Titreşim Analizinde İvmeyi Anlamak
İvme bir cismin hızının zamana göre değişim oranıdır. Titreşim analizinde titreşim analizi Bu, üç temel ölçüm parametresinden biridir ve ne kadar hızlı olduğunu ölçer hız titreşen bir bileşenin durumu değişiyor. Burada yer değiştirme bir parçanın ne kadar hareket ettiğini gösterir; hız ise ne kadar hızlı olduğunu gösterir; ivme ise aslında parçaya etki eden kuvvetlerin bir ölçüsüdür — bu da onu çarpma ve ani hareket değişiklikleri gibi yüksek frekanslı olaylara karşı son derece duyarlı kılar.
1. Tanım: Titreşim İvmesi Nedir?
Matematiksel olarak, ivme, hızın birinci zaman türevi ve yer değiştirmenin ikinci türevidir. Frekansında sinüzoidal titreşim gösteren bir cisim için F, Sabit bir yer değiştirme için ivme genliği frekansın karesiyle orantılıdır — frekansın iki katına çıkması, ivmeyi dört katına çıkarır. Bu tek gerçek, ivmenin neden hızlı ve keskin olaylar için en uygun ölçüm yöntemi olduğunu açıklar: Bir fayda frekans içeriği ne kadar yüksekse, ivme sinyalinde o kadar belirgin bir şekilde öne çıkar. Ayrıca, analistin ilgilendiği olaylar çalışma hızına yakın değil de kilohertz aralığında gerçekleşiyorsa, bu yüzden ivmeyi tercih eder.
2. Hızlanma Ölçümü Neden Önemlidir?
İvmenin ölçülmesi, kapsamlı bir çalışmanın temelini oluşturur durum izleme programı, daha ılımlı parametrelerin gözden kaçırabileceği hataları tespit etmede üstün olduğu için tercih edilir. Önemi birkaç temel faktöre dayanmaktadır:
- Yüksek frekanslı arıza tespiti: İvme, doğası gereği yüksek frekanslı titreşime karşı daha duyarlıdır; bu özelliği, spektrumun yüksek frekans aralığında enerji yayılan erken aşamadaki makaralı rulman hasarları, dişli çarkların birbirine geçme sorunları ve kanat geçişi kaynaklı titreşimler için ideal bir parametre olmasını sağlar.
- Kuvvetle doğrudan ilişki: Newton'un ikinci yasasına göre (Kuvvet = Kütle × İvme), ivme bir makine içindeki dinamik kuvvetlerle doğru orantılıdır. Bu nedenle ivmeyi okumak, gerilimi ve yorulma bileşenlerde.
- Geniş dinamik aralık: Bunu ölçmek için kullanılan ivmeölçerler, çok geniş bir frekans ve genlik aralığını kapsadığından, birçok makine türü ve hızında çok yönlü bir şekilde kullanılabilir.
3. Birimler ve Ölçüler
Yaygın Birimler
Titreşim ivmesi genellikle şu iki birimden biriyle ifade edilir:
- g: Dünya'nın yerçekimi ivmesine referanslanan birimdir; burada 1 g ≈ 9.81 m/s². Bu g popülerdir çünkü bir parçanın ne kadar şiddetli sallandığını standart ve sezgisel bir şekilde hissettirir.
- m/s² (veya mm/s²): Resmi raporlama ve hesaplamalarda tercih edilen SI birimi, saniyenin karesi başına metre.
Bir değerin tepe değeri mi, gerçek tepe değeri mi yoksa RMS, çünkü aynı titreşim üç farklı şekilde ifade edilebilir. Belirli bir frekansta g, m/s² ile hız veya yer değiştirme karşılıkları arasında dönüştürme yapmak, tam da bizim Titreşim İvme Hesaplayıcısı içindir.
Nasıl Ölçülür?
Hızlanma neredeyse tamamen bir ivmeölçer — titreşimin mekanik kuvvetini orantılı bir elektrik sinyaline dönüştüren bir dönüştürücü. Bu piezoelektrik ivmeölçer endüstriyel durum izleme alanında en yaygın kullanılan türdür; sağlamlığı, doğruluğu ve geniş, düz frekans tepkisiyle öne çıkar. Çıkışı doğrudan veya elektronik araçlar aracılığıyla analiz edilebilir entegrasyon, bunun yerine hız veya yer değiştirme olarak ifade edilir.
4. Teşhiste Pratik Uygulamalar
Günlük arıza teşhisinde, hızlanma verileri belirli sorunları net bir şekilde ortaya koyar:
- Yatak arızaları: Yüzükler, makaralar ve bilyelerdeki mikroskobik kusurlar, küçük, yüksek frekanslı darbe dalgalanmalarına neden olur. Hızlanma ölçümleri — özellikle zarf analizi bunları demodüle etmek — bu arızaları en erken ve en etkili müdahale edilebilir aşamada tespit etmenin başlıca yoludur; bu genellikle rulman arıza frekansları.
