Pochopenie zrýchlenia vo vibračnej analýze

Definícia: Čo je to vibračné zrýchlenie?

Zrýchlenie je rýchlosť zmeny rýchlosti objektu v čase. V kontexte vibračnej analýzy ide o základné meranie, ktoré kvantifikuje, ako rýchlo sa mení rýchlosť vibrujúcej súčasti. Zatiaľ čo posunutie meria, o koľko sa súčiastka pohybuje, a rýchlosť meria, ako rýchlo sa pohybuje, zrýchlenie sa zameriava na sily pôsobiace na súčiastku, vďaka čomu je obzvlášť citlivá na vysokofrekvenčné udalosti, ako sú nárazy a náhle zmeny pohybu.

Prečo je meranie zrýchlenia dôležité?

Meranie zrýchlenia je kľúčové pre komplexný program monitorovania stavu, pretože vyniká v detekcii špecifických typov porúch strojov, ktoré by iné merania mohli prehliadnuť. Jeho dôležitosť vyplýva z niekoľkých kľúčových faktorov:

• Detekcia vysokofrekvenčných porúch: Zrýchlenie je vo svojej podstate citlivejšie na vysokofrekvenčné vibrácie. Vďaka tomu je ideálnym parametrom na detekciu včasných porúch valivých ložísk, problémov so záberom ozubených kolies a frekvencií prechodu lopatiek, pretože tieto javy zvyčajne generujú vysokofrekvenčné vibrácie.
• Priamy vzťah k sile: Podľa druhého Newtonovho zákona (Sila = Hmotnosť × Zrýchlenie) je zrýchlenie priamo úmerné dynamickým silám pôsobiacim v stroji. Meranie zrýchlenia poskytuje priamy prehľad o silách, ktoré spôsobujú namáhanie a únavu komponentov.
• Široký dynamický rozsah: Akcelerometre, senzory používané na meranie zrýchlenia, dokážu pokryť veľmi široký rozsah frekvencií a amplitúd, vďaka čomu sú všestranné na monitorovanie rôznych typov strojov.

Jednotky a meranie

Bežné jednotky

Zrýchlenie vibrácií sa zvyčajne vyjadruje v jednej z dvoch jednotiek:

• g: Bezrozmerná jednotka predstavujúca zrýchlenie v dôsledku zemskej gravitácie. 1 g sa rovná približne 9,81 m/s². Používanie „g“ je bežné, pretože poskytuje štandardizovanú a porovnateľnú mieru intenzity vibrácií.
• m/s² (alebo mm/s²): Štandardná jednotka SI pre zrýchlenie (metre za sekundu na druhú).

Ako sa to meria?

Zrýchlenie sa meria takmer výlučne pomocou akcelerometerIde o prevodník, ktorý premieňa mechanickú silu vibrácií na proporcionálny elektrický signál. Piezoelektrické akcelerometre sú najbežnejším typom používaným v priemyselnom monitorovaní stavu vďaka svojej robustnosti, presnosti a širokej frekvenčnej odozve.

Praktické aplikácie v diagnostike

V diagnostike sa údaje o zrýchlení používajú na identifikáciu špecifických problémov:

• Poruchy ložiska: Nárazy spôsobené mikroskopickými chybami na ložiskových drážkach, valčekoch alebo guľôčkach vytvárajú malé vysokofrekvenčné špičky. Merania zrýchlenia, najmä v kombinácii s technikami ako Analýza obálky, sú primárnou metódou na detekciu týchto porúch v ich najskorších štádiách.
• Analýza prevodovky: Vysokofrekvenčné vibrácie zo záberu zubov ozubených kolies, ako aj nárazy z prasknutých alebo zlomených zubov, sú jasne viditeľné v spektre zrýchlenia.
• Vysokorýchlostné stroje: Pre zariadenia ako turbíny a vysokorýchlostné kompresory je zrýchlenie často preferovaným celkovým meraním vibrácií, pretože dominantné frekvencie spadajú do rozsahu, kde je najcitlivejším parametrom.

Vzťah k rýchlosti a posunu

Posun, rýchlosť a zrýchlenie sú matematicky prepojené integráciou a deriváciou. Pre jednoduchú sínusovú vibráciu:

• Rýchlosť je integrál zrýchlenia.
• Posun je integrál rýchlosti.

To znamená, že pri rovnakom množstve vibračnej energie budú amplitúdy zrýchlenia prirodzene vyššie pri vysokých frekvenciách, zatiaľ čo amplitúdy posunutia budú vyššie pri nízkych frekvenciách. Preto analytici vyberajú parameter merania, ktorý najlepšie vyhovuje frekvenčnému rozsahu očakávanej poruchy.

← Späť na hlavný index