Skąd mam wiedzieć, czy wibracje są spowodowane niewyważeniem lub niewspółosiowością?

Niewyważenie generuje dominujący pik dokładnie przy 1× RPM (prędkość wału) w kierunku promieniowym, ze stabilną fazą i amplitudą rosnącą wraz z prędkością (siła niewyważenia ∝ prędkość²). Niewspółosiowość generuje znaczącą składową 2× RPM (często równą lub większą niż 1×), silne drgania osiowe oraz przesunięcie fazowe o 180° na sprzęgle.

Jakie są częstotliwości usterek łożysk (BPFO, BPFI, BSF, FTF)?

Są to charakterystyczne częstotliwości generowane, gdy element toczny przechodzi nad defektem określonego elementu łożyska. BPFO (Ball Pass Frequency Outer race), BPFI (Ball Pass Frequency Inner race), BSF (Ball Spin Frequency), FTF (Fundamental Train Frequency). Zależą one od geometrii łożyska i prędkości obrotowej wału.

Jaki jest dobry poziom wibracji dla maszyn wirujących?

Norma ISO 10816-1 klasyfikuje intensywność drgań według klasy maszyny. Dla typowych maszyn przemysłowych (klasa II, 15-75 kW): Strefa A (dobra) 7.1 mm/s.

Czy Balanset-1A może być używany do analizy drgań?

Tak. Balanset-1A zawiera 2-kanałowy analizator drgań z pełnym wyświetlaniem widma FFT (tryb F8 — Charts, zakładka 'F5-Spectrum (Hz)') oraz wibrometr do porównania ogólnego/1× (tryb F5). Oba kanały mogą być używane jednocześnie do porównania promieniowo-osiowego.

Jaka jest różnica między przebiegiem czasowym a widmem FFT?

Przebieg czasowy pokazuje amplitudę drgań w czasie - złożoną w przypadku występowania wielu usterek. FFT rozkłada to na poszczególne składowe częstotliwości, tworząc widmo, w którym każdy pik odpowiada określonemu źródłu.

Co powoduje drgania podharmoniczne (0,5×)?

Podharmoniczne przy 0,5× RPM zwykle wskazują na poważne luzy mechaniczne, wiry olejowe w łożyskach czopowych lub pęknięte wały. Półokresowe wartości szczytowe wynikają z uderzeń występujących co drugi obrót.

Analiza drgań — Diagnostyka spektralna Przewodnik

📌 Kanoniczny artykuł referencyjny — vibromera.eu

Od podstaw FFT po diagnostykę uszkodzeń: naucz się czytać widma drgań, obliczać częstotliwości uszkodzeń łożysk, oceniać ciężkość według ISO 10816 oraz diagnozować niewyważenie, niewspółosiowość, luzy i uszkodzenia łożysk oraz przekładni — z interaktywnymi narzędziami i Balanset-1A.

Przebieg diagnostyczny opisany w tym przewodniku jest tym samym, który Vibromera stosuje w Balanset-1A: widmo FFT, ocena nasilenia drgań według ISO 10816/20816 oraz prowadzone wyważanie dwupłaszczyznowe w jednym przenośnym urządzeniu.

Interaktywne kalkulatory diagnostyczne

Niezbędne narzędzia do analizy drgań — częstotliwości defektów łożysk, częstotliwości zazębienia kół zębatych, ocena intensywności drgań i konwersja jednostek.

🔵 Kalkulator częstotliwości występowania wad łożysk

Szybki wybór — typowe łożysko Domyślna geometria opiera się na klasycznych konstrukcjach SKF/FAG (konstrukcja E dla NU, ISO/J2 dla stożków serii 30xxx). Liczba elementów tocznych różni się w zależności od producenta i generacji — do krytycznej diagnostyki wprowadź rzeczywistą geometrię swojego łożyska z jego karty katalogowej.

Prędkość wału (obr./min)

Liczba elementów tocznych (n)

Średnica kulki/rolki, Bd (mm)

Średnica podziałowa, Pd (mm)

Kąt styku, α (stopnie)

BPFO — Bieżnia zewnętrzna

—

BPFI — Bieżnia wewnętrzna

—

BSF — wirowanie kulki/rolki

—

FTF — Klatka (Train)

—

1× wał = — Hz | BPFO/BPFI ratio: —

📏 ISO 10816 Intensywność drgań & RPM↔Hz & GMF

Prędkość drgań (mm/s RMS)

Klasa maszyny

Dobry

B Dopuszczalne

Alert C

D Danger

🔄 Przelicznik RPM ↔ Hz

obr./min

Częstotliwość (Hz)

1× = 25.00 Hz | 2× = 50.00 Hz | 3× = 75.00 Hz | Period = 40.00 ms

⚙️ Częstotliwość zazębienia (GMF)

Obroty wału (przekładnia napędowa)

Liczba zębów (koło napędzające)

Liczba zębów (przekładnia napędzana) — opcjonalnie, dla przełożenia przekładni

Częstotliwość zazębienia przekładni (GMF)

—

2× GMF

—

3× GMF

—

Przełożenie

—

Prędkość wału napędowego

—

obr./min

Identyfikacja usterek w skrócie

Każda usterka mechaniczna tworzy charakterystyczny "odcisk palca" w widmie wibracji

⚖️

Niewyważenie

1×

Dominujący pik przy prędkości wału. Promieniowy. Siła ∝ prędkość². Stabilna faza.

🔧

Niewspółosiowość

2× (+ 1×, 3×)

Silna 2. harmoniczna. Wysokie osiowe. Faza 180° w poprzek sprzężenia.

🔩

Luz

1×,2×,3×...n×

"Las" harmonicznych. Może pokazywać podharmoniczne 0,5×.

🔵

Wada łożyska

BPFO/BPFI/BSF

Niesynchroniczne szczyty. Pasma boczne na poziomie 1×. Wzrost poziomu szumów.

⚙️

Usterka przekładni

GMF ± 1×

Częstotliwość zazębienia z pasmami bocznymi przy prędkości obrotowej wału.

