vien izsekojot gultņu defektu frekvences.
- Pārnesumkārbas analīze: augstfrekvences komponentes, kas rodas zobu saskares rezultātā, kā arī triecieni, ko rada plaisājuši vai nolauzti zobi, skaidri redzami paātrinājuma spektrā, bieži vien tieši pie zobratu saskares frekvence un tā sānu joslas.
- Ātrgaitas iekārtas: turbīnām un ātrgaitas kompresoriem dominējošās frekvences atrodas diapazonā, kurā paātrinājums ir visjutīgākais, tāpēc šis bieži vien ir vispārēji vēlamais mērījums.
Tieši šī daudzpusība ļauj tādam pārnēsājamam divkanālu instrumentam kā Balanset-1A kalpo gan kā līdzsvarošanas, gan kā diagnostikas instruments: tas no sensoriem iegūst paātrinājuma datus, tos integrē, lai aprēķinātu ātrumu un pārbaudītu situācijas nopietnību ISO 20816 (mūsdienu aizstājējs standartam ISO 10816) un izmanto tos pašus kanālus, lai izmērītu 1× amplitūdu un fāzi lauka balansēšanai.
5. Saistība ar ātrumu un pārvietojumu
Pārvietojums, ātrums un paātrinājums ir matemātiski saistīti ar integrēšanu un diferenciēšanu. Vienkāršas sinusoidālas svārstības gadījumā ātrums ir paātrinājuma integrāls, bet pārvietojums — ātruma integrāls; otrādi, diferenciācija virzās pretējā virzienā. Praktiskā nozīme ir tāda, ka vienādas vibrācijas enerģijas gadījumā paātrinājuma amplitūdas dabiski ir vislielākās augstās frekvencēs, savukārt nobīdes amplitūdas dominē zemās frekvencēs — ātrums atrodas pa vidu un vidējā diapazonā paliek salīdzinoši nemainīgs. Tieši tāpēc analītiķi izvēlas parametru, kas vislabāk atbilst paredzamās kļūdas frekvenču diapazonam: nobīde lēnai vārpstas kustībai, ātrums vispārējam mašīnu stāvoklim un paātrinājums ātrajiem, spēka vadītiem notikumiem gultņos un zobratos.
