Inzicht in zijbanden bij trillingsanalyse

Definitie: Wat zijn zijbanden?

Zijbanden zijn kleine frequentiepieken die in een FFT-spectrum op gelijke intervallen aan weerszijden van een grotere centrale frequentie verschijnen, bekend als de draagfrequentieDe aanwezigheid van zijbanden is een definitief teken van modulatie—een toestand waarbij de ene frequentie op de andere wordt "geïmprint". De afstand tussen de zijbanden is gelijk aan de frequentie van het modulerende signaal. Zijbanden zijn een van de krachtigste en meest definitieve diagnostische hulpmiddelen in trillingsanalyse, met name voor het detecteren van defecten aan versnellingsbakken en lagers.

Hoe worden zijbanden gegenereerd?

Zijbanden ontstaan wanneer de amplitude van een primair trillingssignaal (de draaggolf) in de loop van de tijd verandert door een tweede, langzamer signaal (de modulator). Een klassiek voorbeeld is een defecte tandwieltand:

• De Tandwielingrijpfrequentie (GMF) is de draagfrequentie. Dit is een hoge frequentie die wordt gegenereerd door de normale ineengrijping van de tanden van het tandwiel.
• Eén enkele gebroken tand op dat tandwiel veroorzaakt een impact die één keer per omwenteling plaatsvindt. Deze impact moduleert, of verandert de amplitude van, het GMF-signaal elke keer dat de defecte tand in aangrijping komt.
• De rotatiesnelheid van de versnelling is de modulerende frequentie.

Het resultaat in het FFT-spectrum is een grote piek bij de GMF (de draaggolf) met kleinere zijbandpieken aan weerszijden, verdeeld over de rotatiesnelheid van het tandwiel. Dit patroon bewijst definitief dat er een fout bestaat en dat deze zich in dat specifieke tandwiel bevindt.

De formule is: Zijbandfrequentie = Draaggolffrequentie ± (n × Modulerende frequentie), waarbij n=1, 2, 3…

Belangrijkste toepassingen in machinediagnostiek

1. Versnellingsbakdiagnose

Dit is de primaire toepassing voor zijbandanalyse.

• Zijbanden rond GMF: Als er rondom het GMF zijbanden verschijnen die op de loopsnelheid van een tandwiel zijn verdeeld, duidt dit op een defect in het tandwiel (bijvoorbeeld een gebarsten tand, een versleten tand of excentriciteit).
• Zijbanden rond harmonischen van GMF: Ernstige breuken genereren vaak ook zijbanden rond de 2x en 3x GMF.
• Frequentie van de jachttand: Bij complexe tandwielsets kunnen specifieke, niet-gehele zijbanden fouten aanwijzen die alleen ontstaan als twee specifieke tanden op verschillende tandwielen met elkaar in contact komen.

2. Diagnose van wentellagers

Zijbanden zijn ook van cruciaal belang voor het vaststellen van lagerfouten, met name defecten aan de binnenring.

• Een defect aan de innerlijk ras draait en naarmate het in en uit de belastingzone van het lager beweegt, verandert de amplitude van de impact die het genereert.
• Dit veroorzaakt amplitudemodulatie van de interne breukfrequentie (BPFI).
• Het resulterende spectrum toont een piek bij BPFI met zijbanden met een onderlinge afstand van 1x de rotatiesnelheid van de asHet zien van dit patroon is een zeer betrouwbare indicator voor een innerlijk racedefect.

3. Diagnostiek van elektromotoren

Problemen met de rotorstaven in een AC-inductiemotor kunnen leiden tot zijbanden rond de 1x-toerentalpiek. Deze zijbanden bevinden zich op de pooldoorlaatfrequentie, dit is de slipfrequentie van de motor vermenigvuldigd met het aantal polen van de motor.

Analyse-overwegingen

Om zijbandanalyse effectief te kunnen gebruiken, zijn gegevens van hoge kwaliteit essentieel:

• Hoge resolutie: Een FFT met hoge resolutie (bijv. 3200 of 6400 lijnen) is vereist om de zijbandpieken duidelijk te kunnen zien en hun afstand nauwkeurig te kunnen meten. Bij een lage resolutie worden de zijbanden samen met de draaggolfpiek 'uitgesmeerd'.

– Trending: Het aantal en de amplitude van de zijbanden zijn een goede indicator voor de ernst van de breuk. Naarmate een breuk verergert, verschijnen er meer zijbanden en neemt hun amplitude toe.

• Zoom FFT: Met deze functie op een data-analysator kan de analist ‘inzoomen’ op een specifiek frequentiebereik met een zeer hoge resolutie om de aanwezigheid en afstand van zijbanden te bevestigen.

Wanneer een analist een duidelijk zijbandpatroon vindt, stijgt de zekerheid van een foutdiagnose van ‘mogelijk’ naar ‘zeer waarschijnlijk’.

← Terug naar hoofdindex