📊 Pełna diagnostyczna tabela referencyjna

Wada	Częstotliwość podstawowa	Harmoniczne	Kierunek	Zachowanie fazowe	Kluczowa cecha wyróżniająca
Niewyważenie statyczne	1×	Niski / brak	Promieniowy (H,V)	W fazie oba łożyska	Czysta sinusoida 1×. Siła ∝ prędkość².
Dynamiczne niewyważenie	1×	Niski / brak	Promieniowy (H,V)	~180° między łożyskami	1× dominujący, łożyska w przeciwfazie (para).
Niewspółosiowość równoległa	2× (≥ 1×)	1×, 3×	Promieniowy	180° w poprzek sprzęgła	2× często > 1×. Wysokie drgania promieniowe przy sprzęgle.
Niewspółosiowość kątowa	1×, 2×	3×	Dominujący osiowy	180° w poprzek sprzęgła (osiowo)	Wysoki osiowy. Osiowy ≥ 50% promieniowego.
Poluzowanie komponentów	1×,2×...10×+	Wiele (~10×)	Promieniowy	Nieregularny	"Las" harmonicznych. Możliwe 0,5× subharm.
Luźność strukturalna	1× lub 2×	Niewiele powyżej 2×	Pionowy	Niestabilny	Mocna składowa pionowa. Reaguje na kontrolę śrub.
Bieżnia zewnętrzna (BPFO)	BPFO, 2×BPFO...	Wiele BPFO	Promieniowy	NIE DOTYCZY	Niesynchroniczny. Brak pasm bocznych 1×.
Bieżnia wewnętrzna (BPFI)	BPFI, 2×BPFI...	Wiele BPFI	Promieniowy	Modulowany 1×	Harmoniczne BPFI z pasmami bocznymi ±1×.
Element toczny (BSF)	BSF, 2×BSF...	Wiele BSF	Promieniowy	NIE DOTYCZY	2×BSF często > 1×BSF. Niesynchroniczne.
Klatka (FTF)	FTF ≈ 0,4×	2,3× FTF	Promieniowy	NIE DOTYCZY	Podstawowa < 1×; harmoniczne mogą przekraczać 1×.
Zazębienie przekładni	GMF=N×1×	2,3× GMF	Promieniowy+osiowy	Modulowany 1×	GMF z pasmami bocznymi. N = zęby.
Elektryczne (silnik)	2× częstotliwość linii	—	Promieniowy	Spadki po wyłączeniu zasilania	100/120 Hz. Natychmiastowy test wyłączenia zasilania.

Interaktywna demonstracja widma FFT — 17 scenariuszy uszkodzeń

Wybierz typ usterki, aby zobaczyć charakterystyczny przebieg czasowy i widmo częstotliwości. Porównaj wzorce, aby zidentyfikować główną przyczynę.

Linia bazowa

Niewyważenie

Niewspółosiowość

Luz

Łożyska

Koła zębate

Inne

Normalne warunki pracy - niskie, stabilne wibracje. Niewielki pik 1× wynikający z niewyważenia szczątkowego. Czyste widmo.

Domena czasu (kształt fali)

Widmo częstotliwości (FFT)

Czym jest analiza drgań?

Szybka odpowiedź

Analiza drgań to proces pomiaru i interpretacji oscylacji mechanicznych obracających się maszyn w celu zdiagnozowania usterek bez demontażu. Użycie FFT (Szybka Transformata Fouriera), złożony sygnał wibracyjny jest rozkładany na poszczególne składowe częstotliwościowe. Każda usterka tworzy charakterystyczny widmowy "odcisk palca": niewyważenie przy 1× obr, niewspółosiowość przy 2×, luz jako wiele harmonicznych, wady łożysk przy częstotliwościach niesynchronicznych. Balanset-1A wykonuje zarówno wyważanie, jak i analizę widma w jednym przenośnym urządzeniu.

Każda maszyna wirująca drga. W sprawnej maszynie drgania są niskie i stabilne — to jej normalna "sygnatura pracy." Wraz z rozwojem uszkodzeń drgania zmieniają się w przewidywalny sposób. Mierząc i analizując te zmiany, możemy zidentyfikować pierwotną przyczynę, przewidzieć awarię i zaplanować konserwację przed katastrofalną awarią. To jest podstawa konserwacja predykcyjna.

FFT: Rdzeń analizy widma

Czujnik drgań (akcelerometr) przekształca drgania mechaniczne w sygnał elektryczny. Wyświetlany w czasie, jest to przebieg - złożona, pozornie chaotyczna krzywa, gdy występuje wiele usterek. FFT (szybka transformata Fouriera) rozkłada ten złożony sygnał na poszczególne składowe sinusoidalne, z których każda ma własną częstotliwość i amplitudę.

Wyobraź sobie FFT jako pryzmat rozszczepiający białe światło w tęczę. Złożony przebieg falowy to "białe światło" — FFT ujawnia poszczególne "kolory" (częstotliwości) ukryte wewnątrz. Wynikiem jest widmo drgań - podstawowym narzędziem diagnostycznym.

Częstotliwość obrotowa

f₁ₓ = RPM / 60 (Hz)

1× = częstotliwość obrotowa wału - odniesienie dla całej analizy widmowej

Kluczowe parametry widma

Częstotliwość (oś X, Hz): Jak często występują oscylacje. Bezpośrednio związane ze źródłem. 1× = prędkość obrotowa wału. 2× = dwukrotność prędkości obrotowej wału.
Amplituda (oś Y, mm/s RMS): Intensywność wibracji przy każdej częstotliwości. Wyższe wartości szczytowe = większa energia = poważniejszy stan.
Harmoniczne: Całkowite wielokrotności częstotliwości podstawowej: 2× (2.), 3× (3.), 4× itd. Ich obecność i względna wysokość niosą informacje diagnostyczne.
Faza (°): Zależność czasowa w różnych punktach pomiarowych. Niezbędna do odróżnienia niewyważenia (w fazie) od niewspółosiowości (180°).

Jednostki pomiaru drgań: Przemieszczenie, Prędkość, Przyspieszenie

Drgania można mierzyć za pomocą trzech różnych parametrów fizycznych. Każdy z nich uwydatnia inny zakres częstotliwości, co sprawia, że nadają się do różnych zadań diagnostycznych. Zrozumienie, kiedy stosować który parametr, jest podstawą skutecznej analizy.

