Analiza vibracij je ključna tehnika za diagnosticiranje tehničnega stanja strojev. Različne napake strojev ustvarjajo značilne vzorce v frekvenčnem spektru vibracij. S preučevanjem frekvenčnega spektra vibracij strojev (običajno z analizo FFT) je mogoče prepoznati specifične vrste napak. Spodaj so v tabelah predstavljene pogoste kategorije napak (neravnovesje, neporavnanost, zrahljanost, napake ležajev, napake zobnikov). Vsaka tabela opisuje podvrste napak, opisuje njihov tipičen spekter vibracij, opažene spektralne komponente, ključne identifikacijske značilnosti in ilustrativen graf spektra (vdelan kot SVG). Vse frekvenčne reference uporabljajo večkratnike hitrosti delovanja (npr. »1׫ = frekvenca enkrat na vrtljaj).
Neravnovesje
| Vrsta napake | Opis spektra | Kratek opis spektralnih komponent | Ključna značilnost | Graf SVG |
|---|---|---|---|---|
| Statično neravnovesje (Enoplanski) | V spektru prevladuje en sam vrh pri osnovni hitrosti delovanja (1× vrt/min):. Vibracije so sinusne, z minimalno energijo pri drugih frekvencah. | Predvsem močna 1× rotacijska frekvenčna komponenta. Malo ali nič višjih harmonikov (čisti 1× ton):. | Velika amplituda 1× v vseh radialnih smereh: vibracije na obeh ležajih so v fazi (med obema koncema ni fazne razlike):. Med horizontalnimi in vertikalnimi meritvami na istem ležaju se pogosto opazi fazni premik približno 90°. | |
| Dinamično neravnovesje (Dvoplaninsko/Par) | Spekter kaže tudi prevladujoč vrh frekvence enkrat na vrtljaj (1×), podoben statični neravnovesju. Vibracije so pri hitrosti vrtenja, brez pomembnega visokofrekvenčnega deleža, če je edina težava neravnovesje. | Dominantna komponenta 1× vrtljajev (pogosto z "nihanjem" ali majanjem rotorja): Višji harmoniki so običajno odsotni, razen če so prisotne druge napake. | 1× vibracija na vsakem ležaju je izven faze – med vibracijami na obeh koncih rotorja je fazna razlika približno 180°: (kar kaže na parno neravnovesje). Močan vrh 1× s tem faznim razmerjem je znak dinamičnega neravnovesja. |
Neusklajenost
| Vrsta napake | Opis spektra | Kratek opis spektralnih komponent | Ključna značilnost | Graf SVG |
|---|---|---|---|---|
| Vzporedna neusklajenost (Odmaknjene gredi) | Spekter vibracij kaže povišano energijo pri osnovnem tonu (1×) in njegovih harmonikih 2× in 3× hitrosti delovanja, zlasti v radialni smeri. Običajno prevladuje komponenta 1× s prisotnim neskladjem, ki ga spremlja opazna komponenta 2×. | Vsebuje pomembne vrhove pri vrtilnih frekvencah gredi 1×, 2× in 3×. Ti se pojavljajo predvsem pri meritvah radialnih vibracij (pravokotno na gred):. | Visoke vibracije 1× in 2× v radialni smeri so indikativne. Pogosto se opazi fazna razlika 180° med meritvami radialnih vibracij na nasprotnih straneh sklopke, kar jo loči od čistega neravnovesja. | |
| Kotna neusklajenost (Nagnjene gredi) | Frekvenčni spekter kaže močne harmonike hitrosti gredi, pri čemer je poleg 1× izrazita tudi 2× komponenta hitrosti delovanja: pri 1× se pojavijo vibracije, 2× (in pogosto 3×), pri čemer so pomembne aksialne (vzdolž gredi) vibracije. | Opazni vrhovi pri 1× in 2× (včasih pa tudi 3×) hitrosti delovanja: Komponenta 2× je pogosto tako velika ali večja kot 1×. Te frekvence so izrazite v aksialnem spektru vibracij (vzdolž osi stroja): | Relativno visoka amplituda drugega harmonika (2×) v primerjavi z 1×, v kombinaciji z močnimi aksialnimi vibracijami. Aksialne meritve na obeh straneh sklopke so za 180° izven faze, kar je značilnost kotne neusklajenosti. |
Ohlapnost
| Vrsta napake | Opis spektra | Kratek opis spektralnih komponent | Ključna značilnost | Graf SVG |
|---|---|---|---|---|
| Mehanska zrahljanost (Razhlajenost komponent) | Spekter je bogat s harmoniki hitrosti teka. Pojavlja se širok razpon celoštevilskih večkratnikov števila 1× (od 1× do višjih redov, kot je ~10×) z znatnimi amplitudami. V naprednejših primerih se lahko pojavijo tudi subharmonične frekvence (npr. 0,5×). | Prevladujejo več harmonikov hitrosti teka (1×, 2×, 3× … do približno 10×). Občasno so lahko zaradi ponavljajočih se udarcev prisotne delne (polovične) frekvenčne komponente pri 1/2×, 3/2× itd. | Značilna »harmonična serija« vrhov v spektru – številni enakomerno razporejeni vrhovi pri celoštevilskih večkratnikih vrtilne frekvence. To kaže na ohlapne ali nepravilno nameščene dele, ki povzročajo ponavljajoče se udarce. Prisotnost številnih harmonikov (in morda podharmonikov polovičnega reda) je ključni znak. | |
