व्हायब्रेशन विश्लेषणातील साइडबँड समजून घेणे
साइडबँड्स हे लहान वारंवारता पीक आहेत जे यामध्ये दिसतात FFT स्पेक्ट्रम एका मोठ्या मध्यवर्ती पीकच्या दोन्ही बाजूंना समान अंतरावर, ज्याला म्हणतात वाहक वारंवारता. त्यांची उपस्थिती हे याचे निश्चित लक्षण आहे मॉड्युलेशन — अशी स्थिती ज्यामध्ये एक सिग्नल दुसऱ्यावर “अंकित” केला जात असतो — आणि साइडबँडमधील अंतर मॉड्युलेटिंग सिग्नलच्या वारंवारतेइतके असते. कारण ते अंतर थेट जबाबदार असलेल्या फिरत्या घटकाकडे निर्देश करते, साइडबँड हे यामधील सर्वात प्रभावी आणि निश्चित डायग्नोस्टिक पॅटर्नपैकी एक आहेत कंपन विश्लेषण, विशेषतः यासाठी gearbox and बेअरिंग दोष शोध.
1. साइडबँड म्हणजे काय: स्पेक्ट्रममधील मॉड्युलेशन
मॉड्युलेशन ही रेडिओमधील परिचित कल्पना आहे, आणि गिअरबॉक्समधील यंत्रणा तीच आहे. एका स्थिर उच्च-वारंवारता टोनचे (कॅरिअर) बल एका मंद पुनरावृत्त घटनेमुळे (मॉड्युलेटर) बदलले जाते; स्पेक्ट्रममध्ये, तो बदल कॅरिअर पीक धूसर करत नाही — तो ऊर्जा सममित उपग्रह पीकमध्ये विभागतो. कॅरिअर स्वतः सहसा एक जबरदस्तीने लादलेल्या कंपन सामान्य कार्यामुळे निर्माण होणारा असतो, तर मॉड्युलेटर हा सदोष घटकाचा प्रति-फेरी एकदा होणारा लय असतो. हा पॅटर्न ओळखणे हेच आत्मविश्वासपूर्ण निदानाला अंदाजापासून वेगळे करते.
2. साइडबँड कसे तयार होतात
साइडबँड तेव्हा तयार होतात जेव्हा एखाद्या प्राथमिक कंपन सिग्नलचे — कॅरियरचे — मोठेपणा (amplitude) कालांतराने दुसऱ्या, अधिक संथ सिग्नलमुळे बदलते: मॉड्युलेटर. याचे उत्कृष्ट उदाहरण म्हणजे दोषयुक्त गिअर दात:
- The गियर मेश फ्रिक्वेंसी (GMF) हा कॅरियर आहे. ही उच्च वारंवारता गिअरच्या दातांच्या सामान्य मेशिंगमुळे निर्माण होते.
- त्या गिअरवरील एकच भेगा पडलेला दात प्रति-आवर्तनी एक आघात निर्माण करतो. प्रत्येक वेळी दोषयुक्त दात मेशमध्ये येतो, तेव्हा तो आघात GMF सिग्नलला मॉड्युलेट करतो — म्हणजे त्याचे मोठेपणा बदलतो.
- The परिभ्रमणीय गती गिअरचे म्हणूनच मॉड्युलेटिंग वारंवारता असते.
FFT स्पेक्ट्रममधील याचा परिणाम म्हणजे GMF वर एक मोठा शिखर (कॅरियर) ज्याच्या दोन्ही बाजूस गिअरच्या आवर्तनी वेगाच्या अंतरावर लहान साइडबँड शिखरे असतात. हा आकृतिबंध केवळ दोष अस्तित्वात आहे एवढेच नव्हे तर तो त्या विशिष्ट गिअरवर आहे हेही सिद्ध करतो. हा संबंध एका सोप्या सूत्राने मांडला जातो:
साइडबँड वारंवारिता = कॅरिअर वारंवारिता ± (n × मॉड्युलेटिंग वारंवारिता), जेथे n = 1, 2, 3 …
कॅरियरच्या वर आणि खाली असलेल्या शिखरांचे कुटुंब म्हणूनच समान अंतरावरील कंगव्यासारखा आकृतिबंध तयार करते, आणि हर्ट्झमधील अंतर मोजून — मग ते rpm मध्ये रूपांतरित करून — विश्लेषकाला नेमका कोणता शाफ्ट चुकीचा वागत आहे हे समजते.