📏 Przemieszczenie

µm (wartość międzyszczytowa) lub mil

Najlepszy zasięg: 1-100 Hz

Mierzy, w jaki sposób daleko porusza się powierzchnia. Uwydatnia niskie częstotliwości — idealne dla maszyn wolnoobrotowych, analizy orbity wału oraz sond zbliżeniowych na łożyskach ślizgowych. 1 mil = 25,4 µm.

Prędkość

mm/s (RMS)

Najlepszy zasięg: 10–1000 Hz

Mierzy, w jaki sposób szybki powierzchnia się porusza. standardowy parametr do ogólnego monitorowania maszyn zgodnie z normą ISO 10816. Płaska charakterystyka częstotliwościowa zapewnia równą wagę dla większości typów usterek. Balanset-1A mierzy w mm/s RMS.

💥 Przyspieszenie

m/s² lub g (wartość skuteczna/szczytowa)

Najlepszy zasięg: 500 Hz – 20 kHz

Mierzy siła drgań. Uwydatnia wysokie częstotliwości — idealne do wykrywania wczesnych uszkodzeń łożysk, zazębienia kół zębatych i uderzeń. 1 g = 9,80665 m/s². Stosowane do analizy obwiedni/demodulacji.

Kiedy używać poszczególnych parametrów

Parametr	Jednostka	Zakres częstotliwości	Najlepsze dla	Normy
Przemieszczenie	μm (szczyt-szczyt)	1-100 Hz	Wolne maszyny (< 600 RPM), orbita wału, sondy zbliżeniowe, łożyska poprzeczne (wartość odniesienia — niemierzona przez Balanset-1A)	ISO 7919 (wibracje wału)
Prędkość	mm/s RMS	10–1000 Hz	Ogólne monitorowanie maszyn — niewyważenie, niewspółosiowość, luz. Parametr domyślny. Natywny (i jedyny) parametr Balanset-1A.	ISO 10816, ISO 20816
Przyspieszenie	g lub m/s² RMS	500 Hz – 20 kHz	Wczesne usterki łożysk, zazębienie przekładni, uderzenia, maszyny szybkoobrotowe (wartość odniesienia — niemierzona przez Balanset-1A)	ISO 15242 (wibracje łożysk)

Konwersja przy pojedynczej częstotliwości

v = 2πf - d | a = 2πf - v = (2πf)² - d

d = przemieszczenie (m), v = prędkość (m/s), a = przyspieszenie (m/s²), f = częstotliwość (Hz). Wszystkie wielkości muszą stosować tę samą konwencję amplitudy (wszystkie szczytowe, wszystkie międzyszczytowe albo wszystkie RMS) — mieszanie przemieszczenia międzyszczytowego z prędkością RMS wprowadza błąd rzędu ~2,8×.

💡 Praktyczna zasada

Jeśli do wyboru jest tylko jeden czujnik i jeden parametr — wybierz prędkość (mm/s RMS). Obejmuje on najszerszy zakres typowych usterek z płaską reakcją. Balanset-1A wykorzystuje go jako parametr natywny. Pomiar przyspieszenia należy dodawać tylko wtedy, gdy konieczne jest wykrycie wczesnych uszkodzeń łożysk lub przekładni przy wysokich częstotliwościach.

Technika pomiarowa z Balanset-1A

📋 Specyfikacja pomiarowa Balanset-1A

Balanset-1A mierzy prędkość drgań, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Zakres pomiarowy: 5-1000 Hz; czujnik ma płaską charakterystykę w granicach ±10% do ~550 Hz, powyżej tej wartości stosowana jest wyłącznie wyświetlana kompensacja spadku charakterystyki. Widmo na ekranie (ustawienie "Spectrum, Hz") rozciąga się do 8 kHz — zakres wyświetlania, a nie deklaracja dokładności pomiaru. Nie ma trybów przemieszczenia ani przyspieszenia, ani obwiedni/demodulacji — poniższe sekcje o przyspieszeniu, analizie obwiedni i kawitacji mają charakter wyłącznie informacyjny.

Umieszczenie czujnika

Jakość diagnostyki zależy całkowicie od jakości pomiaru. Siły drgań są przenoszone przez łożyska, dlatego czujniki muszą być montowane na obudowach łożysk - jak najbliżej łożyska, na konstrukcji nośnej (nie na pokrywach lub żebrach chłodzących).

Przygotowanie powierzchni: Czysta, płaska, wolna od płatków farby. Podstawa magnetyczna musi dokładnie przylegać do powierzchni.
Promieniowy poziomy (H): Prostopadle do wału, płaszczyzna pozioma. Często najwyższa amplituda.
Promieniowy pionowy (V): Prostopadle do wału, płaszczyzna pionowa.
Osiowy (A): Równolegle do wału. Krytyczne dla wykrywania niewspółosiowości.

💡 Dwukanałowa sztuczka diagnostyczna

Balanset-1A ma 2 kanały. W celu diagnostyki należy zamontować oba czujniki na ten sam łożysku — jeden promieniowo, jeden osiowo. Daje to jednoczesne widma promieniowe i osiowe, umożliwiając natychmiastowe wykrycie niewspółosiowości.

Tryby diagnostyczne Balanset-1A

F8 — Wykresy → zakładka „F5-Spectrum (Hz)”: Pełne wyświetlanie widma FFT. Podstawowy tryb diagnostyczny. Pozostałe zakładki Charts — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) i F6-Orbit — obejmują drgania ogólne, śledzenie 1×, wzorce harmoniczne i orbitę wału.
F5 — Miernik drgań: Szybka ocena. Porównaj V1s (całkowita RMS) z V1o (1×). Jeśli V1s ≈ V1o → niewyważenie. Jeśli V1s ≫ V1o → inne usterki.
F6 — Raporty: Archiwum pomiarów i raporty HTML — używaj go do przechowywania wartości bazowych.
F9 — Inspekcja trasy: Prowadzone trasy pomiarowe ze strefami trendu według ISO 10816-1 — do regularnych obchodów monitoringowych.

⚠️ V1s vs. V1o - pierwszy test diagnostyczny

Przed wyważeniem należy porównać V1s z V1o. Jeśli V1s ≫ V1o (np. 8 vs. 2 mm/s), większość wibracji NIE wynika z niewyważenia. Wyważenie nie rozwiąże problemu - należy zbadać pełne spektrum.

