Understanding Bump Testing
A bump test — இம்பாக்ட் டெஸ்டிங் அல்லது ஹேமர் டெஸ்ட் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது — என்பது அடையாளம் காணுவதற்கான ஒரு எளிய சோதனை நுட்பமாகும் இயற்கை அதிர்வெண்கள் and damping ஒரு கட்டமைப்பு அல்லது இயந்திரத்தின் பண்புகளை, அதை ஒரு ஹேமரால் (கருவியிடப்பட்டது அல்லது இல்லாதது) அடித்து, அதன் விளைவாக ஏற்படும் தடையற்ற vibration பதிலை ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்டவற்றுடன் அளவிடுவதன் மூலம் accelerometers. ஒரே கூர்மையான இம்பாக்ட் அனைத்து கட்டமைப்பு மோடுகளையும் ஒரே நேரத்தில் தூண்டுகிறது, மேலும் ஒரு FFT பதிலின் இந்த இயற்கை அதிர்வெண்களை உச்சங்களாக வெளிப்படுத்துகிறது அதிர்வெண் நிலை. இது களத்திற்கான மிகவும் நடைமுறை முறையாகும் modal testing ஏனெனில் இதற்கு ஒரு சுத்தியல் மற்றும் ஒரு அதிர்வு பகுப்பாய்வி தவிர வேறெதுவும் தேவையில்லை — விலையுயர்ந்த மின்னியக்க அதிர்வூட்டிகள் (electrodynamic shakers) தேவையில்லை, விரிவான அமைப்பும் தேவையில்லை. இதன் விளைவாக இது கோளாறு கண்டறிதலுக்காக தொடர்ந்து பயன்படுத்தப்படுகிறது resonance problems, verifying structural resonances, மேலும் இயக்க அதிர்வெண்கள் இயல்பு அதிர்வெண்களிலிருந்து பாதுகாப்பாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது.
1. வரையறை: பம்ப் டெஸ்ட் (Bump Test) என்றால் என்ன?
பம்ப் டெஸ்டின் பின்னணியில் உள்ள கொள்கை என்னவென்றால், ஒரு தாக்கம் (impact) என்பது கணித ரீதியாக, பரந்த அதிர்வெண் பட்டையில் ஆற்றலை ஒரே நேரத்தில் கொண்டிருக்கும் மிகக் குறுகிய துடிப்பு (pulse) ஆகும். இந்த பரந்தபட்டை ஆற்றல் ஒரு கட்டமைப்பிற்கு வழங்கப்படும்போது, துடிப்பின் பட்டையகலத்திற்குள் இயல்பு அதிர்வெண் அமைந்துள்ள ஒவ்வொரு பாங்கும் (mode) ஒரே நேரத்தில் ஒலிக்கத் தொடங்குகிறது. பின்னர் கட்டமைப்பு தனக்குப் பிடித்த அதிர்வெண்களில் “ஒலித்து அடங்குகிறது”, மேலும் முடுக்கமானியால் (accelerometer) பதிவுசெய்யப்படும் இந்த தேய்வுறும் பதில் — அந்த பாங்குகளின் கைரேகையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த ஒலித்தடங்கலை (ringdown) அதிர்வெண் களத்திற்கு மாற்றுவது ஒவ்வொரு பாங்கையும் ஒரு உச்சியாக மாற்றுகிறது, எனவே ஒரு தட்டல் ஒரு முழு இயந்திர சட்டகம், பீடம் அல்லது குழாய் தொடரின் இயங்கியல் தன்மையை சில நொடிகளில் வரைபடமிட முடியும். இது பின்வரும் பரந்த துறையின் களத்திற்கு உகந்த உறவினராகும் impact testing.
2. தேவையான உபகரணங்கள்
Impact Hammer
சுத்தியலின் தேர்வு, முடிவு அளவுசார்ந்ததா (quantitative) அல்லது வெறும் தரம்சார்ந்ததா (qualitative) என்பதை நிர்ணயிக்கிறது.
Instrumented Hammer (Preferred)
- சுத்தியல் தலையில் கட்டமைக்கப்பட்ட விசை மாற்றி (force transducer) தாக்க விசையை நேரடியாக அளவிடுகிறது.