3. मशीन डायग्नॉस्टिक्समधील प्रमुख उपयोग
गिअरबॉक्स डायग्नोस्टिक्स
साइडबँड विश्लेषणासाठी हा प्राथमिक उपयोग आहे:
- GMF च्या सभोवतालचे साइडबँड: जर एखाद्या गिअरच्या रनिंग वेगाच्या अंतरावरील साइडबँड त्याच्या GMF भोवती दिसले, तर ते त्या गिअरवरील दोष दर्शवतात — भेगा पडलेला दात, झिजलेला दात, किंवा विकेंद्रता.
- GMF च्या हार्मोनिक्सभोवती साइडबँड: गंभीर दोष अनेकदा 2× आणि 3× GMF भोवतीही साइडबँड निर्माण करतात, त्यामुळे कंगव्यासारखा आकृतिबंध प्रत्येक भोवती पुनरावृत्त होतो हार्मोनिक.
- हंटिंग टूथ फ्रिक्वेन्सी: जटिल गिअर संचांमध्ये, येथील विशिष्ट अपूर्णांकी (non-integer) साइडबँड हंटिंग टूथ वारंवारता असा दोष नेमका शोधू शकतात जो केवळ वेगवेगळ्या गिअरवरील दोन विशिष्ट दात एकमेकांच्या संपर्कात येतात तेव्हाच होतो.
रोलिंग-एलिमेंट बेअरिंग डायग्नोस्टिक्स
पुष्टी करण्यासाठीही साइडबँड अत्यंत महत्त्वाचे आहेत bearing faults, विशेषतः आंतरिक-रेस दोष:
- वरील एक दोष आतील रेस शाफ्टसोबत फिरतो, आणि तो बेअरिंगच्या लोड झोनमध्ये आत-बाहेर सरकत असताना तो निर्माण करत असलेल्या आघातांचे मोठेपणा वाढते आणि कमी होते.
- यामुळे इनर-रेस दोष वारंवारतेचे मोठेपणा मॉड्युलेशन (amplitude modulation) होते, BPFI.
- परिणामी स्पेक्ट्रममध्ये BPFI वर एक शिखर दिसते ज्यासोबत शाफ्टच्या आवर्तनी वेगाच्या 1× अंतरावरील साइडबँड. हा आकृतिबंध दिसणे म्हणजे इनर-रेस दोषाचे अत्यंत उच्च-विश्वासार्ह सूचक आहे — आणि हेच एक कारण आहे की लिफाफा विश्लेषण हे सिग्नल डिमॉड्युलेट करण्यात इतके प्रभावी ठरते.
इलेक्ट्रिक-मोटर डायग्नॉस्टिक्स
AC इंडक्शन मोटरमधील रोटर बारच्या समस्यांमुळे 1× रनिंग-स्पीड शिखराभोवती साइडबँड दिसू शकतात. हे साइडबँड येथील अंतरावर असतात ध्रुव पास वारंवारता — म्हणजे स्लिप वारंवारता मोटरच्या ध्रुवांच्या संख्येने गुणाकार केलेले — आणि हे याचे उत्कृष्ट लक्षण आहे तुटलेल्या रोटर पट्ट्या.