Analiza fazowa — wyróżnik diagnostyczny

Częstotliwość mówi co wibruje; faza mówi Ci jak. Dwie różne usterki mogą dawać identyczne widma (obie zdominowane przez 1×) — jedynie analiza fazy pozwala je odróżnić. Faza to zależność kątowa między drganiami w różnych punktach pomiarowych, mierzona w stopniach (0°–360°).

🧭 Faza → Tabela referencyjna diagnostyki

Relacja fazowa	Punkty pomiarowe	Diagnoza	Wyjaśnienie
0° (w fazie)	Łożysko 1 ↔ Łożysko 2 (promieniowe)	Niewyważenie statyczne	Oba łożyska poruszają się synchronicznie — pojedynczy ciężki punkt w środku wirnika. Korekcja jednopłaszczyznowa.
~180° (przeciwfaza)	Łożysko 1 ↔ Łożysko 2 (promieniowe)	Niewyważenie dynamiczne (pary)	Łożyska kołyszą się w przeciwnych kierunkach - dwa ciężkie punkty w różnych płaszczyznach tworzą kołyszącą się parę. Konieczna jest korekta w dwóch płaszczyznach.
~90°	Poziomo ↔ Pionowo (to samo łożysko)	Niewyważenie (dowolnego typu)	Normalny dla niewyważenia - wektor siły obraca się wraz z wałem, tworząc ~90° między H i V w tym samym punkcie.
~180°	Sprzężenie poprzeczne (promieniowe)	Niewspółosiowość równoległa	Siły sprzęgające rozsuwają wały w przeciwnych kierunkach promieniowych. Sprzężenie 180° w poprzek z wysokim 2× jest charakterystyczne.
~180°	Sprzężenie poprzeczne (osiowe)	Niewspółosiowość kątowa	Wały naprzemiennie pchają/ciągną osiowo. Osiowe przesunięcie fazowe 180° na sprzęgle z wysokim 1× i 2× jest rozstrzygające.
0°	Sprzężenie poprzeczne (osiowe)	Nie niewspółosiowość	Obie strony poruszają się w tym samym kierunku osiowym — prawdopodobnie wzrost termiczny, naprężenie rur lub miękka stopa. To nie jest niewspółosiowość kątowa.
Nieregularny / niestabilny	Wszelkie spójne punkty	Luz mechaniczny	Odczyty fazy przeskakują losowo między pomiarami - charakterystyczne dla uderzeń w luźne połączenia. Niestabilna faza = poluzowanie.
Powolny dryf	Dowolny punkt w czasie	Rezonans lub efekty termiczne	Stopniowe przesunięcie fazowe podczas nagrzewania sugeruje, że sztywność strukturalna zmienia się wraz z temperaturą (niedopasowanie termiczne).
Stały, nie-0/180°	Łożysko 1 ↔ Łożysko 2	Połączone niewyważenie statyczne + momentowe	Faza pomiędzy 0° a 180° wskazuje na połączenie składowych statycznych i momentowych — wymaga wyważenia w dwóch płaszczyznach.

💡 Pomiar fazy za pomocą Balanset-1A

Balanset-1A wyświetla fazę przy 1× (odczyt F1° w trybie wibrometru), wykorzystując tachometr jako punkt odniesienia. Aby porównać fazę między dwoma łożyskami, zmierz każde łożysko w tym samym kierunku (np. poziomym), z tachometrem ustawionym na tym samym znaczniku odniesienia. Różnica odczytów fazy ujawnia rodzaj usterki. Nie jest potrzebne żadne specjalne oprogramowanie — wystarczy odjąć od siebie dwa odczyty.

Usterka 1: Niewyważenie

Przyczyna: Środek masy przesunięty względem osi obrotu. Tolerancje produkcyjne, nagromadzenie osadów, erozja, złamana łopatka, utracony ciężarek.

Widmo: Dominujący pik dokładnie przy 1× obr./min. Bardzo niskie harmoniczne. Drgania promieniowe. Niewyważenie siła rośnie z kwadratem prędkości; amplituda drgań rośnie wraz z prędkością, a dokładna zależność zależy od bliskości rezonansu. Faza jest stabilna i powtarzalna.

Niewyważenie statyczne (jednopłaszczyznowe)

Czysty szczyt 1×, przebieg sinusoidalny. Oba łożyska w fazie. Korekcja jednopłaszczyznowa.

Niewyważenie statyczne - dominujące 1× przy 25 Hz (1500 obr./min). Minimalne harmoniczne.

Dynamiczne niewyważenie (dwie płaszczyzny / para)

Również 1× dominujący, ale łożyska ~180° poza fazą. Wymagana korekta w dwóch płaszczyznach.

Niewyważenie dynamiczne — 1× dominujące. Widmo podobne do statycznego, ale faza różni się w łożyskach.

Działanie: Wykonaj wyważanie wirnika z Balanset-1A. Tolerancja klasy G na ISO 1940-1.

Usterka 2: Niewspółosiowość wału

Przyczyna: Osie sprzężonych wałów nie pokrywają się. Mogą być równoległe (przesunięte) lub kątowe (pochylone), zwykle obie.

Niewspółosiowość równoległa (promieniowa)

Wysokie 1× i 2× w kierunku promieniowym. 2× często ≥ 1×. Przesunięcie fazowe 180° przez sprzęgło.

Niewspółosiowość równoległa - kierunek promieniowy. Silne 1× i 2× z niewielkim 3×.

Niewspółosiowość kątowa - promieniowa

Zarówno 1×, jak i 2× są obecne w kierunku promieniowym — dowolna z nich może dominować, więc samo widmo promieniowe nie jest rozstrzygające. Decyduje pomiar osiowy.

Niewspółosiowość kątowa — promieniowa (R). Podwyższone zarówno 1×, jak i 2× (2× > 1× w tym przykładzie).

Niewspółosiowość kątowa - osiowa

Drgania osiowe ≥ 50% drgań promieniowych, zwykle zdominowane przez 1× z podwyższoną składową 2× i 3×. Faza 180° w kierunku osiowym na sprzęgle. To kluczowy pomiar rozróżniający.

