Analýza vibrácií je kľúčovou technikou na diagnostikovanie technického stavu strojov. Rôzne poruchy strojov vytvárajú charakteristické vzory vo frekvenčnom spektre vibrácií. Preskúmaním frekvenčného spektra vibrácií strojov (zvyčajne pomocou FFT analýzy) je možné identifikovať špecifické typy porúch. Nižšie sú v tabuľkách uvedené bežné kategórie porúch (nevyváženosť, nesprávne súosie, uvoľnenie, poruchy ložísk, poruchy ozubených kolies). Každá tabuľka uvádza podtypy porúch, ktoré opisujú ich typické vibračné spektrum, pozorované spektrálne zložky, kľúčové identifikačné znaky a ilustratívny graf spektra (vložený ako SVG). Všetky frekvenčné referencie používajú násobky prevádzkových otáčok (napr. „1ד = frekvencia raz za otáčku).
Nerovnováha
| Typ chyby | Popis spektra | Stručný popis spektrálnych zložiek | Kľúčová vlastnosť | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Statická nerovnováha (Jednolinité) | Spektrum je charakterizované jedným vrcholom pri základnej rýchlosti otáčok (1× ot./min):. Vibrácie sú sínusové s minimálnou energiou pri ostatných frekvenciách. | Primárne silná 1× rotačná frekvenčná zložka. Malé alebo žiadne vyššie harmonické (čistý 1× tón):. | Veľká 1× amplitúda vo všetkých radiálnych smeroch: vibrácie na oboch ložiskách sú vo fáze (bez fázového rozdielu medzi oboma koncami):. Medzi horizontálnymi a vertikálnymi meraniami na tom istom ložisku sa často pozoruje fázový posun približne 90°. | |
| Dynamická nerovnováha (Dvojrovité/Pár) | Spektrum tiež vykazuje dominantný vrchol s frekvenciou raz za otáčku (1×), podobný statickej nerovnováhe. Vibrácie sú na úrovni otáčok, bez významného obsahu vyšších frekvencií, ak je problémom iba nerovnováha. | Dominantná zložka 1× RPM (často s „kývaním“ alebo chvením rotora): Vyššie harmonické kmity vo všeobecnosti chýbajú, pokiaľ nie sú prítomné iné poruchy. | 1× vibrácia na každom ložisku je mimo fázy – medzi vibráciami na oboch koncoch rotora je fázový rozdiel približne 180°: (čo naznačuje párovú nerovnováhu). Silný 1× vrchol s týmto fázovým vzťahom je znakom dynamickej nerovnováhy. |
Nesprávne zarovnanie
| Typ chyby | Popis spektra | Stručný popis spektrálnych zložiek | Kľúčová vlastnosť | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Rovnobežné vychýlenie (Ofsetové hriadele) | Spektrum vibrácií vykazuje zvýšenú energiu na základnej frekvencii (1×) a jej harmonických 2× a 3× rýchlosť otáčania, najmä v radiálnom smere. Typicky je dominantná zložka 1× s prítomným nesprávnym zarovnaním, sprevádzaná výraznou zložkou 2×. | Obsahuje významné píky pri frekvenciách otáčania hriadeľa 1×, 2× a 3×. Tieto sa objavujú prevažne pri meraniach radiálnych vibrácií (kolmo na hriadeľ):. | Vysoké vibrácie 1× a 2× v radiálnom smere sú indikatívne. Často sa pozoruje fázový rozdiel 180° medzi meraniami radiálnych vibrácií na opačných stranách spojky, čo ho odlišuje od čistej nevyváženosti. | |
| Uhlové vychýlenie (Šikmé šachty) | Frekvenčné spektrum vykazuje silné harmonické otáčky hriadeľa, najmä výraznú zložku 2× otáčok okrem 1×: Pri 1× sa objavujú vibrácie, 2× (a často 3×), pričom významné sú axiálne (pozdĺž hriadeľa) vibrácie. | Významné vrcholy pri 1× a 2× (a niekedy aj 3×) rýchlosti chodu: Zložka 2× je často rovnako veľká alebo väčšia ako 1×. Tieto frekvencie sú výrazné v spektre axiálnych vibrácií (pozdĺž osi stroja): | Relatívne vysoká amplitúda druhej harmonickej (2×) v porovnaní s 1× v kombinácii so silnými axiálnymi vibráciami. Axiálne merania na oboch stranách spojky sú fázovo mimo fázy o 180°, čo je charakteristickým znakom uhlového posunu. |
