Förstå acceleration i vibrationsanalys

Definition: Vad är vibrationsacceleration?

Acceleration är förändringshastigheten för ett objekts hastighet i förhållande till tiden. I samband med vibrationsanalys är det en grundläggande mätning som kvantifierar hur snabbt hastigheten hos en vibrerande komponent förändras. Medan förskjutning mäter hur långt en del rör sig och hastighet mäter hur snabbt den rör sig, fokuserar acceleration på de krafter som verkar på delen, vilket gör den särskilt känslig för högfrekventa händelser som stötar och abrupta rörelseförändringar.

Varför är accelerationsmätning viktig?

Att mäta acceleration är avgörande för ett omfattande tillståndsövervakningsprogram eftersom det utmärker sig på att upptäcka specifika typer av maskinfel som andra mätningar kan missa. Dess betydelse härrör från flera viktiga faktorer:

• Detektering av högfrekventa fel: Acceleration är i sig känsligare för högfrekventa vibrationer. Detta gör den till den ideala parametern för att detektera tidiga fel i rullningslager, problem med kugghjulsingrepp och bladfrekvenser, eftersom dessa fenomen vanligtvis genererar högfrekventa vibrationer.
• Direkt samband med kraft: Enligt Newtons andra lag (Kraft = Massa × Acceleration) är accelerationen direkt proportionell mot de dynamiska krafter som verkar i en maskin. Att mäta acceleration ger en direkt inblick i de krafter som orsakar spänningar och utmattning på komponenter.
• Brett dynamiskt omfång: Accelerometrar, sensorerna som används för att mäta acceleration, kan täcka ett mycket brett spektrum av frekvenser och amplituder, vilket gör dem mångsidiga för övervakning av olika typer av maskiner.

Enheter och mätningar

Vanliga enheter

Vibrationsacceleration uttrycks vanligtvis i en av två enheter:

• g: En dimensionslös enhet som representerar accelerationen på grund av jordens gravitation. 1 g är lika med ungefär 9,81 m/s². Att använda 'g' är vanligt eftersom det ger ett standardiserat, relaterbart mått på vibrationers svårighetsgrad.
• m/s² (eller mm/s²): Standard SI-enheten för acceleration (meter per sekund i kvadrat).

Hur mäts det?

Acceleration mäts nästan uteslutande med hjälp av en accelerometerDetta är en givare som omvandlar den mekaniska vibrationskraften till en proportionell elektrisk signal. Piezoelektriska accelerometrar är den vanligaste typen som används inom industriell tillståndsövervakning på grund av deras robusthet, noggrannhet och breda frekvensrespons.

Praktiska tillämpningar inom diagnostik

Vid diagnostik används accelerationsdata för att identifiera specifika problem:

• Lagerfel: Stötar som genereras av mikroskopiska defekter på lagerbanor, rullar eller kulor skapar små, högfrekventa toppar. Accelerationsmätningar, särskilt i kombination med tekniker som Kuvertanalys, är den primära metoden för att upptäcka dessa fel i deras tidigaste skeden.
• Analys av växellådan: Högfrekventa vibrationer från kuggingrepp, såväl som stötar från spruckna eller trasiga tänder, är tydligt synliga i accelerationsspektrumet.
• Höghastighetsmaskiner: För utrustning som turbiner och höghastighetskompressorer är acceleration ofta den föredragna totala vibrationsmätningen eftersom de dominerande frekvenserna faller inom ett område där den är den känsligaste parametern.

Förhållande till hastighet och förskjutning

Förskjutning, hastighet och acceleration är matematiskt relaterade genom integration och differentiering. För en enkel sinusformad vibration:

• Hastighet är integralen av acceleration.
• Förskjutning är integralen av hastighet.

Det betyder att för samma mängd vibrationsenergi kommer accelerationsamplituderna att vara naturligt högre vid höga frekvenser, medan förskjutningsamplituderna kommer att vara högre vid låga frekvenser. Det är därför analytiker väljer den mätparameter som bäst passar frekvensområdet för det förväntade felet.

← Tillbaka till huvudmenyn