Разумевање бамп тестирања
A испитивање ударом — такође позната као ударно тестирање или чекаљни тест — је једноставна експериментална техника за идентификацију природне фреквенције и пригушење карактеристика структуре или машинеударањем чекалом (инструментализованим или не) и мерењем добијеног слободног вибрација одговора са једним или више акцелерометре. Једнак оштар удар узбуђује све режиме структуре одједном, а FFT одговора открива те природне фреквенције као пикове у фреквентни спектар. То је најпрактичнија метода за модално тестирање јер захтева само чекаљ и анализатор вибрација — без скупих електродинамичких шејкера и без елаборираног постављања. Као резултат, она се користи стално за отклањање проблема резонанцијом проблеми, верификација структурне резонанције и потврђивање да су радне координате безбедно одвојене од природних координата.
1. Дефиниција: Шта је чекаљни тест?
Принцип иза чекаљног теста је то што је удар, математички, врло кратак импулс који садржи енергију широм опсега фреквенција одједном. Када се та широкопојасна енергија испоручи структури, сваки режим чија природна фреквенција лежи унутар ширине опсега импулса почиње да звони истовремено. Структура се затим "звони" на својим сопственим преферираним фреквенцијама, а опадајући одговор — ухваћен акцелерометром — носи отисак тих режима. Трансформисање звоњења у фреквентни домен претвара сваки режим у пик, тако да један једини ударац може да мапира динамички карактер целог оквира машине, постамента или цевовода за неколико секунди. То је теренски пандан широј дисциплини познатој као испитивање ударцем.
2. Неопходна опрема
Ударни чекић
Избор чекаља одређује да ли је резултат квантитативан или само квалитативан.
Инструментисани чекић (пожељно)
- Претворник силе уградњен у главу чекаља директно мери силу удара.
- Ово омогућава истинити преносна функција (одговор подељен са силом) и функција фреквентног одзива да буду израчунати.
- Резултати су квантитативни и поновљиви.
- Типична цена: 500–3.000 долара.
Неинструментисано (једноставно)
- Довољан је обичан чекић, гумени маљ или чак ручни ударац.
- Мери се само одговор, а не сила.
- Даје квалитативну идентификацију фреквенције — где су врхови, али не и њихова апсолутна величина по јединици силе.
- То је сасвим адекватно за многе примене на терену.
- Бесплатно или врло ниска цена.
Мерење одговора
- Акселерометар постављен на тачки одзива од интереса.
- Повезан са анализатором вибрација или јединицом за прикупљање података.
- Потребна је могућност FFT анализе за разрешавање врхова.
Анализа
- FFT сигнала одзива.
- Врхови одговарају природним фреквенцијама.
- Ширина врха је индикатор пригушења.
3. Поступак теста
Основни ударни тест
- Причврстите акселерометар: на изабраној тачки мерења одзива.
- Поставите анализатор: у FFT моду, преко одговарајућег фреквентног опсега за структуру.
- Ударите структуру: један чврст ударац чекићем.
- Забележите одзив: забилежите пригушење вибрационалног сигнала.
- Понови: неколико удараца за усредњавање — три до десет је типично — да се изглади варијација између удараца.
- Анализирајте: резултујући FFT приказује врхове природне фреквенције.
Напредно тестирање
- Мерења на више тачака одговора да се одреди облици режима.
- Инструментални чекић за квантитативне преносне функције
- Кохерентност анализа за валидацију квалитета измерених података.
- Потпуни прорачун функције фреквентног одзива (FRF).
4. Примене
Идентификација резонанције
Ово је најчешћа примена. Тест одређује сопствене фреквенције конструкције, које се затим пореде са радним фреквенцијама машине — 1×, 2×, фреквенцију проласка лопатице, и тако даље — да се утврди да ли је резонанција одговорна за високу вибрационалну активност, и да се усмери стратегија модификације. Такође је природан парњак за нагомилавање или обарање тест, који откривају исте резонанције док сама машина пролази кроз различите брзине.
Структурна дијагноза
- Идентификујте слабе или превише флексибилне компоненте.
- Лоцирајте лабаве или пуцане структуре, које померају или деле очекиване врхове.
- Процените темељ или поставност крутост.
- Пружите поређење пре/после да валидујете структуралну модификацију.
Модално тестирање
- Одредите природне фреквенције, облике мода и пригушење заједно.
- Валидујете моделе коначних елемената у односу на измерену реалност.
- Оптимизујте структурални дизајн.
5. Interpretacija
Идентификација природних фреквенција
- Врхови у спектру одзива ударца су природне фреквенције.
- Оштри врхови указују на мало пригушења — и зато потенцијални проблем резонанције.
- Широки врхови указују на високо пригушење, где је резонанција мање критична.
- Више врхова значи да су присутни вишеструки модови.
Процена ризика резонанције
- Ако се природна фреквенција подудара са радном фреквенцијом са разликом од приближно ±20%, постоји ризик од резонанције.
- Ако су оне добро раздвојене — више од приближно 30% — стање је углавном безбедно.
- Висина врха показује колико амплификације може бити очекивано.
Процена пригушења
- Измерити ширину врха на половини његове максималне висине.
- Израчунајте количник пригушења из те пропусног опсега (метода полустепена снаге).
- Алтернативно, извући је из брзине пригушења звона у временском домену.
6. Предности и ограничења
Привлачност бумп теста је у његовој чистој практичности, али носи компромисе које аналитичар треба да поштује.
Предности
- Једноставност: минимална опрема, подешавање за неколико минута, није потребна снага за побуду, и може се извести скоро свуда, било када.
- Широкопојасна побуда: један удар побуди широк фреквентни распон одједном, тако да се сви модови идентификују у једном тесту — далеко брже него методама са линеарном копљањем.
- Практичност на терену: без потребе за транспортом великих опреме, ради на инсталираним машинама, и довољно је брзо за рутинску отклањање кварова.
Ограничења
- Поновљивост: сила ударца се разликује између удараца; усредњавање неколико ударца помаже, а инструментовани чекић обезбеђује конзистентну, измеререну силу.
- Спектар силе: спектар ударца зависи од масе чекића и тврдоће врха — меки врх ставља више енергије у ниске фреквенције, тврд врх у високе фреквенције — тако да један чекић не мора подједнако побујати сваку фреквенцију.
- Ниске нивое силе: тест не може репродуцирати услове рада са високом силом, тако да нелинеарности зависне од оптерећења могу остати непобуђене, чинећи га непримереним за тестирање одзива на високом нивоу.
7. Бумп тестирање у практичном раду са роторима
Бумп тестирање и ротор балансирањем су блиско повезани на терену, јер ће структура која резонира близу радне брзине изазваће или драстично преувеличава видљиву неравнотежа. Пре него што се определи за корекције, инжењер би требао да потврди да носива структура није у резонанцији; иначе ће фаза и очитања амплитуде која се користе за балансирање биће изобличена близу те критичне области. Преносиви двоканалски инструмент као што је Balanset-1A мери амплитуду и фазу 1× потребне за балансирање у једној и две равни, а исти акцелеометри могу да прате импулсни прстен-доле тест како би се проверило да природна фреквенција постамента или базне плоче буде јасно одвојена од брзине рада. Укратко, импулсни тест је једноставан али моћан начин да се мапирају структурне природне фреквенције и резонанције само са чекићем и анализатором - есенцијални алат за проналажење резонанције, валидацију модификација и брзе модалне анализе без специјалних тестних уређаја.