Voľnosť
| Typ chyby | Popis spektra | Stručný popis spektrálnych zložiek | Kľúčová vlastnosť | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Mechanická vôľa (Voľnosť komponentov) | Spektrum je bohaté na harmonické rýchlosti behu. Objavuje sa široká škála celočíselných násobkov 1× (od 1× až po vysoké rády, napríklad ~10×) so značnými amplitúdami. V pokročilých prípadoch sa môžu objaviť aj subharmonické frekvencie (napr. 0,5×). | Dominujú viaceré harmonické rýchlosti jazdy (1×, 2×, 3× … až do približne 10×). Občas sa môžu v dôsledku opakovaných nárazov vyskytnúť zlomkové (polovičné) frekvenčné zložky s frekvenciou 1/2×, 3/2× atď. | Charakteristickým znakom je „harmonický rad“ vrcholov v spektre – početné rovnomerne rozmiestnené vrcholy na celočíselných násobkoch rotačnej frekvencie. To naznačuje uvoľnené alebo nesprávne namontované časti, ktoré spôsobujú opakované nárazy. Prítomnosť mnohých harmonických (a prípadne aj subharmonických polovičného rádu) je kľúčovým znakom. | |
| Štrukturálna uvoľnenosť (Voľnosť základne/montáže) | Spektrum vibrácií je často ovládané jedným alebo dvoma otáčkami. V spektre sa bežne objaví vrchol pri 1× otáčkach za minútu a/alebo vrchol pri 2× otáčkach za minútu. Vyššie harmonické kmity nad 2× majú zvyčajne oveľa nižšiu amplitúdu v porovnaní s týmito základnými kmitočtami. | Primárne zobrazuje frekvenčné zložky pri 1× a 2× otáčkach hriadeľa. Ostatné harmonické (3×, 4× atď.) vo všeobecnosti chýbajú alebo sú nepatrné. Zložka 1× alebo 2× môže prevládať v závislosti od povahy vôle (napr. jeden náraz na otáčku alebo dva nárazy na otáčku). | Výrazne vysoký 1× alebo 2× vrchol (alebo oba) v porovnaní so zvyškom spektra, ktorý naznačuje uvoľnenie podpier alebo konštrukcie. Vibrácie sú často silnejšie vo vertikálnom smere, ak je stroj voľne namontovaný. Jeden alebo dva dominantné vrcholy nízkeho rádu s niekoľkými vyššími harmonickými sú charakteristické pre uvoľnenie konštrukcie alebo základov. |
Vady ložísk
| Typ chyby | Popis spektra | Stručný popis spektrálnych zložiek | Kľúčová vlastnosť | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Defekt vonkajšieho krúžku | Spektrum vibrácií vykazuje sériu vrcholov zodpovedajúcich frekvencii defektu vonkajšieho krúžku a jeho harmonickým. Tieto vrcholy sú zvyčajne na vyšších frekvenciách (nie celočíselných násobkoch otáčok hriadeľa) a indikujú vždy, keď valivý prvok prechádza cez defekt vonkajšieho krúžku. | Prítomných je viacero harmonických frekvencie prechodu guľôčky vonkajšieho krúžku (BPFO). V spektre možno typicky pozorovať 8 – 10 harmonických BPFO pri výraznej poruche vonkajšieho krúžku. Vzdialenosť medzi týmito vrcholmi sa rovná BPFO (charakteristickej frekvencii určenej geometriou ložiska a rýchlosťou). | Charakteristickým znakom je zreteľný sled vrcholov na BPFO a jeho po sebe nasledujúcich harmonických. Prítomnosť mnohých rovnomerne rozmiestnených vysokofrekvenčných vrcholov (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) jasne poukazuje na poruchu vonkajšieho krúžku ložiska. | |
