Zrozumienie przyspieszenia w analizie drgań

Definicja: Czym jest przyspieszenie wibracji?

Przyśpieszenie To tempo zmiany prędkości obiektu względem czasu. W kontekście analizy drgań jest to podstawowy pomiar ilościowy, który określa, jak szybko zmienia się prędkość drgającego elementu. Podczas gdy przemieszczenie mierzy odległość, na jaką porusza się element, a prędkość mierzy szybkość jego ruchu, przyspieszenie koncentruje się na siłach działających na element, co czyni je szczególnie wrażliwym na zdarzenia o wysokiej częstotliwości, takie jak uderzenia i nagłe zmiany ruchu.

Dlaczego pomiar przyspieszenia jest ważny?

Pomiar przyspieszenia ma kluczowe znaczenie dla kompleksowego programu monitorowania stanu, ponieważ doskonale sprawdza się w wykrywaniu specyficznych typów usterek maszyn, które mogą być pomijane przez inne pomiary. Jego znaczenie wynika z kilku kluczowych czynników:

• Wykrywanie usterek o wysokiej częstotliwości: Przyspieszenie jest z natury bardziej wrażliwe na drgania o wysokiej częstotliwości. To sprawia, że jest to idealny parametr do wykrywania usterek łożysk tocznych we wczesnym stadium, problemów z zazębieniem przekładni i częstotliwości przejść łopatek, ponieważ zjawiska te zazwyczaj generują drgania o wysokiej częstotliwości.
• Bezpośredni związek z siłą: Zgodnie z drugim prawem Newtona (Siła = Masa × Przyspieszenie), przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do sił dynamicznych działających wewnątrz maszyny. Pomiar przyspieszenia zapewnia bezpośredni wgląd w siły powodujące naprężenia i zmęczenie podzespołów.
• Szeroki zakres dynamiki: Akcelerometry, czyli czujniki służące do pomiaru przyspieszenia, mogą obejmować bardzo szeroki zakres częstotliwości i amplitud, dzięki czemu są uniwersalne i nadają się do monitorowania różnych typów maszyn.

Jednostki i miary

Jednostki wspólne

Przyspieszenie drgań jest zazwyczaj wyrażane w jednej z dwóch jednostek:

• G: Bezwymiarowa jednostka reprezentująca przyspieszenie ziemskiej grawitacji. 1 g odpowiada około 9,81 m/s². Używanie „g” jest powszechne, ponieważ zapewnia znormalizowaną, wiarygodną miarę intensywności drgań.
• m/s² (lub mm/s²): Standardowa jednostka układu SI oznaczająca przyspieszenie (metry na sekundę do kwadratu).

Jak się to mierzy?

Przyspieszenie mierzy się niemal wyłącznie za pomocą akcelerometrJest to przetwornik, który przekształca siłę mechaniczną drgań na proporcjonalny sygnał elektryczny. Akcelerometry piezoelektryczne są najczęściej stosowanym typem przetworników w przemysłowym monitorowaniu stanu ze względu na swoją wytrzymałość, dokładność i szeroką odpowiedź częstotliwościową.

Praktyczne zastosowania w diagnostyce

W diagnostyce dane dotyczące przyspieszenia służą do identyfikacji konkretnych problemów:

• Wady łożysk: Uderzenia generowane przez mikroskopijne defekty na bieżniach łożysk, rolkach lub kulkach powodują powstawanie małych impulsów o wysokiej częstotliwości. Pomiary przyspieszenia, zwłaszcza w połączeniu z technikami takimi jak Analiza koperty, stanowią podstawową metodę wykrywania tych usterek na najwcześniejszym etapie.
• Analiza skrzyni biegów: W widmie przyspieszenia wyraźnie widoczne są drgania o wysokiej częstotliwości powstające podczas zazębiania się kół zębatych, a także uderzenia pękniętych lub złamanych zębów.
• Maszyny szybkobieżne: W przypadku urządzeń takich jak turbiny i sprężarki wysokoobrotowe przyspieszenie jest często preferowanym pomiarem całościowych drgań, ponieważ dominujące częstotliwości mieszczą się w zakresie, w którym jest to parametr o największej czułości.

Związek z prędkością i przemieszczeniem

Przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie są powiązane matematycznie poprzez całkowanie i różniczkowanie. Dla prostych drgań sinusoidalnych:

• Prędkość jest całką przyspieszenia.
• Przemieszczenie jest całką prędkości.

Oznacza to, że przy tej samej energii drgań amplitudy przyspieszenia będą naturalnie wyższe przy wysokich częstotliwościach, a amplitudy przemieszczenia przy niskich. Dlatego analitycy wybierają parametr pomiaru najlepiej dopasowany do zakresu częstotliwości przewidywanego błędu.

← Powrót do indeksu głównego