Sānu joslu izpratne vibrāciju analīzē
Sānu joslas ir nelieli frekvences pīķi, kas parādās FFT spektrs vienādos attālumos abās pusēs no lielāka centrālā virsotnes, kas pazīstama kā nesējfrekvence. To klātbūtne ir nepārprotama pazīme, ka modulācija — stāvoklis, kurā viens signāls tiek „uzspiests” uz otra — un attālums starp sānu joslām ir vienāds ar modulējošā signāla frekvenci. Tā kā šis attālums tieši norāda uz atbildīgo rotējošo elementu, sānu joslas ir vieni no spēcīgākajiem un noteicošākajiem diagnostiskajiem rādītājiem vibrācijas analīze, jo īpaši attiecībā uz gearbox un gultnis kļūdu noteikšana.
1. Kas ir sānu joslas: modulācija spektrā
Modulācija ir pazīstams jēdziens no radio, un mehānisms pārnesumkārbā darbojas pēc tā paša principa. Pastāvīga augstfrekvences signāla (nesējfrekvences) intensitāti maina lēnāk atkārtojošs signāls (modulators); spektrā šīs svārstības nesabojā nesējfrekvences maksimumu — tās sadala enerģiju simetriskos papildu maksimumos. Pati nesējfrekvence parasti ir izraisītas vibrācijas kas rodas normālas darbības laikā, savukārt modulators ir bojātas detaļas ritms, kas atkārtojas reizi vienā apgriezienā. Tieši šī raksturīgā parādība ir tas, kas atšķir drošu diagnozi no minējumiem.
2. Kā tiek ģenerētas sānu joslas
Sānu joslas rodas, kad primārā svārstību signāla — nesējfrekvences — amplitūda laika gaitā mainās otrā, lēnāka signāla — modulatora — ietekmē. Klasisks piemērs ir bojāts zobrats:
- Portāls Zobratu sazobes frekvence (GMF) ir nesējfrekvence. Tā ir augsta frekvence, kas rodas zobratu zobu normālas saskares rezultātā.
- Vienam vienīgam plīsušam zobam uz šīs zobratas rada triecienu vienu reizi katrā apgriezienā. Katru reizi, kad bojātais zobs ieķeras, šis trieciens modulē — maina amplitūdu — GMF signālam.
- Portāls rotācijas ātrums tādējādi pārnesuma modulācijas frekvence.
FFT spektrā redzams liels maksimums pie GMF (nesējfrekvences), kuru ieskauj mazāki sānu joslu maksimumi, kuru attālums atbilst zobrata rotācijas ātrumam. Šis raksturīgais izkliedes modelis liecina ne tikai par to, ka ir radušies bojājumi, bet arī par to, ka tie atrodas tieši uz šī konkrētā zobrata. Šo sakarību var izteikt ar vienkāršu formulu:
Sānu joslas frekvence = nesējfrekvence ± (n × modulācijas frekvence), kur n = 1, 2, 3 …
Tādējādi virs un zem nesējfrekvences esošo pīķu kopums veido vienmērīgi izvietotu „ķemmi”, un, nosakot attālumu hercos — un pēc tam pārrēķinot to apgriezienos minūtē —, analītiķis var precīzi noteikt, kurš vārpstas elements darbojas nepareizi.
3. Galvenās pielietojuma jomas mašīnu diagnostikā
Pārnesumkārbas diagnostika
Šis ir galvenais sānu joslu analīzes pielietojums.
- Sānu joslas ap GMF: ja ap zobrata GMF parādās sānu joslas, kuru attālums atbilst zobrata griešanās ātrumam, tās liecina par defektu šajā zobratā — plīsušu zobu, nodilušu zobu vai ekscentriskums.
- Sānu joslas ap GMF harmonikām: smagas dislokācijas bieži rada arī sānu joslas ap 2× un 3× GMF, tāpēc šis „ķemmes” raksts atkārtojas ap katru harmonisks.
- Medību zobu biežums: sarežģītos pārnesumu komplektos noteiktas neveselas sānu joslas pie medību zobu biežums var precīzi noteikt defektu, kas rodas tikai tad, kad saskaras divi konkrēti zobrati uz dažādiem zobratiem.
