Forstå sidebånd i vibrasjonsanalyse

Definisjon: Hva er sidebånd?

Sidebånd er små frekvenstopper som opptrer i et FFT-spektrum med like store intervaller på hver side av en større sentralfrekvens, kjent som bærefrekvensTilstedeværelsen av sidebånd er et definitivt tegn på modulering—en tilstand der én frekvens blir «preget» på en annen. Avstanden mellom sidebåndene er lik frekvensen til det modulerende signalet. Sidebånd er et av de kraftigste og mest definitive diagnostiske verktøyene innen vibrasjonsanalyse, spesielt for feildeteksjon i girkasser og lager.

Hvordan genereres sidebånd?

Sidebånd oppstår når et primært vibrasjonssignal (bærersignalet) får sin amplitude endret over tid av et andre, langsommere signal (modulatoren). Et klassisk eksempel er en defekt tannhjulstann:

• Den Girnettfrekvens (GMF) er bærefrekvensen. Dette er en høy frekvens som genereres av normal inngripen i girtennene.
• En enkelt sprukket tann på det giret vil skape et slag per omdreining. Dette slaget modulerer, eller endrer amplituden til, GMF-signalet hver gang den defekte tannen kommer i inngrep.
• Den rotasjonshastighet av giret er moduleringsfrekvensen.

Resultatet i FFT-spekteret er en stor topp ved GMF (bærersignalet) med mindre sidebåndtopper på hver side, fordelt med girets rotasjonshastighet. Dette mønsteret beviser definitivt at det finnes en feil, og at den er lokalisert på det spesifikke giret.

Formelen er: Sidebåndfrekvens = Bærefrekvens ± (n × Modulasjonsfrekvens), hvor n=1, 2, 3…

Viktige bruksområder innen maskindiagnostikk

1. Girkassediagnostikk

Dette er den primære applikasjonen for sidebåndsanalyse.

• Sidebånd rundt GMF: Hvis sidebånd med avstand på et tannhjuls kjørehastighet vises rundt dets GMF, indikerer det en feil på det aktuelle tannhjulet (f.eks. en sprukket tann, en slitt tann eller eksentrisitet).
• Sidebånd rundt harmoniske av GMF: Alvorlige forkastninger vil ofte også generere sidebånd rundt 2x og 3x GMF.
• Jakttannfrekvens: I komplekse girsett kan spesifikke ikke-heltalls sidebånd finne feil som bare oppstår når to spesifikke tenner på forskjellige gir kommer i kontakt.

2. Diagnostikk av rullelager

Sidebånd er også kritiske for å bekrefte lagerfeil, spesielt defekter i indre lagerbane.

• En feil på indre rase roterer, og når den beveger seg inn og ut av lagerets lastsone, vil amplituden til støtene den genererer endres.
• Dette forårsaker amplitudemodulasjon av den indre løpets feilfrekvens (BPFI).
• Det resulterende spekteret viser en topp ved BPFI med sidebånd fordelt med 1x akselens rotasjonshastighetÅ se dette mønsteret er en svært pålitelig indikator på en indre rasefeil.

3. Diagnostikk av elektriske motorer

Problemer med rotorstengene i en AC-induksjonsmotor kan føre til at sidebånd oppstår rundt 1x kjørehastighetstoppen. Disse sidebåndene er plassert med polpassfrekvens, som er motorens slipfrekvens multiplisert med antall motorpoler.

Analysehensyn

For å bruke sidebåndsanalyse effektivt er data av høy kvalitet avgjørende:

• Høy oppløsning: En FFT med høy oppløsning (f.eks. 3200 eller 6400 linjer) er nødvendig for å kunne se sidebåndstoppene tydelig og måle avstanden deres nøyaktig. Med lav oppløsning vil sidebåndene bli "smurt" sammen med bærebølgetoppen.

– Trendende: Antallet og amplituden til sidebåndene er en god indikator på alvorlighetsgraden av forkastningen. Etter hvert som en forkastning forverres, vil flere sidebånd dukke opp, og amplituden deres vil øke.

• Zoom FFT: Denne funksjonen på en dataanalysator lar analytikeren «zoome inn» på et bestemt frekvensområde med svært høy oppløsning for å bekrefte tilstedeværelsen og avstanden mellom sidebånd.

Når en analytiker finner et tydelig sidebåndsmønster, øker det tilliten til en feildiagnose fra «mulig» til «svært sannsynlig».

← Tilbake til hovedindeksen