4. विश्लेषण विचार
साइडबँड विश्लेषण प्रभावीपणे वापरण्यासाठी, उच्च-गुणवत्तेची माहिती आवश्यक आहे:
- उच्च रेजोल्यूशन: साइडबँड शिखरे स्पष्टपणे पाहण्यासाठी आणि त्यांचे अंतर अचूकपणे मोजण्यासाठी उच्च-रिझोल्यूशन FFT (उदाहरणार्थ 3200 किंवा 6400 लाइन्स) आवश्यक आहे. कमी रिझोल्यूशनमध्ये साइडबँड कॅरियर शिखरासोबत “मिसळून” जातात. लाइन संख्या, स्पॅन आणि रिझोल्यूशन यांच्यातील संबंध याद्वारे तपासता येतो FFT रेजोल्यूशन कॅलक्युलेटर.
- ट्रेंडिंग: साइडबँडची संख्या आणि मोठेपणा हे दोषाच्या तीव्रतेचे चांगले सूचक आहेत. दोष जसजसा वाढत जातो, तसतसे अधिक साइडबँड दिसतात आणि त्यांचे मोठेपणा वाढते, त्यामुळे त्यांची कालांतराने नोंद ठेवल्याने ट्रेंड विश्लेषण हरेखीकरण ट्रॅक करते.
- झूम FFT: तो झूम FFT अॅनालायझरवरील फंक्शन विश्लेषकाला अत्यंत उच्च रिझोल्यूशनमध्ये अरुंद वारंवारता श्रेणी मोठी करून पाहण्याची मुभा देते, ज्यामुळे साइडबँड्सची उपस्थिती व अंतर निश्चित करता येते.
5. अंतराचे वाचन: पॅटर्नपासून निदानापर्यंत
साइडबँड कुटुंबाची निदानक्षमता त्याच्या अंकगणितात दडलेली असते. अंतर हे मॉड्युलेटिंग वारंवारतेइतके असल्यामुळे विश्लेषक कॉम्बपासून मूळ कारणाकडे उलट्या दिशेने काम करू शकतो: 1× शाफ्ट गतीवरील अंतर त्या शाफ्टकडे निर्देश करते; स्लिप-संबंधित पोल-पास वारंवारतेवरील अंतर मोटरच्या विद्युत स्थितीकडे निर्देश करते; पूर्णांक-नसलेले अंतर विशिष्ट दात-जोडीकडे निर्देश करते. गियर-मेश वारंवारता व तिची अपेक्षित साइडबँड रचना आगाऊ मोजणे — उदाहरणार्थ एखाद्या समर्पित गीअर मेश फ्रिक्वेन्सी कॅल्क्युलेटर — यामुळे स्पेक्ट्रम उघडण्यापूर्वीच नेमके कुठे पाहायचे हे विश्लेषकाला अंदाज करता येते.
प्रत्यक्ष क्षेत्रात हे पॅटर्न एका मशीनकडून दुसऱ्या मशीनकडे नेल्या जाणाऱ्या पोर्टेबल स्पेक्ट्रम अॅनालायझरने टिपले जातात. यासारखे एखादे उपकरण Balanset-1A चालू मशीनवरील कंपन स्पेक्ट्रम पुरेशा उच्च रिझोल्यूशनमध्ये मोजते जेणेकरून गियर-मेश किंवा बेअरिंग फॉल्ट वारंवारतेभोवतीचा साइडबँड कॉम्ब वेगळा करता येतो, ज्यामुळे अभियंता जागेवरच निदानाची खात्री करू शकतो; आणि जेव्हा हाच सर्व्हे दर्शवतो की प्रमुख समस्या ही दात किंवा रेस दोष नसून केवळ साधी unbalance आहे, तेव्हा उपकरण थेट पुढे जाते क्षेत्र संतुलन to correct it.
जेव्हा विश्लेषकाला अपेक्षित अंतरावर स्पष्ट, सममित साइडबँड पॅटर्न आढळतो, तेव्हा निदान चा विश्वास “शक्य” पासून “अत्यंत संभाव्य” पर्यंत वाढतो — आणि नेमक्या याच कारणामुळे साइडबँड्सना प्रत्यक्ष क्षेत्रातील सर्वात विश्वासार्ह फिंगरप्रिंट्सपैकी एक मानले जाते.