- இது உண்மையான ஒன்றை சாத்தியமாக்குகிறது பரிமாற்ற செயல்பாடு (விசையால் வகுக்கப்பட்ட பதில்) மற்றும் ஒரு அதிர்வெண் பதிலளிக்கும் செயல்பாடு to be computed.
- முடிவுகள் அளவுசார்ந்தவை மற்றும் மீண்டும் செய்யக்கூடியவை.
- Typical cost: $500–3,000.
Non-Instrumented (Simple)
- ஒரு சாதாரண சுத்தியல், ஒரு ரப்பர் சுத்தியல், அல்லது கைத் தாக்கம் கூட போதுமானது.
- பதில் மட்டுமே அளவிடப்படுகிறது, விசை அல்ல.
- இது தரம்சார்ந்த அதிர்வெண் அடையாளம் காணலை வழங்குகிறது — உச்சிகள் எங்கே உள்ளன என்பதை, ஆனால் ஒரு அலகு விசைக்கான அவற்றின் முழுமையான அளவை அல்ல.
- இது பல களப் பயன்பாடுகளுக்கு முற்றிலும் போதுமானது.
- இலவசம், அல்லது மிகக் குறைந்த செலவு.
Response Measurement
- ஆர்வமுள்ள பதில் புள்ளியில் ஒரு முடுக்கமானி பொருத்தப்பட்டுள்ளது.
- ஒரு அதிர்வு பகுப்பாய்வி அல்லது தரவு-கையகப்படுத்தல் அலகுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
- உச்சிகளைத் தீர்மானிக்க FFT பகுப்பாய்வுத் திறன் தேவை.
Analysis
- பதில் சமிக்ஞையின் FFT.
- உச்சிகள் இயல்பு அதிர்வெண்களுக்கு ஒத்திருக்கின்றன.
- உச்சியின் அகலம் தணிப்பின் (damping) குறிகாட்டியாகும்.
3. Test Procedure
Basic Bump Test
- முடுக்கமானியை இணைக்கவும்: தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பதில் அளவீட்டுப் புள்ளியில்.
- பகுப்பாய்வியை அமைக்கவும்: FFT பாங்கில், கட்டமைப்பிற்கு உகந்த அதிர்வெண் வரம்பில்.
- கட்டமைப்பைத் தாக்கவும்: சுத்தியலால் ஒரு உறுதியான தாக்கம்.
- பதிலைப் பதிவுசெய்யவும்: record the vibration ringdown.
- Repeat: சராசரிப்படுத்துவதற்காக பல தாக்கங்கள் — மூன்று முதல் பத்து வரை வழக்கமானது — தாக்கங்களுக்கு இடையேயான மாறுபாட்டை மென்மையாக்குவதற்காக.
- Analyse: இதன் விளைவாக கிடைக்கும் FFT இயல்பு-அதிர்வெண் உச்சிகளைக் காட்டுகிறது.
Advanced Testing
- பின்வருவதைத் தீர்மானிக்க பல பதில் புள்ளிகளில் அளவீடுகள் mode shapes.
- அளவுசார்ந்த இடமாற்றுச் சார்புகளுக்கு (transfer functions) ஒரு கருவியமைந்த சுத்தியல்.
- Coherence அளவிடப்பட்ட தரவின் தரத்தைச் சரிபார்க்கும் பகுப்பாய்வு.
- Full frequency response function (FRF) calculation.
4. Applications
Resonance Identification
இது மிகவும் பொதுவான பயன்பாடாகும். இந்த சோதனை ஒரு கட்டமைப்பின் இயல்பு அதிர்வெண்களைத் தீர்மானிக்கிறது, அவை பின்னர் இயந்திரத்தின் இயக்க அதிர்வெண்களுடன் — 1×, 2×, blade passing, மற்றும் பல — ஒப்பிடப்படுகின்றன, அதிக அதிர்வுக்கு ஒத்திசைவு (resonance) காரணமா என்பதை நிறுவவும், ஒரு மாற்றியமைப்பு உத்தியை வழிநடத்தவும். இது பின்வருவதன் இயல்பான இணையும் ஆகும் run-up அல்லது coastdown சோதனை, இது இயந்திரமே வேகத்தினூடாக ஊடுருவிச் செல்லும்போது அதே ஒத்திசைவுகளை வெளிப்படுத்துகிறது.
