Дијагностицирање на дефектите на запчаниците со вибрациска анализа
Дефекти на запчаниците се режими на абење и оштетување — абење на забите, пукнатини, ексцентричност, непорамнетост — што се развиваат во запчаничките парови што се користат за пренос на моќност низ индустриската машинерија. Спрегнувањето на забите на запчаниците е инхерентно бучен и вибрирачки процес, така што исправните запчаници создаваат многу јасен и стабилен вибрациски потпис; секое отстапување од тој потпис е силен показател за проблем. Бидејќи анализа на вибрации може да ги открие овие отстапувања во многу рана фаза, ги фаќа дефектите на запчаниците долго пред тие да ескалираат во катастрофален отказ на менувачот.
1. Вибрациски потпис на запчаниците
Секој запчанички пар има карактеристичен отпечаток во фреквентниот домен, доминиран од стапката со која забите се спрегнуваат и опкружен со активност поврзана со ротацијата на секое вратило. Затоа референтното мерење на исправен менувач е една од највредните референци што може да ги поседува една програма за сигурност: дефектите не се дијагностицираат според апсолутен број, туку според тоа како денешниот спектар и временски бранов облик се разликуваат од тој познат-исправен потпис. Дисциплината на дијагноза на запчаници во голема мера е дисциплина на правилно читање на таа разлика, поради што запчаниците се толку истакнати во рутинскиот мониторинг на состојбата.
2. Фреквенција на спрегнување на запчаниците (GMF)
Најважната фреквенција во анализата на менувачот е Фреквенција на запченување (GMF) — стапката со која забите на два спрегнувачки запчаници се вклопуваат еден со друг.
GMF = Број на заби на запчаникот × Ротациска брзина на тој запчаник
Во исправен менувач FFT спектар покажува јасен врв кај GMF, обично со неколку мали хармоници (2×GMF, 3×GMF). Амплитудата на врвот на GMF го одразува оптоварувањето на запчаниците, така што висок врв на GMF сам по себе не е нужно дефект — можеби едноставно значи дека менувачот работи напорно. Вистинската дијагностичка информација се наоѓа во фреквенциите околу врвот на GMF, а не во самиот врв. Бидејќи GMF зависи и од бројот на заби и од брзината, лесно е рачно да се идентификува погрешно; еден Калкулатор за фреквенцијата на спрегнување на запчаниците (GMF) ги разложува GMF и неговите странични ленти за даден запчанички пар за неколку секунди.
3. Користење на страничните ленти за дијагностицирање дефекти
Странични ленти се единствената најмоќна алатка за дијагностицирање специфични проблеми со запчаниците. Тие се мали врвови што се појавуваат од двете страни на GMF и неговите хармоници, создадени кога дефект го модулира процесот на спрегнување. Клучната индиција е нивното растојание: процепот меѓу страничната лента и врвот на GMF е еднаков на ротациската брзина на вратилото што го носи неисправниот запчаник, што веднаш ви кажува кои кое вратило да го прегледате.
- Истрошен или ексцентричен запчаник: истрошен, ексцентричен или дефектен запчаник го модулира GMF со сопствената ротациска брзина, создавајќи странични ленти распоредени на работна брзина (1×) на вратилото на тој запчаник. Ако страничните ленти се совпаѓаат со брзината на влезното вратило, дефектот е на влезниот запчаник.
- Општо абење на забите: абењето на запчаникот вообичаено ја зголемува амплитудата на GMF и неговите хармоници, придружено со 1× странични ленти од соодветниот запчаник.
- Испукан или скршен заб: еден единствен испукан или скршен заб создава силен врв кај 1× работната брзина на тој запчаник, честопати со многу хармоници, плус странични ленти околу GMF распоредени на брзината на тој запчаник. Временскиот облик на сигналот овде е особено вреден — покажува јасен, периодичен удар секој пат кога оштетениот заб се обидува да се спрегне.
- Непорамнетост на запчаниците: неосовиненост на запчаниците честопати создава висок 2×GMF хармоник, понекогаш повисок од примарниот врв на GMF, повторно придружен со странични ленти на работната брзина.
Поврзан ефект што вреди да се знае е фреквенцијата на ловечкиот заб, многу ниската стапка со која одреден пар заби повторно се спрегнуваат; дефекти што вклучуваат по еден лош заб на секој запчаник може да ја возбудат.
4. Специјализирани техники на анализа
Бидејќи вибрациите на запчаниците се толку богати, стандардната спектрална анализа честопати се засилува со техники што го изолираат сигналот на запчаникот:
- Анализа на временскиот облик на сигналот: од суштинско значење за потврдување скршени или испукани заби, кои се појавуваат како остри, повторувачки удари синхронизирани со ротацијата на запчаникот, а не со спрегнувањето.
- Анализа на кепструм: трансформација што кондензира цели фамилии рамномерно распоредени странични ленти во единечни, лесно читливи компоненти, правејќи ги обрасците на страничните ленти видливи кога се закопани во преполн FFT.
- Анализа на обвивка: го демодулира високофреквентниот носач за да ја открие нискофреквентната стапка на удари од локализиран дефект на забот, надополнувајќи ја сликата на страничните ленти.
5. Фази на откажување на запчаниците
Вибрациската анализа може да го следи напредувањето на дефектот на запчаникот низ четири препознатливи фази, давајќи им на тимовите за одржување време однапред да испланираат интервенција:
- Фаза 1 (рана): мали странични ленти се појавуваат околу GMF. Вкупното ниво на вибрации можеби воопшто нема да се промени.
- Фаза 2 (умерена): амплитудите на страничните ленти растат, а хармониците на GMF почнуваат да се појавуваат со сопствени странични ленти.
- Фаза 3 (сериозна): GMF и неговите хармоници носат многу големи странични ленти, 1× фреквенцијата на проблематичниот запчаник почнува да расте, а прагот на шумот на спектарот се крева.
- Фаза 4 (катастрофална): GMF може да исчезне, заменет со бучен, случаен вибрациски потпис бидејќи забите се сериозно оштетени или уништени.
6. Примена во пракса на терен
Дијагностицирањето на запчаниците започнува со чисто теренско мерење при работна брзина и оптоварување. Преносен двоканален инструмент како што е Balanset-1A го снима FFT спектарот и суровата временска бранова форма кај секое лежиште, овозможувајќи му на инженерот да ја лоцира GMF, да го отчита растојанието меѓу страничните ленти за да ја врзе грешката за конкретно вратило и да ја набљудува брановата форма за карактеристичниот периодичен удар на скршен запец — сето тоа без да се отвора менувачот. Таму каде што менувачот исто така придвижува или потпира ротор, истиот инструмент потврдува дека резидуалниот лежиште и вибрациите поврзани со дисбаланс остануваат во границите на стандардите како што е ISO 20816, така што потврдена грешка на запчаникот не е маскирана од неповрзани извори. Фатен во Фаза 1 или 2, дефектот на запчаник станува планирана поправка наместо непланиран испад.
