Analiza drgań jest kluczową techniką diagnozowania stanu technicznego maszyn. Różne usterki maszyn generują charakterystyczne wzorce w widmie częstotliwości drgań. Poprzez badanie widma częstotliwości drgań maszyn (zwykle za pomocą analizy FFT), można zidentyfikować konkretne typy usterek. Poniżej przedstawiono w tabelach typowe kategorie usterek (niewyważenie, rozbieżność, luzy, usterki łożysk, usterki przekładni). Każda tabela przedstawia podtypy usterek, opisując ich typowe widmo drgań, obserwowane składowe widmowe, kluczowe cechy identyfikacyjne i ilustracyjny wykres widma (osadzony jako SVG). Wszystkie odniesienia częstotliwości wykorzystują wielokrotności prędkości obrotowej (np. „1×” = częstotliwość raz na obrót).
Brak równowagi
| Typ wady | Opis widma | Krótki opis składowych widmowych | Kluczowa cecha | Wykres SVG |
|---|---|---|---|---|
| Brak równowagi statycznej (Jeden samolot) | Widmo jest zdominowane przez pojedynczy szczyt przy podstawowej prędkości biegu (1× RPM): Drgania są sinusoidalne, z minimalną energią przy innych częstotliwościach. | Przede wszystkim silny 1× komponent częstotliwości obrotowej. Mało lub brak wyższych harmonicznych (czysty ton 1×):. | Duża amplituda 1× we wszystkich kierunkach promieniowych: drgania na obu łożyskach są w fazie (brak różnicy faz między dwoma końcami):. Często obserwuje się przesunięcie fazowe wynoszące około 90° między pomiarami poziomymi i pionowymi na tym samym łożysku:. | |
| Brak równowagi dynamicznej (Dwa samoloty/Para) | Widmo wykazuje również dominujący szczyt częstotliwości raz na obrót (1×):, podobny do statycznego braku równowagi. Wibracje występują przy prędkości obrotowej, bez znaczącej zawartości wyższej częstotliwości, jeśli jedynym problemem jest brak równowagi. | Dominujący składnik 1× RPM (często z „kołysaniem” lub chybotaniem wirnika): Wyższe harmoniczne są zazwyczaj nieobecne, chyba że występują inne usterki. | 1× wibracja na każdym łożysku poza fazą – istnieje około 180° różnicy faz między drganiami na obu końcach wirnika: (co wskazuje na brak równowagi pary). Silny szczyt 1× z tą zależnością fazową jest oznaką braku równowagi dynamicznej. |
Niewspółosiowość
| Typ wady | Opis widma | Krótki opis składowych widmowych | Kluczowa cecha | Wykres SVG |
|---|---|---|---|---|
| Niewspółosiowość równoległa (Wały offsetowe) | Widmo drgań wykazuje podwyższoną energię przy podstawowej (1×) i jej harmonicznych 2× i 3× prędkości biegu, szczególnie w kierunku promieniowym. Zazwyczaj składnik 1× jest dominujący z obecnym brakiem wyrównania, któremu towarzyszy zauważalny składnik 2×. | Zawiera znaczące piki przy częstotliwościach obrotowych wału 1×, 2× i 3×. Pojawiają się one głównie w pomiarach drgań promieniowych (prostopadle do wału):. | Wysokie drgania 1× i 2× w kierunku promieniowym są wskaźnikiem. Często obserwuje się różnicę fazową wynoszącą 180° między pomiarami drgań promieniowych po przeciwnych stronach sprzęgła: odróżniając ją od czystej nierównowagi. | |
