Bezpłatne narzędzie inżynierskie #033
Identyfikator źródła wibracji
Interaktywne narzędzie diagnostyczne — wprowadź częstotliwość drgań jako rząd prędkości obrotowej, aby zidentyfikować prawdopodobne źródła usterek maszyn obrotowych.
Wyniki diagnostyczne
Pełna tabela referencyjna częstotliwość–usterka
Analiza częstotliwości drgań
Każda usterka mechaniczna generuje drgania o częstotliwościach charakterystycznych, zależnych od prędkości obrotowej wału. Identyfikując dominującą częstotliwość w widmie drgań i wyrażając ją jako rząd (wielokrotność) prędkości obrotowej wału, można określić najbardziej prawdopodobne źródło usterki.
Obliczanie rzędu
Gdzie f_wibracja jest zmierzoną dominującą częstotliwością w Hz i obr./min jest prędkością obrotową wału.
Typowe częstotliwości usterek
| Rząd (harmoniczna) | Częstotliwość | Źródło pierwotne | Dodatkowe wskaźniki |
|---|---|---|---|
| 1x | Prędkość wału | Niewyważenie | Faza stabilna, proporcjonalna do kwadratu prędkości |
| 1x | Prędkość wału | Wygięty wał | Wysokie wibracje osiowe, stabilność fazowa |
| 2x | 2 x prędkość wału | Niewspółosiowość | Wysoka wibracja osiowa, 180° w poprzek sprzężenia |
| 3x | 3 x prędkość wału | Poważne niewyrównanie | Obecne są wielokrotne harmoniczne |
| 0,42–0,48x | Podsynchroniczny | Wir olejowy | Łożyska ślizgowe, zależne od prędkości |
| 0,5x | Prędkość połowy częstotliwości | Luźność / ocieranie | Ułamkowe podharmoniczne |
| Wiele harmonicznych | 1x, 2x, 3x… | Luzy mechaniczne | Wiele harmonicznych prędkości obrotowej |
| Niesynchroniczny | BPFO, BPFI, BSF | Wady łożysk | Modulowane przez prędkość obrotową |
| Z x obr./min | Przejście łopatek | Problemy z przepływem | Pulsacja, kawitacja |
| Z x obr./min | Zazębienie przekładni | Problemy z przekładnią | Wstęgi boczne wskazują, które koło zębate |
| 2x linia (100/120 Hz) | Stała częstotliwość | Elektryczny | Znika po odłączeniu zasilania |
Przewodnik po kącie fazowym
Analiza fazowa ma kluczowe znaczenie Do rozróżniania usterek o tej samej częstotliwości. Przy 1x: faza stabilna = niewyważenie, 180° w poprzek sprzęgła = niewspółosiowość, faza niestabilna = luzy. Zawsze należy używać odniesienia tachometru.
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: Prędkość obrotowa = 1500 obr./min, częstotliwość dominująca = 75 Hz
Częstotliwość prędkości obrotowej = 1500 / 60 = 25 Hz
Rząd = 75 / 25 = 3,0x
Główny podejrzany: Znaczna niewspółosiowość lub luzy mechaniczne
Zalecane: Sprawdź wyrównanie sprzęgła, sprawdź śruby mocujące, sprawdź fundament
⚠️ Uwaga: To narzędzie zapewnia wskazówki oparte na typowych zależnościach między awarią a częstotliwością. Ostateczna diagnoza wymaga korelacji z danymi fazowymi, przebiegiem czasowym, wykresami orbit, warunkami pracy i historią maszyny. Zawsze należy weryfikować za pomocą dodatkowych pomiarów.
Większość uszkodzeń mechanicznych wywołuje drgania o charakterystycznych częstotliwościach związanych z prędkością obrotową wału:
- 1× RPM: Niewyważenie (najczęstsze), ugięcie wału, luzy mechaniczne
- 2× RPM: Niewspółosiowość (główny wskaźnik)
- 0,42–0,48×: Wir olejowy (oil whirl) w łożyskach ślizgowych
- Niesynchroniczne: Uszkodzenia łożysk tocznych
Wyraź częstotliwość drgań jako wielokrotność (rząd) prędkości obrotowej wału, a następnie dopasuj ją do znanych wzorców uszkodzeń. Zawsze koreluj wynik z fazą, trendem amplitudy oraz warunkami pracy.
Drgania 1× (czyli synchroniczne) występują dokładnie z częstotliwością obrotową wału. Dla maszyny pracującej z prędkością 3000 RPM częstotliwość 1× = 50 Hz.
Drgania 1× są zawsze obecne w pewnym stopniu z powodu niewyważenia resztkowego. Stają się niepokojące, gdy amplituda przekracza dopuszczalne granice określone w normach ISO 10816/20816.
Główne przyczyny: niewyważenie masowe, ugięcie wału, mimośrodowość, rezonans. Analiza kąta fazowego pomaga rozróżnić te przyczyny.
Przyczyny drgań subsynchronicznych (poniżej 1× RPM) obejmują:
- Wir olejowy (0,42–0,48×): Niestabilność łożyska ślizgowego, częstotliwość zmienia się wraz z prędkością obrotową
- Bicie filmu olejowego (oil whip): Groźniejsze zjawisko — częstotliwość blokuje się na częstotliwości własnej wirnika i nie podąża za prędkością obrotową
- Ocieranie (0,5×, ułamkowe): Kontakt wirnika ze stojanem generuje subharmoniki
- Luzy (0,5×): Luzy mechaniczne w punktach mocowania
- Rezonans pasa: Częstotliwość własna pasa w przekładniach pasowych
Drgania subsynchroniczne są często bardziej niebezpieczne niż synchroniczne, ponieważ mogą prowadzić do katastrofalnej utraty stabilności.
Źródła drgań wysokoczęstotliwościowych (powyżej 10× RPM):
- Uszkodzenia łożysk tocznych: BPFO (bieżnia zewnętrzna), BPFI (bieżnia wewnętrzna), BSF (element toczny), FTF (koszyk)
- Zazębienie przekładni: Liczba zębów × RPM, ze wstęgami bocznymi
- Częstotliwość łopatkowa: Liczba łopatek × RPM
- Zakłócenia elektryczne: Częstotliwość żłobkowa, komutacja
- Kawitacja: Losowy szum szerokopasmowy o wysokiej częstotliwości
- Rezonans konstrukcyjny: Częstotliwości własne podzespołów
Kąt fazowy to zależność kątowa między szczytem drgań a znacznikiem odniesienia na wale (mierzona za pomocą tachometru).
Główne zastosowania diagnostyczne:
- Niewyważenie: Stabilna, powtarzalna faza przy 1×
- Niewspółosiowość: Różnica faz ~180° po obu stronach sprzęgła przy 1× i/lub 2×
- Luzy mechaniczne: Niestabilna, dryfująca faza
- Rezonans: Przesunięcie fazowe ~90° przy częstotliwości własnej, duże wzmocnienie amplitudy
- Ugięcie wału: Przesunięcie fazowe 1× o ~180° między łożyskiem wewnętrznym a zewnętrznym
Bez danych o fazie często nie da się odróżnić uszkodzeń generujących tę samą częstotliwość (np. niewyważenia od niewspółosiowości przy 1×).
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne analizatory drgań z analizą widma, śledzeniem porządków i diagnostyką usterek. Używane w ponad 50 krajach.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
