Înțelegerea accelerației în analiza vibrațiilor

Definiție: Ce este accelerația vibrațiilor?

Accelerare este rata de schimbare a vitezei unui obiect în funcție de timp. În contextul analizei vibrațiilor, este o măsurătoare fundamentală care cuantifică cât de repede se schimbă viteza unei componente care vibrează. În timp ce deplasarea măsoară cât de departe se mișcă o piesă, iar viteza măsoară cât de repede se mișcă, accelerația se concentrează pe forțele care acționează asupra piesei, făcând-o deosebit de sensibilă la evenimente de înaltă frecvență, cum ar fi impacturile și schimbările bruște de mișcare.

De ce este importantă măsurarea accelerației?

Măsurarea accelerației este crucială pentru un program cuprinzător de monitorizare a stării, deoarece excelează în detectarea anumitor tipuri de defecțiuni ale mașinilor pe care alte măsurători le-ar putea rata. Importanța sa provine din mai mulți factori cheie:

• Detectarea defecțiunilor de înaltă frecvență: Accelerația este în mod inerent mai sensibilă la vibrațiile de înaltă frecvență. Acest lucru o face parametrul ideal pentru detectarea defectelor în stadiu incipient la rulmenții cu elemente de rostogolire, a problemelor de îngrenare a angrenajului și a frecvențelor de trecere a palelor, deoarece aceste fenomene generează de obicei vibrații de înaltă frecvență.
• Relație directă cu forța: Conform celei de-a doua legi a lui Newton (Forță = Masă × Accelerație), accelerația este direct proporțională cu forțele dinamice care acționează în interiorul unei mașini. Măsurarea accelerației oferă o perspectivă directă asupra forțelor care provoacă stres și oboseală asupra componentelor.
• Gamă dinamică largă: Accelerometrele, senzorii utilizați pentru măsurarea accelerației, pot acoperi o gamă foarte largă de frecvențe și amplitudini, ceea ce le face versatile pentru monitorizarea diferitelor tipuri de utilaje.

Unități și măsurători

Unități comune

Accelerația vibrațiilor este de obicei exprimată în una din cele două unități:

• g: O unitate adimensională care reprezintă accelerația datorată gravitației Pământului. 1 g este egal cu aproximativ 9,81 m/s². Utilizarea lui „g” este comună, deoarece oferă o măsură standardizată și ușor de înțeles a severității vibrațiilor.
• m/s² (sau mm/s²): Unitatea standard SI pentru accelerație (metri pe secundă la pătrat).

Cum se măsoară?

Accelerația este măsurată aproape exclusiv folosind un accelerometruAcesta este un traductor care transformă forța mecanică a vibrației într-un semnal electric proporțional. Accelerometrele piezoelectrice sunt cel mai comun tip utilizat în monitorizarea stării industriale datorită robusteții, preciziei și răspunsului larg în frecvență.

Aplicații practice în diagnosticare

În diagnosticare, datele de accelerare sunt utilizate pentru a identifica probleme specifice:

• Defecțiuni ale rulmenților: Impacturile generate de defectele microscopice asupra căilor de rulment, rolelor sau bilelor creează vârfuri mici, de înaltă frecvență. Măsurătorile de accelerație, în special atunci când sunt combinate cu tehnici precum Analiza anvelopei, sunt principala metodă de detectare a acestor defecte în stadiile lor incipiente.
• Analiza cutiei de viteze: Vibrațiile de înaltă frecvență provenite de la angrenarea dinților angrenajului, precum și impacturile provenite de la dinții crăpați sau rupți, sunt clar vizibile în spectrul de accelerație.
• Mașini de mare viteză: Pentru echipamente precum turbinele și compresoarele de mare viteză, accelerația este adesea măsurarea generală preferată a vibrațiilor, deoarece frecvențele dominante se încadrează într-un interval în care aceasta este parametrul cel mai sensibil.

Relația cu viteza și deplasarea

Deplasarea, viteza și accelerația sunt corelate matematic prin integrare și diferențiere. Pentru o vibrație sinusoidală simplă:

• Viteza este integrala accelerației.
• Deplasarea este integrala vitezei.

Aceasta înseamnă că, pentru aceeași cantitate de energie vibrațională, amplitudinile accelerației vor fi în mod natural mai mari la frecvențe înalte, în timp ce amplitudinile de deplasare vor fi mai mari la frecvențe joase. Acesta este motivul pentru care analiștii aleg parametrul de măsurare cel mai potrivit intervalului de frecvență al defectului așteptat.

← Înapoi la indexul principal