Niewspółosiowość kątowa — osiowa (A). Dominująca 1× z silną składową 2× i 3× w kierunku osiowym.

Działanie: Wyważanie NIE pomoże. Zatrzymaj maszynę i wykonaj osiowanie wału. Ponownie sprawdź wibracje.

Usterka 3: Luzy mechaniczne

Przyczyna: Utrata sztywności konstrukcji — poluzowane śruby, pęknięcia w fundamencie, zużyte gniazda łożysk, nadmierne luzy.

Luźność komponentów

"Las" harmonicznych - 1×, 2×, 3×, 4×... do 10×+ z malejącą amplitudą. Mogą występować podharmoniczne 0,5×.

Luz elementów — liczne harmoniczne od 1× do 10×. Zwróć uwagę na subharmoniczną w zakresie 0,4–0,5×.

Luźność strukturalna

Dominacja 1× i/lub 2×. Niewiele wyższych harmonicznych. Silne wibracje pionowe.

Luźność strukturalna — dominują 1× i 2×. Minimalne wyższe harmoniczne.

Działanie: Sprawdź i dokręć śruby mocujące. Sprawdź fundament. Zawsze sprawdzaj luzy przed wyważanie.

Usterka 4: Wady łożysk tocznych

Przyczyna: Wżery, odpryski, zużycie bieżni, elementów tocznych lub koszyka.

Częstotliwości wad łożysk

BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · f_s
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · f_s
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s

n = elementy toczne | Bd = średnica kuli | Pd = średnica podziałowa | α = kąt styku | f_s = RPM/60

Uszkodzenie pierścienia zewnętrznego (BPFO)

Seria szczytów przy BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO... Brak 1× pasm bocznych (pierścień stacjonarny). Najczęstsza usterka łożyska.

Wada bieżni zewnętrznej - harmoniczne BPFO na częstotliwościach niesynchronicznych. Brak pasm bocznych.

Wada bieżni wewnętrznej (BPFI)

Harmoniczne BPFI z pasmami bocznymi ±1× (pierścień obrotowy, modulacja strefy obciążenia). Wzór pasma bocznego jest kluczowym identyfikatorem.

Wada bieżni wewnętrznej — harmoniczne BPFI z pasmami bocznymi ±1× (mniejsze szczyty flankujące główne szczyty).

Wada elementu tocznego (BSF)

Harmoniczne BSF. Często dominują 2×BSF. Niesynchroniczne. Często towarzyszą im uszkodzenia bieżni.

Uszkodzenie elementu tocznego - harmoniczne BSF. Uwaga: 2×BSF jest najwyższa (uszkodzenie dwóch elementów).

Wada koszyka (FTF)

Podstawowa częstotliwość podsynchroniczna (FTF ≈ 0,4× prędkości wału); jej harmoniczne mogą sięgać powyżej 1×. Niska częstotliwość. Często towarzyszy innym uszkodzeniom łożysk.

Usterka koszyka łożyska — podstawowa częstotliwość FTF jest podsynchroniczna (poniżej 1×); jej harmoniczne mogą sięgać powyżej 1× prędkości wału.

Postęp wady łożyska (4 etapy)

Etap 1 — Podpowierzchniowy: Strefa ultradźwiękowa / emisji akustycznej (w przybliżeniu 20–60 kHz). Niewidoczna w standardowym FFT. Wykrywalna metodą energii udarowej / obwiedni.

Etap 2 — Wczesny defekt: Uderzenia pobudzają częstotliwości drgań własnych łożyska (w przybliżeniu 500–2000 Hz); dyskretne częstotliwości uszkodzeń (BPFO, BPFI) pojawiają się z niską amplitudą pod koniec tego etapu. Balanset-1A niezawodnie wykrywa dyskretne częstotliwości uszkodzeń (od kilkudziesięciu do kilkuset Hz), począwszy od późnego Etapu 2.

Etap 3 — Zaawansowany: Wiele harmonicznych. Pojawiają się wstęgi boczne. Wzrasta poziom szumów.

Etap 4 — Zaawansowany: Szum szerokopasmowy. Częstotliwości łożyskowe mogą zniknąć w szumie. Pilna wymiana.

Analiza obwiedni (demodulacja) – wczesna detekcja uszkodzeń łożysk

Standardowa analiza widma FFT wykrywa uszkodzenia łożysk począwszy od późnego Etapu 2. Wcześniej uderzenia łożyska są zbyt słabe — i mają zbyt wysoką częstotliwość — aby wystąpić powyżej poziomu szumu. Analiza obwiedni (zwana również demodulacją lub wykrywaniem wysokich częstotliwości, HFD) rozszerza wykrywanie na znacznie wcześniejsze etapy.

Jak to działa

Gdy element toczny uderza w defekt, generuje krótki impuls uderzeniowy, który wzbudza rezonanse strukturalne o wysokiej częstotliwości (zwykle 5-20 kHz). Rezonanse te "dzwonią" krótko przy każdym uderzeniu. Analiza obwiedni przebiega w trzech etapach:

Filtr pasmowo-przepustowy: Odizolować pasmo rezonansowe o wysokiej częstotliwości (np. 5-15 kHz), w którym występują uderzenia.
Prostowanie i obwiednia: Wyodrębnij wzór modulacji amplitudy — "obwiednię", która podąża za szczytami dzwonienia.
FFT obwiedni: Zastosuj FFT do sygnału obwiedni. Wynik pokazuje częstotliwość powtarzania uderzeń — co równa się częstotliwościom defektów łożysk (BPFO, BPFI, BSF, FTF).

Dlaczego obwiednia wykrywa wcześniej

W surowym widmie słabe uderzenie przy częstotliwości BPFO może wytworzyć 0,1 mm/s — niewidoczne na tle szumu maszyny wynoszącego 2 mm/s. To samo uderzenie wzbudza jednak rezonans przy 8 kHz, gdzie nie ma innego źródła drgań. Po demodulacji wzorzec powtarzalności BPFO wyłania się wyraźnie z czystego tła.