Structural Diagnosis
- Identify weak or overly flexible components.
- Locate loose அல்லது விரிசல்விட்ட கட்டமைப்புகள், அவை எதிர்பார்க்கப்படும் உச்சிகளை இடம்மாற்றுகின்றன அல்லது பிளக்கின்றன.
- Assess foundation or mounting stiffness.
- ஒரு கட்டமைப்பு மாற்றத்தைச் சரிபார்க்க முன்/பின் ஒப்பீட்டை வழங்கவும்.
Modal Testing
- இயற்கை அதிர்வெண்கள், மோடு வடிவங்கள் மற்றும் டாம்ப்பிங் ஆகியவற்றை ஒன்றாகத் தீர்மானிக்கவும்.
- Validate finite-element models against measured reality.
- Optimise a structural design.
5. விளக்கம்
Identifying Natural Frequencies
- இம்பாக்ட் ரெஸ்பான்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரத்தில் உள்ள உச்சங்கள் இயற்கை அதிர்வெண்களாகும்.
- கூர்மையான உச்சங்கள் குறைந்த டாம்ப்பிங்கைக் குறிக்கின்றன — எனவே சாத்தியமான ரெசொனன்ஸ் சிக்கலையும் குறிக்கின்றன.
- அகலமான உச்சங்கள் அதிக டாம்ப்பிங்கைக் குறிக்கின்றன, இங்கு ரெசொனன்ஸ் குறைவாகவே முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருக்கும்.
- பல உச்சங்கள் என்பது பல மோடுகள் இருப்பதைக் குறிக்கின்றன.
Assessing Resonance Risk
- ஒரு இயற்கை அதிர்வெண் இயக்க அதிர்வெண்ணுடன் தோராயமாக ±20% க்குள் பொருந்தினால், ரெசொனன்ஸ் அபாயம் உள்ளது.
- அவை நன்கு பிரிந்திருந்தால் — சுமார் 30% க்கு மேல் இடைவெளியில் இருந்தால் — அந்த நிலை பொதுவாக பாதுகாப்பானது.
- உச்சத்தின் உயரம் எவ்வளவு பெருக்கத்தை எதிர்பார்க்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது.
Damping Estimation
- உச்சத்தின் அதிகபட்ச உயரத்தின் பாதியில் அதன் அகலத்தை அளவிடவும்.
- Calculate the damping ratio அந்த பேண்ட்விட்த்திலிருந்து (அரை-சக்தி முறை).
- மாற்றாக, டைம் டொமைனில் ரிங்டவுனின் சிதைவு விகிதத்திலிருந்து அதைப் பெறலாம்.
6. நன்மைகள் மற்றும் வரம்புகள்
பம்ப் டெஸ்ட்டின் கவர்ச்சி அதன் தூய நடைமுறைச் சாத்தியமே ஆகும், ஆனால் ஒரு பகுப்பாய்வாளர் கவனிக்க வேண்டிய சமரசங்களையும் அது கொண்டுள்ளது.
Advantages
- Simplicity: குறைந்தபட்ச உபகரணம், சில நிமிடங்களில் அமைப்பு, எக்ஸைடேஷனுக்கு மின்சக்தி தேவையில்லை, மேலும் இதை எங்கும், எப்போதும் கிட்டத்தட்ட செய்யலாம்.
- பிராட்பேண்ட் எக்ஸைடேஷன்: ஒரு இம்பாக்ட் ஒரே நேரத்தில் பரந்த அதிர்வெண் வரம்பை எக்ஸைட் செய்கிறது, எனவே ஒரே சோதனையில் அனைத்து மோடுகளும் அடையாளம் காணப்படுகின்றன — ஸ்வெப்ட்-சைன் முறைகளை விட மிக வேகமானது.