| Strukturna ohlapnost (Osnova/pritrditev zrahljanosti) | V spektru vibracij pogosto prevladuje ena ali dvakratnik hitrosti delovanja. Običajno se v spektru pojavi vrh pri 1× vrtljajih na minuto in/ali vrh pri 2× vrtljajih na minuto. Višji harmoniki nad 2× imajo običajno veliko nižjo amplitudo v primerjavi s temi osnovnimi harmoniki. | Predvsem prikazuje frekvenčne komponente pri 1× in 2× hitrosti gredi. Drugi harmoniki (3×, 4× itd.) so običajno odsotni ali manjši. Komponenta 1× ali 2× lahko prevladuje, odvisno od narave zrahljanosti (npr. en udarec na vrtljaj ali dva udarca na vrtljaj). | Opazno visok vrh 1× ali 2× (ali oba) glede na preostali del spektra, kar kaže na zrahljanost nosilcev ali konstrukcije. Pogosto so vibracije močnejše v navpični smeri, če je stroj rahlo nameščen. Za zrahljanost konstrukcije ali temeljev je značilen en ali dva dominantna vrhova nižjega reda z malo višjimi harmoniki. |
Okvare ležajev
| Vrsta napake | Opis spektra | Kratek opis spektralnih komponent | Ključna značilnost | Graf SVG |
|---|---|---|---|---|
| Okvara zunanjega obroča | Spekter vibracij kaže vrsto vrhov, ki ustrezajo frekvenci napake zunanjega obroča in njenim harmonikom. Ti vrhovi so običajno pri višjih frekvencah (ne celoštevilskih večkratnikih vrtenja gredi) in označujejo vsakič, ko kotalni element preide čez napako zunanjega obroča. | Prisotnih je več harmonikov frekvence krogličnega prehoda zunanjega obroča (BPFO). Običajno je v spektru mogoče opaziti 8–10 harmonikov BPFO pri izraziti napaki zunanjega obroča. Razmik med temi vrhovi je enak BPFO (karakteristični frekvenci, ki jo določata geometrija ležaja in hitrost). | Značilen je izrazit niz vrhov na BPFO in njegovih zaporednih harmonikih. Prisotnost številnih enakomerno razporejenih visokofrekvenčnih vrhov (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) jasno kaže na okvaro zunanjega ležaja. | |
| Okvara notranjega obroča | Spekter preloma notranjega teka kaže več izrazitih vrhov na frekvenci preloma notranjega teka in njegovih harmonikih. Poleg tega vsakega od teh vrhov frekvence preloma običajno spremljajo vrhovi stranskega pasu, razporejeni na frekvenci hitrosti delovanja (1×). | Vsebuje več harmonikov frekvence krogličnega prehoda notranjega obroča (BPFI), pogosto v velikosti 8–10 harmonikov. Značilno je, da so ti vrhovi BPFI modulirani s stranskimi pasovi pri ±1× vrtljajih na minuto – kar pomeni, da se poleg vsakega harmonika BPFI pojavijo manjši stranski vrhovi, ločeni od glavnega vrha za količino, ki je enaka frekvenci vrtenja gredi. | Znak za to je prisotnost harmonikov frekvence napake notranjega obroča (BPFI) z vzorcem stranskih pasov. Stranski pasovi, razporejeni glede na hitrost gredi okoli harmonikov BPFI, kažejo, da se napaka notranjega obroča obremeni enkrat na vrtljaj, kar potrjuje težavo z notranjim obročem in ne z zunanjim obročem. | |
| Okvara kotalnega elementa (Kroglica/Valjček) | Okvara kotalnega elementa (kroglice ali valja) povzroči vibracije pri vrtilni frekvenci kotalnega elementa in njegovih harmonikih. Spekter bo prikazal vrsto vrhov, ki niso celoštevilski večkratniki hitrosti gredi, temveč večkratniki vrtilne frekvence kroglice/valja (BSF). Eden od teh harmonskih vrhov je pogosto bistveno večji od drugih, kar odraža, koliko kotalnih elementov je poškodovanih. | Pojavijo se vrhovi pri osnovni frekvenci napake kotalnega elementa (BSF) in njenih harmonikih. Na primer, BSF, 2×BSF, 3×BSF itd. Omeniti velja, da lahko amplitudni vzorec teh vrhov kaže na število poškodovanih elementov – npr. če je drugi harmonik največji, lahko to kaže na to, da sta se dve kroglici/valju odluščili. To pogosto spremljajo tudi vibracije pri frekvencah napake teka, saj poškodba kotalnega elementa pogosto povzroči tudi poškodbo teka. | Prisotnost vrste vrhov, razporejenih glede na BSF (frekvenco vrtenja ležajnega elementa) in ne glede na frekvenco vrtenja gredi, kaže na napako kotalnega elementa. Posebej visoka amplituda N-tega harmonika BSF pogosto pomeni, da je poškodovanih N elementov (npr. zelo visok vrh 2×BSF lahko kaže na dve kroglici z napakami). | |