| Niewspółosiowość kątowa (Pochylone wały) | Widmo częstotliwości wykazuje silne harmoniczne prędkości wału, zwłaszcza wyraźną składową prędkości obrotowej 2x oprócz 1x: pojawiają się drgania przy 1x, 2x (a często 3x), przy czym znaczące są drgania osiowe (wzdłuż wału). | Wyraźne szczyty przy 1× i 2× (a czasami 3×) prędkości biegu: Składowa 2× jest często tak duża lub większa niż 1×. Te częstotliwości są wyraźne w widmie drgań osiowych (wzdłuż osi maszyny): | Stosunkowo wysoka amplituda drugiej harmonicznej (2×) w porównaniu do 1×, w połączeniu z silnymi wibracjami osiowymi. Pomiary osiowe po obu stronach sprzężenia są przesunięte o 180° w fazie, co jest cechą charakterystyczną rozbieżności kątowej. |
Rozluźnienie
| Typ wady | Opis widma | Krótki opis składowych widmowych | Kluczowa cecha | Wykres SVG |
|---|---|---|---|---|
| Luz mechaniczny (Luźność komponentów) | Widmo jest bogate w harmoniczne prędkości biegu. Szeroki zakres całkowitych wielokrotności 1× (od 1× do wyższych rzędów, takich jak ~10×) pojawia się ze znacznymi amplitudami. W zaawansowanych przypadkach mogą pojawić się również częstotliwości subharmoniczne (np. 0,5×) | Dominują harmoniczne o wielu prędkościach biegu (1×, 2×, 3× … do około 10×). Czasami mogą występować ułamkowe (półrzędne) składowe częstotliwości przy 1/2×, 3/2× itd. z powodu powtarzających się uderzeń. | Charakterystyczna „seria harmoniczna” szczytów w widmie – liczne, równomiernie rozmieszczone szczyty o wielokrotnościach całkowitych częstotliwości rotacji. Wskazuje to na luźne lub nieprawidłowo dopasowane części powodujące powtarzające się uderzenia. Obecność wielu harmonicznych (i prawdopodobnie subharmonicznych półrzędu) jest kluczowym znakiem. | |
| Luźność strukturalna (Luzy podstawy/mocowania) | Widmo drgań jest często zdominowane przez jeden lub dwa razy większą prędkość biegu. Zwykle szczyt przy 1× RPM i/lub szczyt przy 2× RPM pojawi się w widmie. Wyższe harmoniczne powyżej 2× mają zwykle znacznie niższą amplitudę w porównaniu z tymi podstawowymi. | Pokazuje głównie składowe częstotliwości przy 1× i 2× prędkości wału. Inne harmoniczne (3×, 4× itd.) są na ogół nieobecne lub niewielkie. Składowa 1× lub 2× może dominować w zależności od charakteru luzu (np. jedno uderzenie na obrót lub dwa uderzenia na obrót). | Wyraźnie wysoki szczyt 1× lub 2× (lub oba) w stosunku do reszty widma, wskazujący na luźność podpór lub konstrukcji. Często drgania są silniejsze w kierunku pionowym, jeśli maszyna jest luźno zamontowana. Jeden lub dwa dominujące piki niskiego rzędu z niewielką liczbą wyższych harmonicznych są charakterystyczne dla luźności konstrukcyjnej lub fundamentowej. |
Wady łożysk
| Typ wady | Opis widma | Krótki opis składowych widmowych | Kluczowa cecha | Wykres SVG |
|---|---|---|---|---|
| Wada rasy zewnętrznej | Widmo drgań wykazuje serię szczytów odpowiadających częstotliwości defektu zewnętrznej bieżni i jej harmonicznym. Szczyty te występują zwykle przy wyższych częstotliwościach (nie są to wielokrotności całkowite obrotów wału) i wskazują za każdym razem, gdy element toczny przechodzi nad defektem zewnętrznej bieżni. | Obecne są wielokrotne harmoniczne częstotliwości przesuwu kulki w bieżni zewnętrznej (BPFO). Zazwyczaj w widmie można zaobserwować 8–10 harmonicznych BPFO w przypadku wyraźnego uszkodzenia bieżni zewnętrznej. Odstęp między tymi szczytami jest równy BPFO (częstotliwość charakterystyczna określona przez geometrię łożyska i prędkość). | Wyraźny ciąg szczytów w BPFO i jego kolejnych harmonicznych jest sygnaturą. Obecność licznych, równomiernie rozmieszczonych szczytów o wysokiej częstotliwości (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) wyraźnie wskazuje na wadę zewnętrznego łożyska bieżni. | |