Powiązane parametry

Spike Energy (SE): Ogólny pomiar energii uderzenia o wysokiej częstotliwości. Skalarna wartość trendu. Dobry do badań przesiewowych typu "go/no-go".
gSE / HFD / PeakVue: Nazwy specyficzne dostawców dla parametrów pochodzących z obwiedni. Wszystkie oparte na tej samej zasadzie.
Obwiednia przyspieszenia: Balanset-1A mierzy w jednostkach prędkości (mm/s). Do pełnej analizy obwiedni idealny jest dedykowany analizator z wejściem przyspieszenia i możliwością filtracji pasmowoprzepustowej. Jednak FFT Balanset-1A nadal może skutecznie wykrywać dyskretne częstotliwości uszkodzeń łożysk w standardowym widmie prędkości, począwszy od późnego Etapu 2.

Widmo obwiedni defektu bieżni wewnętrznej - harmoniczne BPFI wyraźnie wyłaniają się z demodulowanego sygnału wysokiej częstotliwości. Porównaj z surowym widmem prędkości, gdzie mogą one być ukryte w szumie.

Działanie: Sprawdzić smarowanie. Zaplanować wymianę łożysk. Zwiększyć częstotliwość monitorowania.

Usterka 5: Wady przekładni

Przyczyna: Zużyte, wżarte lub połamane zęby. Mimośrodowość koła zębatego. GMF = liczba zębów × obroty wału / 60.

Mimośrodowość przekładni

GMF z pasmami bocznymi przy ±1× prędkości wału. Przekładnia 1× może być również podniesiona.

Mimośród przekładni - GMF przy 500 Hz z pasmami bocznymi ±1×. Podwyższony 1×.

Zużycie / uszkodzenie zębów przekładni

Wiele harmonicznych GMF z gęstymi pasmami bocznymi. Nasilenie zależy od liczby i amplitudy pasm bocznych.

Zużycie przekładni - GMF i 2×GMF z wieloma pasmami bocznymi w odstępach 1×.

Działanie: Sprawdzić olej przekładniowy pod kątem obecności cząstek metalicznych. Zaplanować inspekcję. Monitorować trend pasma bocznego GMF.

Usterka 6: Usterki elektryczne (silniki)

Usterki elektromagnetyczne powodują wibracje 2× częstotliwość linii (100 Hz w sieciach 50 Hz, 120 Hz w sieciach 60 Hz). Test krytyczny: wibracje znikają natychmiast po odcięciu zasilania. Usterki mechaniczne zanikają stopniowo.

Mimośrodowość stojana: 2× częstotliwość linii, stała amplituda.
Uszkodzenia prętów wirnika: Pasma boczne wokół prędkości obrotowej 1× rozmieszczone w odstępach częstotliwości poślizgu biegunów (poślizg × liczba biegunów — zwykle 0,5–2 Hz, dlatego do ich rozdzielenia potrzebna jest dokładna rozdzielczość częstotliwości). Może również wystąpić częstotliwość przejścia prętów wirnika (liczba prętów × prędkość wału) z pasmami bocznymi o częstotliwości sieciowej 2×.
Miękka stopa: Wibracje zmieniają się po poluzowaniu poszczególnych nóżek silnika.

Usterka 7: Problemy z paskiem napędowym

Przyczyna: Zużyte, źle ustawione lub nieprawidłowo napięte paski. Napędy pasowe generują wibracje w częstotliwość przejścia pasa, która zazwyczaj jest częstotliwością podsynchroniczną (poniżej 1× prędkość wału), ponieważ pasek jest dłuższy niż obwód koła pasowego.

Częstotliwość paska

f_pas = (π · D · RPM) / (60 · L)

D = średnica koła pasowego (m) | L = długość paska (m) | RPM = prędkość koła pasowego

Typowe sygnatury pasów

Zużycie / uszkodzenie paska: Szczyty przy częstotliwości pasa (f_pas) i jego harmoniczne (2×, 3×, 4× f_pas). Częstotliwość podstawowa pojawia się poniżej 1× prędkości wału — pik podsynchroniczny jest kluczowym wskaźnikiem; wyższe harmoniczne mogą sięgać powyżej 1×.
Niewspółosiowość paska: Podwyższone wibracje osiowe przy 1× i 2× prędkości wału. Podobne do niewspółosiowości wału, ale ograniczone do maszyny napędzanej paskiem.
Niewłaściwe napięcie: Wysokie wibracje 1×, które gwałtownie zmieniają się wraz z regulacją napięcia paska. Zbyt ciasne paski zwiększają obciążenie łożysk; luźne paski powodują uderzenia i piki na częstotliwości paska.
Rezonans: Częstotliwość drgań własnych paska (trzepotanie paska) może zostać wzbudzona, jeśli rezonans rozpiętości paska zbiega się z prędkością roboczą. Widoczne jako szeroki pik przy częstotliwości drgań własnych paska.

Usterka napędu paskowego — podstawowa częstotliwość paska jest podsynchroniczna; jej harmoniczne sięgają aż do i powyżej 1× prędkości wału (25 Hz).

Działanie: Sprawdź stan paska, naprężenie i ustawienie kół pasowych. Wymień zużyte paski. W przypadku powtarzających się problemów należy zweryfikować ustawienie koła pasowego za pomocą narzędzia laserowego lub liniału.

Usterka 8: Kawitacja pompy

Przyczyna: Pęcherzyki pary tworzą się i zapadają gwałtownie, gdy lokalne ciśnienie spada poniżej ciśnienia pary cieczy — zazwyczaj na ssaniu pompy. Każde zapadnięcie się pęcherzyka powoduje mikrouderzenie. Tysiące zapadnięć na sekundę generują charakterystyczny szerokopasmowy szum.

Sygnatura widmowa

Energia szerokopasmowa: W przeciwieństwie do usterek mechanicznych (które generują wyraźne piki), kawitacja wytwarza podwyższony, nieregularny poziom szumu rozłożony w szerokim paśmie częstotliwości — na poniższym wykresie, mniej więcej od 200 Hz do krawędzi wyświetlanego zakresu. Widmo przypomina "garb" lub podwyższone plateau, a nie ostre piki.
Losowe, nieokresowe: Brak harmonicznych, brak związku z prędkością obrotową wału. Hałas brzmi jak "żwir" lub "trzaski" — słyszalny nawet bez przyrządów.
Efekty niskiej częstotliwości: Silna kawitacja może również powodować niestabilność przy 1× i szerokopasmowy szum o niskiej częstotliwości spowodowany turbulencjami przepływu.