Rullīšu gultņu diagnostika
Sānu joslas ir ļoti svarīgas arī, lai apstiprinātu bearing faults, jo īpaši ģenētiskie defekti:
- Defekts uz iekšējā rase griežas kopā ar vārpstu, un, kad tā pārvietojas iekšā un ārā no gultņa slodzes zonas, tās radīto triecienu amplitūda palielinās un samazinās.
- Tādējādi rodas iekšējās loka defektu frekvences amplitūdas modulācija, BPFI.
- Iegūtais spektrs uzrāda maksimumu pie BPFI ar sānu joslas, kuru attālums ir vienāds ar vārpstas rotācijas ātrumu. Šāda tendence ir ļoti drošs rādītājs par defektu paša modeļa ietvaros — un tas ir viens no iemesliem aploksnes analīze ir tik efektīvs šo signālu demodulēšanā.
Elektromotoru diagnostika
Problēmas ar rotora stieņiem maiņstrāvas indukcijas motorā var izraisīt sānu joslu parādīšanos ap 1x darbības ātruma maksimumu. Šīs sānu joslas ir izvietotas pola caurlaides frekvence — the slīdēšanas frekvence motora jauda, reizināta ar motora polu skaitu — un ir klasiska pazīme salauzti rotora stieņi.
4. Analīzes apsvērumi
Lai efektīvi izmantotu sānu joslu analīzi, ir nepieciešami augstas kvalitātes dati:
- Augsta izšķirtspēja: Lai skaidri saskatītu sānu joslu maksimumus un precīzi noteiktu to attālumu, ir nepieciešama augstas izšķirtspējas FFT (piemēram, 3200 vai 6400 līnijas). Zemas izšķirtspējas gadījumā sānu joslas „izplūst“ kopā ar nesējfrekvences maksimumu. Saistību starp līniju skaitu, diapazonu un izšķirtspēju var pārbaudīt ar FFT izšķirtspējas kalkulators.
- Tendences: sānu joslu skaits un amplitūda ir labs bojājuma smaguma rādītājs. Bojājumam pasliktinoties, parādās vairāk sānu joslu un to amplitūda palielinās, tāpēc to reģistrēšana laika gaitā, izmantojot tendenču analīze uzrauga stāvokļa pasliktināšanos.
- FFT tālummaiņa: . Tālummaiņas FFT Analizatora funkcija ļauj analītiķim palielināt šauru frekvenču diapazonu ar ļoti augstu izšķirtspēju, lai pārliecinātos par sānu joslu klātbūtni un attālumu starp tām.
5. Atstarpju interpretācija: no raksta līdz diagnozei
Sānu joslu grupas diagnostiskā nozīme slēpjas tās aritmētikā. Tā kā atstarpes ir vienādas ar modulācijas frekvenci, analītiķis var izsekot ceļu atpakaļ no zobrata līdz vainīgajam: atstarpes pie 1× vārpstas ātruma liecina par vārpstas problēmu; atstarpes pie slīdēšanai saistītās polu caurlaides frekvences liecina par motora elektriskā stāvokļa problēmu; atstarpes, kas nav veseli skaitļi, liecina par konkrētu zobu pāri. Zobratu saskares frekvences un tās paredzamās sānu joslas struktūras mērīšana iepriekš — piemēram, ar speciālu Zobratu sazobes frekvences kalkulators — ļauj analītiķim precīzi paredzēt, kur meklēt, pirms atver spektru.
Laukos šos signālus reģistrē ar pārnēsājamo spektrometru, ko pārnes no vienas mašīnas uz otru. Šāds instruments kā Balanset-1A izmēra vibrāciju spektru darbojošās iekārtas pietiekami augstā izšķirtspējā, lai noteiktu sānu joslu spektru ap zobratu saskares vai gultņu defektu frekvenci, tādējādi inženieris var apstiprināt diagnozi uz vietas; un ja šis pats pārbaudes rezultāts liecina, ka galvenā problēma ir vienkārša nelīdzsvarotība nevis zobu vai rases defekta dēļ, instruments tiek ievadīts tieši lauka balansēšana to correct it.
Ja analītiķis atrod skaidru, simetrisku sānu joslas rakstu paredzētajā attālumā, pārliecība par diagnoze palielinās no „iespējama” līdz „ļoti iespējama” — tieši tāpēc sānu joslas tiek uzskatītas par vieniem no uzticamākajiem identifikācijas rādītājiem šajā jomā.