| Wada wyścigu wewnętrznego | Widmo uszkodzenia wewnętrznego toru wykazuje kilka wyraźnych pików przy częstotliwości uszkodzenia wewnętrznego toru i jego harmonicznych. Ponadto każdemu z tych pików częstotliwości uszkodzenia zwykle towarzyszą piki wstęgi bocznej rozmieszczone na częstotliwości prędkości biegu (1×). | Zawiera wiele harmonicznych częstotliwości przejścia piłki przez bieżnię wewnętrzną (BPFI), często rzędu 8–10 harmonicznych. Charakterystyczne jest to, że te szczyty BPFI są modulowane przez pasma boczne przy ±1× RPM – co oznacza, że obok każdej harmonicznej BPFI pojawiają się mniejsze szczyty boczne, oddzielone od szczytu głównego o wartość równą częstotliwości obrotu wału. | Znakiem rozpoznawczym jest obecność harmonicznych częstotliwości defektu wewnętrznej bieżni (BPFI) ze wzorem wstęgi bocznej. Wstęgi boczne rozmieszczone zgodnie z prędkością wału wokół harmonicznych BPFI wskazują, że defekt wewnętrznej bieżni jest obciążany raz na obrót, co potwierdza problem z wewnętrzną bieżnią, a nie zewnętrzną. | |
| Wada elementu tocznego (Piłka/Rolka) | Wada elementu tocznego (kulki lub wałka) powoduje drgania przy częstotliwości wirowania elementu tocznego i jego harmonicznych. Widmo pokaże serię szczytów, które nie są całkowitymi wielokrotnościami prędkości wału, ale raczej wielokrotnościami częstotliwości wirowania kuli/wałka (BSF). Jeden z tych szczytów harmonicznych jest często znacznie większy od pozostałych, odzwierciedlając liczbę uszkodzonych elementów tocznych. | Szczyty przy podstawowej częstotliwości defektu elementu tocznego (BSF) i jego harmonicznych. Na przykład pojawią się BSF, 2×BSF, 3×BSF itd. Warto zauważyć, że wzór amplitudy tych szczytów może wskazywać liczbę uszkodzonych elementów – np. jeśli druga harmoniczna jest największa, może to sugerować, że dwie kulki/rolki mają odpryski. Często towarzyszą temu pewne drgania przy częstotliwościach defektu bieżni, ponieważ uszkodzenie elementu tocznego zwykle prowadzi również do uszkodzenia bieżni. | Obecność serii szczytów oddzielonych częstotliwością BSF (częstotliwość wirowania elementów łożyska), a nie częstotliwością obrotu wału, identyfikuje defekt elementu tocznego. Szczególnie wysoka amplituda N-tej harmonicznej BSF często oznacza, że N elementów jest uszkodzonych (np. bardzo wysoki szczyt 2×BSF może wskazywać na dwie kule z defektami). | |
| Wada klatki (Klatka łożyskowa / FTF) | Wada klatki (separatora) w łożysku tocznym powoduje drgania przy częstotliwości obrotowej klatki – podstawowej częstotliwości pociągu (FTF) – i jej harmonicznych. Częstotliwości te są zwykle subsynchroniczne (poniżej prędkości wału). Widmo będzie wykazywać szczyty przy FTF, 2×FTF, 3×FTF itd., a często także pewną interakcję z innymi częstotliwościami łożysk z powodu modulacji. | Szczyty o niskiej częstotliwości odpowiadające częstotliwości obrotowej klatki (FTF) i jej wielokrotnościom całkowitym. Na przykład, jeśli FTF ≈ 0,4× prędkości wału, możesz zobaczyć szczyty przy ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× itd. W wielu przypadkach defekt klatki współistnieje z defektami wyścigu, więc FTF może modulować sygnały defektu wyścigu, wytwarzając częstotliwości sumy/różnicy (pasma boczne wokół częstotliwości wyścigu). | Jeden lub więcej pików subharmonicznych (poniżej 1×), które pokrywają się z prędkością obrotu klatki łożyska (FTF), wskazuje na problem z klatką. Często pojawia się to obok innych wskazań uszkodzenia łożyska. Kluczowym sygnałem jest obecność FTF i jego harmonicznych w widmie, co jest rzadkością, chyba że klatka ulega awarii. |