Kawitacja pompy - szerokopasmowy hałas o wysokiej częstotliwości (podniesiony poziom powyżej 200 Hz). Brak dyskretnych szczytów - w przeciwieństwie do defektów łożysk, które wykazują określone częstotliwości.

Działanie: Zwiększyć ciśnienie ssania (opuścić pompę, otworzyć zawór ssący, zmniejszyć straty w rurze ssącej). Sprawdzić NPSH_dostępny vs. NPSH_wymagany. Jeśli to możliwe, należy zmniejszyć prędkość pompy. Kawitacja powoduje szybkie uszkodzenie erozyjne - nie należy jej ignorować.

Usterka 9: Wir olejowy & bicz olejowy (łożyska ślizgowe)

Przyczyna: Niestabilność filmu olejowego w łożyskach ślizgowych (panewkowych). Klin filmu olejowego zmusza wał do krążenia w obrębie luzu łożyskowego z częstotliwością podsynchroniczną. Jest to zjawisko odrębne od uszkodzeń łożysk tocznych i występuje wyłącznie w łożyskach ślizgowych. Wyświetlanie orbity wału — F8 — Wykresy → zakładka F6-Orbit w Balanset-1A — to klasyczny sposób obserwacji zachowania łożyska ślizgowego.

Wir olejowy

Częstotliwość: W przybliżeniu 0,42× do 0,48× prędkość wału (często podawana jako ~0,43×). Jest to podsynchroniczny szczyt, który śledzi prędkość wału - jeśli obroty wzrastają, częstotliwość wirowania wzrasta proporcjonalnie.
Widmo: Pojedynczy pik przy ~0,43×, który zmienia się wraz z prędkością. Amplituda może być umiarkowana.
Stan: Prekursor bicza olejowego. Zwykle nie powoduje natychmiastowego zniszczenia, ale wskazuje na niestabilność.

Bicz olejowy

Częstotliwość: Blokuje się na pierwszej prędkości krytycznej wirnika częstotliwość własna (prędkość krytyczna). W przeciwieństwie do wiru, NIE śledzi prędkości wału — częstotliwość pozostaje stała wraz ze zmianą obrotów.
Widmo: Duży pik podsynchroniczny przy pierwszej prędkości krytycznej wirnika. Amplituda może być bardzo wysoka — destrukcyjna.
Stan: Niebezpieczne. Wymagane natychmiastowe działanie. Może prowadzić do wytarcia łożyska i uszkodzenia wału.

Wir olejowy - podsynchroniczny szczyt przy ~0,43× prędkości obrotowej wału (≈ 10,7 Hz dla 1500 obr./min). Różni się od luzu 0,5×.

⚠️ Wir olejowy versus luźność — Jak je odróżnić?

Obydwa generują subsynchroniczne szczyty, ale: Wir olejowy znajduje się w zakresie ~0,42–0,48× (nie jest dokładnym rzędem połówkowym), podczas gdy rozluźnienie generuje piki dokładnie przy 0,5×, 1,5×, 2,5× — dokładne ułamki połówkowe rzędu. Oba podążają za zmianami prędkości wału; ten, który nie prędkość śledzenia jest bicz olejowy, który blokuje się na pierwszej częstotliwości krytycznej wirnika. Wir olejowy występuje wyłącznie w łożyskach ślizgowych — jeśli maszyna ma łożyska toczne, nie może to być wir olejowy.

Działanie: W przypadku wiru olejowego: sprawdź luz łożyska, lepkość oleju i obciążenie. Zwiększyć obciążenie łożyska lub zmienić lepkość oleju. W przypadku biczowania olejowego: natychmiast zmniejszyć prędkość poniżej progu krytycznego. Skonsultuj się ze specjalistą ds. dynamiki wirnika.

ISO 10816 Intensywność drgań — tabela klasyfikacji

ISO 10816-1 (ogólna część serii ISO 10816, zastąpiona przez ISO 20816, ale wciąż szeroko przywoływana) definiuje strefy nasilenia drgań dla czterech klas maszyn. Drgania mierzy się jako prędkość w mm/s RMS na obudowach łożysk. Poniższa tabela pokazuje wszystkie granice stref dla wszystkich czterech klas — używaj jej jako szybkiego odniesienia przy ocenie pomiarów. Zwróć uwagę, że ISO 10816-3 (obecnie ISO 20816-3), obejmująca maszyny przemysłowe o mocy powyżej 15 kW, pracujące przy 120–15 000 obr/min, stosuje inny schemat — dwie grupy maszyn z klasami podparcia sztywnego lub podatnego — a nie klasy I–IV pokazane tutaj.

📋 Strefy poziomu drgań ISO 10816-1 — klasy maszyn I–IV (mm/s RMS)

Klasa maszyny	Strefa A Dobry	Strefa B Do przyjęcia	Strefa C Alarm	Strefa D Niebezpieczeństwo
Klasa I Małe maszyny ≤ 15 kW (pompy, wentylatory, sprężarki)	≤ 0,71	0,71 – 1,8	1,8 – 4,5	> 4.5
Klasa II Maszyny średnie 15–75 kW (bez specjalnej podstawy)	≤ 1,12	1,12 – 2,8	2,8 – 7,1	> 7.1
Klasa III Duże maszyny > 75 kW (sztywny fundament)	≤ 1.8	1,8 – 4,5	4,5 – 11,2	> 11.2
Klasa IV Duże maszyny > 75 kW (elastyczny fundament, np. stalowa rama)	≤ 2,8	2,8 – 7,1	7,1 – 18	> 18

📌 Jak korzystać z tej tabeli

Krok 1: Określ klasę maszyny na podstawie mocy i typu fundamentu.
Krok 2: Zmierz ogólną prędkość drgań (mm/s RMS) na każdej obudowie łożyska w kierunku promieniowym.
Krok 3: Znajdź strefę. Strefa A = nowo oddany do użytku lub doskonały. Strefa B = nieograniczona długoterminowa praca. Strefa C = akceptowalne tylko przez ograniczony czas — zaplanuj konserwację. Strefa D = występuje uszkodzenie — należy jak najszybciej zatrzymać urządzenie.