| Defekt vnútorného krúžku | Spektrum poruchy vnútorného záberu vykazuje niekoľko výrazných vrcholov na frekvencii poruchy vnútorného záberu a jej harmonických. Okrem toho je každý z týchto vrcholov frekvencie poruchy typicky sprevádzaný vrcholmi bočného pásma rozmiestnenými na frekvencii prevádzkovej rýchlosti (1×). | Obsahuje viacero harmonických frekvencie priechodu guľôčky vnútorného krúžku (BPFI), často rádovo 8 – 10 harmonických. Charakteristicky sú tieto vrcholy BPFI modulované bočnými pásmami pri ±1× ot./min – čo znamená, že vedľa každej harmonickej BPFI sa objavujú menšie bočné vrcholy, oddelené od hlavného vrcholu o hodnotu rovnajúcu sa frekvencii otáčania hriadeľa. | Výrazným znakom je prítomnosť harmonických frekvencie defektu vnútorného krúžku (BPFI) s bočným pásmovým vzorom. Bočné pásma rozmiestnené podľa rýchlosti hriadeľa okolo harmonických BPFI naznačujú, že defekt vnútorného krúžku je zaťažený raz za otáčku, čo potvrdzuje skôr problém s vnútorným krúžkom ako s vonkajším krúžkom. | |
| Porucha valivého telesa (Guľôčka/Valček) | Porucha valivého telesa (guľôčky alebo valčeka) spôsobuje vibrácie na úrovni otáčavej frekvencie valivého telesa a jeho harmonických. Spektrum bude ukazovať sériu vrcholov, ktoré nie sú celočíselnými násobkami otáčok hriadeľa, ale skôr násobkami otáčavej frekvencie guľôčky/valčeka (BSF). Jeden z týchto harmonických vrcholov je často výrazne väčší ako ostatné, čo odráža, koľko valivých telies je poškodených. | Objavia sa vrcholy na základnej frekvencii defektu valivého telesa (BSF) a jej harmonických. Napríklad BSF, 2×BSF, 3×BSF atď. Je potrebné poznamenať, že amplitúdový vzorec týchto vrcholov môže naznačovať počet poškodených prvkov – napr. ak je druhá harmonická najväčšia, môže to naznačovať, že dve guľôčky/valčeky majú odlupovanie. Často to sprevádzajú určité vibrácie na frekvenciách poruchy valivého telesa, pretože poškodenie valivého telesa bežne vedie aj k poškodeniu valivého telesa. | Prítomnosť série vrcholov rozmiestnených podľa BSF (frekvencia otáčania ložiskového prvku) a nie podľa frekvencie otáčania hriadeľa identifikuje chybu valivého prvku. Obzvlášť vysoká amplitúda N-tej harmonickej BSF často naznačuje, že je poškodených N prvkov (napr. veľmi vysoký vrchol 2×BSF môže naznačovať dve guľôčky s chybami). | |
| Defekt klietky (Ložisková klietka / FTF) | Porucha klietky (separátora) vo valivom ložisku spôsobuje vibrácie na rotačnej frekvencii klietky – základnej frekvencii vlaku (FTF) – a jej harmonických. Tieto frekvencie sú zvyčajne subsynchrónne (pod otáčkami hriadeľa). Spektrum bude vykazovať vrcholy pri FTF, 2×FTF, 3×FTF atď. a často aj určitú interakciu s frekvenciami iných ložísk v dôsledku modulácie. | Nízkofrekvenčné vrcholy zodpovedajúce rotačnej frekvencii klietky (FTF) a jej celočíselným násobkom. Napríklad, ak FTF ≈ 0,4× otáčky hriadeľa, môžete vidieť vrcholy pri ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× atď. V mnohých prípadoch chyba klietky koexistuje s chybami pretekania, takže FTF môže modulovať signály chyb pretekania a vytvárať súčtové/rozdielové frekvencie (bočné pásma okolo frekvencií pretekania). | Jeden alebo viac subharmonických vrcholov (pod 1×), ktoré sa zhodujú s rýchlosťou otáčania klietky ložiska (FTF), naznačujú problém s klietkou. Často sa objavuje spolu s inými indikáciami poruchy ložiska. Kľúčovým znakom je prítomnosť FTF a jej harmonických v spektre, čo je inak nezvyčajné, pokiaľ klietka nezlyháva. |
