Pochopenie postranných pásiem vo vibračnej analýze

Definícia: Čo sú to bočné pásma?

Bočné pásma sú malé frekvenčné vrcholy, ktoré sa objavujú v spektre FFT v rovnakých intervaloch na oboch stranách väčšej centrálnej frekvencie, známej ako nosná frekvenciaPrítomnosť postranných pásiem je jednoznačným znakom modulácia—stav, pri ktorom sa jedna frekvencia „vtlačí“ do druhej. Rozstup postranných pásiem sa rovná frekvencii modulačného signálu. Bočné pásma sú jedným z najvýkonnejších a najdefinitívnejších diagnostických nástrojov v analýze vibrácií, najmä pri detekcii porúch prevodoviek a ložísk.

Ako sa generujú bočné pásma?

Bočné pásma vznikajú, keď sa amplitúda primárneho vibračného signálu (nosnej vlny) v priebehu času mení v dôsledku druhého, pomalšieho signálu (modulátora). Klasickým príkladom je chybný zub ozubeného kolesa:

• Stránka Frekvencia záberu ozubeného kolesa (GMF) je nosná frekvencia. Ide o vysokú frekvenciu generovanú normálnym záberom zubov ozubeného kolesa.
• Jeden prasknutý zub na tomto ozubenom kolese vytvorí náraz s frekvenciou raz za otáčku. Tento náraz moduluje alebo mení amplitúdu signálu GMF vždy, keď sa chybný zub dostane do záberu.
• Stránka rýchlosť otáčania prevodového stupňa je modulačná frekvencia.

Výsledkom v FFT spektre je veľký vrchol na GMF (nosiči) s menšími vrcholmi postranných pásiem na oboch stranách, rozmiestnenými podľa rýchlosti otáčania ozubeného kolesa. Tento vzorec definitívne dokazuje, že chyba existuje a že sa nachádza na danom ozubenom kolese.

Vzorec je: Frekvencia bočného pásma = nosná frekvencia ± (n × modulačná frekvencia), kde n=1, 2, 3…

Kľúčové aplikácie v diagnostike strojov

1. Diagnostika prevodovky

Toto je primárna aplikácia pre analýzu bočných pásiem.

• Bočné pásma okolo GMF: Ak sa okolo GMF ozubeného kolesa objavia bočné pásy rozmiestnené podľa otáčok ozubeného kolesa, signalizuje to poruchu na danom ozubenom kolese (napr. prasknutý zub, opotrebovaný zub alebo excentricita).
• Bočné pásma okolo harmonických GMF: Závažné poruchy často generujú bočné pásy aj okolo 2x a 3x GMF.
• Frekvencia loveckých zubov: V zložitých ozubených kolesách môžu špecifické neceločíselné bočné pásy presne určiť chyby, ku ktorým dochádza iba vtedy, keď sa do seba dostanú dva špecifické zuby na rôznych ozubených kolesách.

2. Diagnostika valivých ložísk

Bočné pásy sú tiež dôležité na potvrdenie porúch ložísk, najmä porúch vnútorného krúžku.

• Porucha na vnútorný závod sa otáča a pri pohybe do a z zóny zaťaženia ložiska sa mení amplitúda nárazov, ktoré generuje.
• To spôsobuje amplitúdovú moduláciu frekvencie poruchy vnútorného pretekárskeho okruhu (BPFI).
• Výsledné spektrum ukazuje pík pri BPFI s bočné pásy rozmiestnené s rozostupom 1x otáčok hriadeľaPozorovanie tohto vzoru je veľmi spoľahlivým indikátorom poruchy vnútornej rasy.

3. Diagnostika elektromotorov

Problémy s rotorovými tyčami v striedavom asynchrónnom motore môžu spôsobiť výskyt bočných pásiem okolo špičky 1x prevádzkovej rýchlosti. Tieto bočné pásy sú rozmiestnené v frekvencia prechodu pólu, čo je sklzová frekvencia motora vynásobená počtom pólov motora.

Analytické úvahy

Pre efektívne využitie analýzy bočných pásiem sú nevyhnutné vysokokvalitné údaje:

• Vysoké rozlíšenie: Na jasné zobrazenie vrcholov postranných pásiem a presné meranie ich rozostupov je potrebná FFT s vysokým rozlíšením (napr. 3200 alebo 6400 riadkov). Pri nízkom rozlíšení budú bočné pásma „rozmazané“ spolu s vrcholom nosnej vlny.

– Trendy: Počet a amplitúda postranných pásiem sú dobrým ukazovateľom závažnosti poruchy. S postupujúcim zlomom sa objaví viac postranných pásiem a ich amplitúda sa zvýši.

• Rýchla pretáčka Transformácie (FFT) priblíženia: Táto funkcia na analyzátore dát umožňuje analytikovi „priblížiť“ špecifický frekvenčný rozsah s veľmi vysokým rozlíšením, aby potvrdil prítomnosť a rozostup postranných pásiem.

Keď analytik nájde jasný vzorec bočného pásma, zvýši to dôveryhodnosť diagnózy poruchy z „možnej“ na „vysoko pravdepodobnú“.

← Späť na hlavný index