Pamiętać: Trendy mają większe znaczenie niż wartości bezwzględne. Maszyna pracująca przy 2,4 mm/s (strefa B dla klasy II), która wcześniej miała 1,2 mm/s, podwoiła swoje drgania — zbadaj przyczynę, mimo że wartość ta jest nadal "akceptowalna". Tryb miernika drgań Balanset-1A (F5) wyświetla całkowitą prędkość V1s do natychmiastowej oceny strefy.

⚠️ ISO 10816 vs. ISO 20816

Norma ISO 10816 została formalnie zastąpiona przez normę ISO 20816 (opublikowaną w latach 2016-2022). Granice stref pozostają podobne dla większości typów maszyn, ale ISO 20816 dodaje kryteria oceny przemieszczenia i rozszerza części specyficzne dla maszyn. W praktyce wartości ISO 10816 pozostają standardem branżowym. Zarówno Balanset-1A, jak i większość przemysłowych programów wibracyjnych nadal wykorzystuje strefy ISO 10816.

Od pomiaru do monitorowania

Analiza trendów

Pojedyncze widmo to migawka. Potęga analizy drgań to analiza trendów - śledzenie zmian w czasie.

Stwórz punkt odniesienia: Zmierz nowe lub znane jako sprawne urządzenie. Zapisz widma — funkcja Balanset-1A F6 — Raporty archiwum przechowuje pomiary i raporty HTML.
Ustal interwały: Krytyczne: co tydzień. Standardowe: co miesiąc. Pomocnicze: kwartalnie.
Zapewnienie powtarzalności: Te same punkty, te same kierunki, te same warunki pracy.
Śledź zmiany: 2-krotny wzrost w stosunku do wartości wyjściowej jest znaczący, nawet jeśli znajduje się w strefie ISO A.
Użyj tras pomiarowych: Balanset-1A F9 — Inspekcja trasy prowadzi powtarzalne obchody pomiarowe i pokazuje trend odczytów względem stref ISO 10816-1.

Algorytm decyzyjny

Uzyskaj wysokiej jakości widmo (F8 Charts, promieniowy + osiowy).
Zidentyfikuj najwyższy szczyt — jest to dominujący problem.
Dopasowanie do typu błędu:
- 1× dominuje → Niewyważenie → Wyważanie za Balanset-1A.
- 2× dominuje + wysoki osiowy → Niewspółosiowość → Wyrównaj wały.
- Wiele harmonicznych → Luźność → Sprawdzić i dokręcić.
- Szczyty niesynchroniczne → Łożysko → Plan wymiany.
- GMF + pasma boczne → Przekładnia → Sprawdź olej, sprawdź skrzynię biegów.
Najpierw należy naprawić dominującą usterkę - objawy wtórne często znikają.

← Powrót do Rozwiązań

Często zadawane pytania — analiza drgań

▸ Czym jest analiza drgań?

Proces pomiaru i interpretacji drgań mechanicznych w celu diagnozowania usterek maszyn bez ich demontażu. FFT rozkłada złożone drgania na składowe częstotliwościowe. Każda usterka tworzy charakterystyczny widmowy "odcisk palca" - niewyważenie przy 1× RPM, niewspółosiowość przy 2×, luzy jako wiele harmonicznych, wady łożysk przy częstotliwościach niesynchronicznych.

▸ Jak odróżnić niewyważenie od niewspółosiowości?

Niewyważenie: dominujący pik 1×, promieniowy, stabilna faza, amplituda rosnąca wraz z prędkością (siła ∝ prędkość²). Niewspółosiowość: znaczne 2× (często ≥ 1×), wysokie drgania osiowe, faza 180° po obu stronach sprzęgła.

▸ Jakie są częstotliwości usterek łożysk?

Częstotliwości generowane, gdy elementy toczne przechodzą nad defektami. BPFO = bieżnia zewnętrzna, BPFI = bieżnia wewnętrzna, BSF = kulka/rolka, FTF = koszyk. NIE są one całkowitymi wielokrotnościami prędkości obrotowej wału. Skorzystaj z powyższego kalkulatora częstotliwości łożysk.

▸ Jaki jest dobry poziom wibracji?

Norma ISO 10816-1 strefy dla klasy II (15–75 kW): A < 1,12, B < 2,8, C < 7,1, D > 7,1 mm/s RMS. Ważniejsze są trendy — wzrost 2× względem wartości wyjściowej jest istotny nawet w strefie A.

▸ Czy Balanset-1A może wykonywać analizę drgań?

Tak. 2-kanałowy analizator widma FFT (F8 — Charts, zakładka "F5-Spectrum (Hz)"), miernik drgań (F5). Zamontuj oba czujniki promieniowo i osiowo na jednym łożysku, aby natychmiast wykryć niewspółosiowość.

▸ Przebieg czasowy a widmo FFT?

Kształt fali pokazuje amplitudę w funkcji czasu — złożony, gdy wiele usterek nakłada się na siebie. FFT rozkłada się na poszczególne częstotliwości (jak pryzmat rozszczepiający światło). Każdy pik widma = jedno źródło wibracji.

▸ Jak często należy mierzyć wibracje?

Krytyczne: co tydzień. Standardowe: co miesiąc. Pomocnicze: co kwartał. Po konserwacji: natychmiast. Spójność jest kluczowa — te same punkty, kierunki, warunki.

▸ Co powoduje wibracje 0,5× (podharmoniczne)?

Poważny luz mechaniczny, wir oleju w łożyskach poprzecznych lub pęknięty wał. Wartości szczytowe połowy rzędu (0,5×, 1,5×) powstają w wyniku uderzeń co drugi obrót. Poważny stan — wymagana natychmiastowa uwaga.

Najpierw diagnoza — potem wyważanie

Balanset-1A to jednocześnie 2-kanałowy analizator drgań i precyzyjna wyważarka terenowa. Zidentyfikuj usterkę na podstawie widma, a następnie ją usuń — wszystko za pomocą jednego przyrządu.

Przeglądaj sprzęt →

Analiza drgań maszyn – diagnostyczne sygnatury widmowe typowych usterek