- களச் சாத்தியம்: கொண்டு செல்ல பெரிய உபகரணம் தேவையில்லை, நிறுவப்பட்ட இயந்திரங்களில் இது வேலை செய்கிறது, மேலும் வழக்கமான பயன்பாட்டிற்கு இது போதுமான வேகமானது troubleshooting.
Limitations
- Repeatability: இம்பாக்ட் விசை அடிகளுக்கிடையே மாறுபடுகிறது; பல இம்பாக்ட்களை சராசரிப்படுத்துவது உதவுகிறது, மேலும் கருவியமைக்கப்பட்ட சுத்தியல் சீரான, அளவிடப்பட்ட விசையை வழங்குகிறது.
- Force spectrum: இம்பாக்ட்டின் ஸ்பெக்ட்ரம் சுத்தியலின் நிறை மற்றும் முனை கடினத்தன்மையைப் பொறுத்தது — மென்மையான முனை குறைந்த அதிர்வெண்களில் அதிக ஆற்றலை செலுத்துகிறது, கடினமான முனை அதிக அதிர்வெண்களில் — எனவே ஒரு சுத்தியல் ஒவ்வொரு அதிர்வெண்ணையும் சமமாக எக்ஸைட் செய்யாமல் போகலாம்.
- Low force levels: இந்த சோதனை அதிக-விசை இயக்க நிலைகளை மீளுருவாக்க முடியாது, எனவே சுமை சார்ந்த நேரியல்மை இன்மைகள் எக்ஸைட் செய்யப்படாமல் போகலாம், இதனால் அதிக-நிலை ரெஸ்பான்ஸ் சோதனைக்கு இது பொருத்தமற்றதாகிறது.
7. நடைமுறை ரோட்டர் பணியில் பம்ப் டெஸ்டிங்
Bump testing and rotor சமநிலைப்படுத்துதல் களத்தில் நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஏனெனில் இயக்க வேகத்திற்கு அருகில் ரெசொனேட் செய்யும் ஒரு கட்டமைப்பு வெளிப்படையான அன்பேலன்ஸ் போல் தோன்றும் — அல்லது அதைக் கடுமையாக மிகைப்படுத்தும் unbalance. திருத்தங்களைச் செய்வதற்கு முன், ஆதரிக்கும் கட்டமைப்பு ரெசொனன்ஸில் இல்லை என்பதை ஒரு பொறியாளர் உறுதிப்படுத்த வேண்டும்; இல்லையெனில் phase மற்றும் பேலன்சிங்கிற்குப் பயன்படுத்தப்படும் வீச்சு அளவீடுகள் அந்த க்ரிட்டிக்கல் பகுதிக்கு அருகில் சிதைந்துவிடும். கீழ்க்கண்டது போன்ற ஒரு கையடக்க இரு-சேனல் கருவி Balanset-1A ஒற்றை- மற்றும் இரு-தள பேலன்சிங்கிற்குத் தேவையான 1× வீச்சு மற்றும் கட்டத்தை அளவிடுகிறது, மேலும் அதே ஆக்செலரோமீட்டர்கள் ஒரு பெடஸ்டல் அல்லது பேஸ்பிளேட் இயற்கை அதிர்வெண் இயக்க வேகத்திலிருந்து தெளிவாக விலகி இருப்பதைச் சரிபார்க்க பம்ப்-டெஸ்ட் ரிங்டவுனைப் பிடிக்க முடியும். சுருக்கமாக, பம்ப் டெஸ்ட் என்பது ஒரு சுத்தியல் மற்றும் ஒரு பகுப்பாய்விணியைத் தவிர வேறெதுவும் இல்லாமல் கட்டமைப்பு இயற்கை அதிர்வெண்கள் மற்றும் ரெசொனன்ஸ்களை வரைபடமாக்கும் எளிய ஆனால் சக்திவாய்ந்த வழியாகும் — ரெசொனன்ஸைக் கண்டறிதல், மாற்றங்களைச் சரிபார்த்தல் மற்றும் சிறப்பு சோதனை உபகரணமின்றி விரைவான மோடல் ஆய்வுகளை நடத்துதல் ஆகியவற்றுக்கான ஒரு இன்றியமையாத சிக்கல் தீர்க்கும் கருவி.