| Okvara kletke (Ležajna kletka / FTF) | Okvara kletke (ločila) v kotalnem ležaju povzroča vibracije pri vrtilni frekvenci kletke – osnovni frekvenci vlaka (FTF) – in njenih harmonikih. Te frekvence so običajno subsinhrone (pod hitrostjo gredi). Spekter bo pokazal vrhove pri FTF, 2×FTF, 3×FTF itd. in pogosto nekaj interakcije z drugimi frekvencami ležajev zaradi modulacije. | Nizkofrekvenčni vrhovi, ki ustrezajo vrtilni frekvenci kletke (FTF) in njenim celoštevilskim večkratnikom. Na primer, če je FTF ≈ 0,4× hitrost gredi, lahko vidite vrhove pri ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× itd. V mnogih primerih napaka kletke sobiva z napakami teka, zato lahko FTF modulira signale napak teka in ustvarja frekvence vsote/razlike (stranski pasovi okoli frekvenc teka). | Eden ali več subharmonskih vrhov (pod 1×), ki se poravnajo s hitrostjo vrtenja ležajne kletke (FTF), kažejo na težavo s kletko. To se pogosto pojavi skupaj z drugimi znaki okvare ležaja. Ključni znak je prisotnost FTF in njenih harmonikov v spektru, kar je sicer neobičajno, razen če kletka odpove. |
Napake zobnikov
| Vrsta napake | Opis spektra | Kratek opis spektralnih komponent | Ključna značilnost | Graf SVG |
|---|---|---|---|---|
| Ekscentričnost zobnika / ukrivljena gred | Ta napaka povzroča modulacijo vibracij zobniškega zatikanja. V spektru je vrh frekvence zobniškega zatikanja (GMF) obdan z vrhovi stranskih pasov, ki so razporejeni na ravni vrtilne frekvence gredi zobnika (1× vrtljaji zobnika na minuto). Pogosto so zaradi neuravnoteženega učinka ekscentričnosti povišane tudi lastne vibracije zobnika, ki znašajo 1× hitrost delovanja. | Opazno povečanje amplitude pri frekvenci mreženja zobnika in njenih nižjih harmonikih (npr. 1×, 2×, 3× GMF). Okoli GMF (in včasih okoli njenih harmonikov) se pojavijo jasni stranski pasovi v intervalih, enakih 1× hitrosti vrtenja prizadetega zobnika. Prisotnost teh stranskih pasov kaže na amplitudno modulacijo frekvence mreže z vrtenjem zobnika. | Značilnost je frekvenca zobniškega zatikanja z izrazitimi stranskimi pasovi pri 1× frekvenci zobnika. Ta vzorec stranskih pasov (vrhovi, enakomerno razporejeni okoli GMF glede na hitrost delovanja) močno kaže na ekscentričnost zobnika ali ukrivljeno gred zobnika. Poleg tega so lahko osnovne vibracije zobnika (1×) višje od običajnih. | |
| Obraba ali poškodba zob zobnika | Okvare zob zobnika (kot so obrabljeni ali zlomljeni zobje) povzročajo povečanje vibracij na frekvenci zobniškega prijema in njenih harmonikih. Spekter pogosto kaže več vrhov GMF (1×GMF, 2×GMF itd.) z visoko amplitudo. Poleg tega se okoli teh vrhov GMF pojavijo številne stranske frekvence, razporejene glede na vrtilno frekvenco gredi. V nekaterih primerih je mogoče opaziti tudi vzbujanje lastnih frekvenc zobnika (resonanc) s stranskimi pasovi. | Povišani vrhovi pri frekvenci zatikanja zobnika (frekvenca zatikanja zob) in njenih harmonikih (na primer 2×GMF). Okoli vsakega glavnega harmonika GMF so vrhovi stranskih pasov, ločeni z 1× hitrostjo delovanja. Število in velikost stranskih pasov okoli komponent 1×, 2×, 3× GMF se ponavadi povečujeta s stopnjo poškodbe zoba. V hujših primerih se lahko pojavijo dodatni vrhovi, ki ustrezajo resonančnim frekvencam zobnika (z lastnimi stranskimi pasovi). | Značilni so številni visokoamplitudni frekvenčni harmoniki zobniškega zatikanja, ki jih spremljajo gosti vzorci stranskih pasov. To kaže na nepravilen prehod zob zaradi obrabe ali zlomljenega zoba. Močno obrabljen ali poškodovan zobnik bo imel obsežne stranske pasove (pri intervalih 1× hitrosti zobnika) okoli vrhov frekvence zatikanja, kar ga loči od zdravega zobnika (ki bi imel čistejši spekter, skoncentriran pri GMF). |
SL 
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 
SK 
ES 
SV 
TH 
TR 
UK 
VI
0 Komentarji