Subharmonischen begrijpen

1. Definitie: Wat is een subharmonische?

A Subharmonische is een frequentiecomponent in een trillingen spectrum die optreedt bij een geheel getal van een fundamentele frequentie. In machine-analyse is die fundamentele frequentie bijna altijd de loopsnelheid (1X).

Subharmonischen verschijnen bij frequenties zoals 1/2X, 1/3X, 1/4X, enz. en worden ook wel aangeduid als subsynchroon Trillingen omdat ze voorkomen met een frequentie die lager ligt dan de synchrone hoofdsnelheid (1X). De aanwezigheid van een reeks subharmonischen (bijv. 1/2X, 3/2X, 5/2X) is een klassiek teken van specifieke soorten machinefouten.

2. Primaire oorzaken van subharmonischen

Subharmonischen komen niet zo vaak voor als harmonischen (2X, 3X), maar als ze voorkomen, zijn ze vaak een sterke indicator van een van de volgende problemen:

a) Mechanische losheid

Dit is de meest voorkomende oorzaak van subharmonischen, met name de 1/2X-component. Wanneer een component los zit, zoals een lager in de behuizing of een losse bevestigingsbout, kan dit een niet-lineair "stuiterend" of "ratelend" effect veroorzaken. Dit type impact kan het systeem zodanig activeren dat het reageert op een frequentie die de helft is van de hoofdfrequentie (1X).

Een spectrum met een 1X-piek, vergezeld van een reeks subharmonischen bij 1/2X, 3/2X (1,5X), 5/2X (2,5X), enz., is een typisch teken van ernstige structurele losheid. Deze losheid maakt schokken mogelijk die in feite elke tweede omwenteling van de as optreden, waardoor de 1/2X-familie van pieken ontstaat.

b) Instabiliteit van het glijlager

In machines met vloeistoffilm- of glijlagers zijn subharmonischen een kritische indicator voor instabiliteiten van de oliefilm. Dit zijn zelfopgewekte trillingen die ontstaan door de dynamiek van de oliewig die de as ondersteunt.

• Oliewerveling: Dit fenomeen treedt meestal op bij een frequentie tussen 0,42x en 0,48x van de draaisnelheid. Het wordt veroorzaakt doordat de oliefilm zelf begint te roteren (wervelen) in de lagerspeling en de as rondduwt. Het is vaak een sterke, duidelijke piek onder de 0,5x.
• Oliezweep: Dit is een ernstigere vorm van instabiliteit die optreedt wanneer de wervelfrequentie van de olie samenvalt met de eerste eigen frequentie van de rotor (kritische snelheid). Wanneer dit gebeurt, kan de trilling zeer heftig en destructief worden. De frequentie wordt "vastgezet" op de natuurlijke frequentie en verandert niet, zelfs niet als de snelheid van de machine wordt verhoogd.

c) Andere oorzaken

• Problemen met de riemaandrijving: Een versleten of beschadigde riem kan soms subharmonische frequenties genereren die verband houden met de rotatiesnelheid van de riem. Deze rotatiesnelheid is doorgaans lager dan de snelheid van de aandrijf- of aangedreven poelie.
• Blad- of schoependoorgangsfrequenties: In sommige gevallen kunnen subsynchrone pieken bij pompen of ventilatoren verband houden met turbulentie in de stroming of met roterende stilstandomstandigheden. Deze zijn mogelijk geen exacte fracties van 1X, maar liggen nog steeds onder de draaisnelheid.

3. Analyse en bevestiging

Wanneer subharmonischen in een spectrum worden waargenomen, is het cruciaal om de exacte frequentie te identificeren. Een piek op exact 0,50x is zeer waarschijnlijk gerelateerd aan losheid. Een piek op 0,47x is vrijwel zeker een oliewerveling. De aanwezigheid van een volledige reeks (1/2x, 3/2x, enz.) bevestigt sterk losheid.

Analyseren van de tijdgolfvorm kan ook nuttig zijn. Losheid duidt vaak op impact of afkapping, terwijl oliewerveling zich kan voordoen als een complexer, modulerend signaal.

← Terug naar hoofdindex