- Şanzıman analizi: Dişlerin birbirine değmesinden kaynaklanan yüksek frekanslı bileşenler ile çatlak veya kırık dişlerin yarattığı etkiler, hızlanma spektrumunda net bir şekilde görülür; bu etkiler genellikle tam da dişli çarklarının çakışma frekansı ve yan bantları.
- Yüksek hızlı makineler: Türbinler ve yüksek hızlı kompresörler için baskın frekanslar, ivmenin en hassas olduğu aralıkta yer alır; bu nedenle bu ölçüm genellikle genel olarak tercih edilen yöntemdir.
İşte bu çok yönlülük, Balanset-1A hem dengeleme hem de teşhis aracı olarak işlev görür: sensörlerinden ivme verilerini alır, hız değeriyle birleştirerek ISO 20816 (ISO 10816 standardının güncel versiyonu) ve aynı kanalları kullanarak alan dengelemesi için 1× genlik ve faz ölçümleri yapar.
5. Hız ve Yer Değişimi ile İlişkisi
Yer değiştirme, hız ve ivme, matematiksel olarak integral ve türev yoluyla birbirine bağlıdır. Basit bir sinüzoidal salınımda, hız ivmenin integrali, yer değiştirme ise hızın integralidir; tersine, türev alma ters yönde hareket eder. Bunun pratikteki sonucu şudur: aynı titreşim enerjisi için, ivme genlikleri doğal olarak yüksek frekanslarda en büyük olurken, yer değiştirme genlikleri düşük frekanslarda baskındır; hız ise bunların arasında yer alır ve orta bantta nispeten sabit kalır. Analistler, tam da bu nedenle beklenen arızanın frekans aralığına en uygun parametreyi seçerler: yavaş şaft hareketi için yer değiştirme, genel makine sağlığı için hız ve rulmanlar ile dişlilerin hızlı, kuvvet kaynaklı olayları için ivme.
6. Balanset-1A'nın ivme hakkında gösterdikleri
Balanset-1A titreşimi MEMS ivmeölçerlerle algılar ve titreşim hızını mm/s RMS cinsinden verir; spektrumu hız veya ivme olarak görüntülenebilir. İki görünümü karşılaştırmak, balanslamaya karar vermeden önce titreşim enerjisinin nerede toplandığını hızlıca kontrol etmenin yoludur.
- İki sensörü de yatak yuvalarının rijit bir bölgesine radyal yönde, mıknatısın tüm yüzeyi temas edecek şekilde monte edin. Koruyuculara, kapaklara veya alın yüzeyine yerleştirmeyin. Sensörleri yalnızca makine durdurulmuş ve kilitlenmiş (lockout) durumdayken takın ve yerlerini değiştirin.
- Vibration Meter'ı (F5) açın ve Wave Spectrum sekmesinde kalın. V1s ile V1o'yu karşılaştırın. 1× bileşeni toplam değere yakınsa titreşim ağırlıklı olarak ünbalanstır (dengesizliktir). Çok daha küçükse enerjinin büyük kısmı harmoniklerde ve gürültüdedir.
- Grafiğin altındaki Spectrum seçicisini Velocity konumundan Acceleration (m/s2) konumuna getirin. İvme, yüksek frekanslara daha fazla ağırlık verir; bu nedenle 2×, 3× ve üzerindeki tepeler 1×'e göre büyür. Aynı hızda 3× bileşeninin ivmesi 1× bileşeninin üç katıdır: 3000 rpm'de 1 mm/s RMS, 1×'te (50 Hz) yaklaşık 0,31 m/s2, 3×'te (150 Hz) ise 0,94 m/s2'ye karşılık gelir. Bir tepenin frekansını ve genliğini grafik başlığında okumak için imleci tepenin üzerine getirin.
- ISO titreşim bölgeleri mm/s cinsinden verildiği için şiddeti hız değerleri üzerinden değerlendirin. V1s ve V2s değerlerini bölgeye göre renklendirmek için ana pencerenin F4 - Settings sekmesinde bir titreşim değerlendirme standardı (Vibration evaluation standard) seçin.
- Hız görünümünde en büyük tepe 1× ise ve V1o değeri V1s değerine yakınsa balanslamaya geçin. Hız görünümünde 2× veya 3× tepeleri 1× tepesi büyüklüğüne ulaşıyorsa önce hizalamayı, yatakları ve bağlantı elemanlarını kontrol edin, ardından balanslayın. Yalnızca ivme görünümünde büyük olan bir tepe, frekansı nedeniyle büyümüştür; işlem yapmadan önce hız görünümünde kontrol edin.