Usterki przekładni
| Typ wady | Opis widma | Krótki opis składowych widmowych | Kluczowa cecha | Wykres SVG |
|---|---|---|---|---|
| Mimośrodowość przekładni / wygięty wał | Ta usterka powoduje modulację drgań zazębienia. W widmie szczyt częstotliwości zazębienia (GMF) jest otoczony szczytami wstęgi bocznej rozmieszczonymi na częstotliwości obrotowej wału koła zębatego (1× obr./min. koła zębatego). Często drgania własnej prędkości roboczej koła zębatego wynoszące 1× są również podwyższone z powodu efektu nierównowagi mimośrodu. | Zauważalny wzrost amplitudy przy częstotliwości zazębienia i jej niższych harmonicznych (np. 1×, 2×, 3× GMF). Wyraźne pasma boczne pojawiają się wokół GMF (a czasami wokół jej harmonicznych) w odstępach równych 1× prędkości obrotowej danego koła zębatego. Obecność tych pasm bocznych wskazuje na modulację amplitudy częstotliwości zazębienia przez obrót koła zębatego. | Częstotliwość zazębiania się kół zębatych z wyraźnymi pasmami bocznymi przy częstotliwości koła zębatego 1× jest charakterystyczną cechą. Ten wzór pasm bocznych (szczyty równomiernie rozmieszczone wokół GMF według prędkości biegu) silnie wskazuje na mimośrodowość koła zębatego lub wygięty wał koła zębatego. Ponadto podstawowe drgania koła zębatego (1×) mogą być wyższe niż normalnie. | |
| Zużycie lub uszkodzenie zębów przekładni | Wady zębów kół zębatych (takie jak zużyte lub uszkodzone zęby) powodują wzrost drgań przy częstotliwości zazębienia i jej harmonicznych. Widmo często pokazuje wiele szczytów GMF (1×GMF, 2×GMF itd.) o wysokiej amplitudzie. Ponadto wokół tych szczytów GMF pojawiają się liczne częstotliwości wstęg bocznych, rozdzielone częstotliwością obrotową wału. W niektórych przypadkach można również zaobserwować wzbudzenie częstotliwości naturalnych kół zębatych (rezonanse) za pomocą wstęg bocznych. | Podwyższone piki przy częstotliwości zazębienia (częstotliwość zazębienia) i jej harmonicznych (na przykład 2×GMF). Wokół każdej głównej harmonicznej GMF występują piki wstęg bocznych oddzielone 1× prędkością biegu. Liczba i rozmiar wstęg bocznych wokół składowych 1×, 2×, 3× GMF mają tendencję do zwiększania się wraz z ciężkością uszkodzenia zęba. W poważnych przypadkach mogą pojawić się dodatkowe piki odpowiadające częstotliwościom rezonansowym koła zębatego (z własnymi wstęgami bocznymi). | Wielokrotne harmoniczne częstotliwości zazębienia o wysokiej amplitudzie, którym towarzyszą gęste wzory pasm bocznych, są znakiem rozpoznawczym. Wskazuje to na nieregularne przechodzenie zębów z powodu zużycia lub złamania zęba. Mocno zużyte lub uszkodzone koło zębate będzie wykazywać rozległe pasma boczne (w odstępach 1× prędkości koła zębatego) wokół szczytów częstotliwości zazębienia, odróżniając je od zdrowego koła zębatego (które miałoby czystsze widmo skoncentrowane przy GMF). |
PL 
EN 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UK 
VI
0 Komentarze