Poruchy prevodového stupňa
| Typ chyby | Popis spektra | Stručný popis spektrálnych zložiek | Kľúčová vlastnosť | SVG graf |
|---|---|---|---|---|
| Excentricita ozubeného kolesa / ohnutý hriadeľ | Táto porucha spôsobuje moduláciu vibrácií záberu ozubeného kolesa. V spektre je vrchol frekvencie záberu ozubeného kolesa (GMF) obklopený vrcholmi bočných pásiem rozmiestnenými na úrovni rotačnej frekvencie hriadeľa ozubeného kolesa (1× otáčky ozubeného kolesa). Často sú aj vlastné vibrácie ozubeného kolesa s 1× prevádzkovou rýchlosťou zvýšené v dôsledku nerovnováhy podobného efektu excentricity. | Výrazný nárast amplitúdy na frekvencii záberu ozubeného kolesa a jej nižších harmonických (napr. 1×, 2×, 3× GMF). Okolo GMF (a niekedy aj okolo jej harmonických) sa objavujú zreteľné bočné pásy v intervaloch rovných 1× rýchlosti otáčania dotknutého ozubeného kolesa. Prítomnosť týchto bočných pásiem naznačuje amplitúdovú moduláciu frekvencie záberu otáčaním ozubeného kolesa. | Charakteristickým znakom je frekvencia záberu ozubených kolies s výraznými bočnými pásmami pri 1× frekvencii ozubeného kolesa. Tento vzor bočných pásiem (vrcholy rovnomerne rozmiestnené okolo GMF podľa rýchlosti jazdy) silne naznačuje excentricitu ozubeného kolesa alebo ohnutý hriadeľ ozubeného kolesa. Okrem toho môžu byť základné vibrácie ozubeného kolesa (1×) vyššie ako normálne. | |
| Opotrebovanie alebo poškodenie zubov ozubeného kolesa | Poruchy zubov ozubeného kolesa (ako napríklad opotrebované alebo zlomené zuby) spôsobujú zvýšenie vibrácií na frekvencii záberu ozubeného kolesa a jej harmonických. Spektrum často vykazuje viacero vrcholov GMF (1×GMF, 2×GMF atď.) s vysokou amplitúdou. Okrem toho sa okolo týchto vrcholov GMF objavuje množstvo bočných pásiem frekvencií, ktoré sú rozmiestnené podľa frekvencie otáčania hriadeľa. V niektorých prípadoch možno pozorovať aj budenie vlastných frekvencií ozubeného kolesa (rezonancií) bočnými pásmi. | Zvýšené vrcholy na frekvencii záberu ozubeného kolesa (frekvencia záberu zubov) a jej harmonických (napríklad 2×GMF). Okolo každej hlavnej harmonickej GMF sa nachádzajú vrcholy bočných pásiem oddelené 1× rýchlosťou chodu. Počet a veľkosť bočných pásiem okolo zložiek 1×, 2×, 3× GMF má tendenciu sa zvyšovať so závažnosťou poškodenia zubov. V závažných prípadoch sa môžu objaviť ďalšie vrcholy zodpovedajúce rezonančným frekvenciám ozubeného kolesa (s vlastnými bočnými pásmi). | Charakteristickým znakom sú viaceré vysokoamplitúdové frekvenčné harmonické záberu ozubených kolies sprevádzané hustými bočnými pásmovými vzormi. To naznačuje nepravidelný prechod zubov v dôsledku opotrebovania alebo zlomenia zuba. Silne opotrebované alebo poškodené ozubené koleso bude vykazovať rozsiahle bočné pásy (v intervaloch 1× rýchlosť ozubeného kolesa) okolo vrcholov frekvenčného záberu, čím sa odlišuje od zdravého ozubeného kolesa (ktoré by malo čistejšie spektrum sústredené v GMF). |
SK 
EN 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UK 
VI
0 Komentáre