Як дізнатися, чи вібрація спричинена дисбалансом або неправильним вирівнюванням?

Unbalance produces a dominant peak at exactly 1× RPM (shaft speed) in the radial direction, with stable phase and amplitude that rises with speed (unbalance force ∝ speed²). Misalignment produces significant 2× RPM component (often equal to or larger than 1×), strong axial vibration, and 180° phase shift across the coupling.

Що таке частоти дефектів підшипників (BPFO, BPFI, BSF, FTF)?

Це характерні частоти, що виникають, коли елемент кочення проходить через дефект на певному компоненті підшипника. BPFO (частота проходження кульки зовнішнього кільця), BPFI (частота проходження кульки внутрішнього кільця), BSF (частота обертання кульки), FTF (основна частота обертання вала). Вони залежать від геометрії підшипника та швидкості вала.

Який рівень вібрації вважається нормою для обертових машин?

Стандарт ISO 10816-1 класифікує інтенсивність вібрації за класом машин. Для типових промислових машин (клас II, 15-75 кВт): Зона A (добра) 7.1 mm/s.

Чи можна використовувати Balanset-1A для аналізу вібрації?

Yes. The Balanset-1A includes a 2-channel vibration analyzer with full FFT spectrum display (F8 — Charts mode, 'F5-Spectrum (Hz)' tab) and a vibrometer for overall/1× comparison (F5 mode). Both channels can be used simultaneously for radial+axial comparison.

Яка різниця між формою хвилі за часом та спектром ШПФ?

Форма хвилі часу показує амплітуду коливань з плином часу — складну, коли присутні кілька несправностей. Швидке перетворення Фур'є розкладає це на окремі частотні складові, створюючи спектр, де кожен пік відповідає певному джерелу.

Що викликає субгармонічну коливання (0,5×)?

Субгармоніки при 0,5× об/хв зазвичай вказують на значне механічне розхитання, масляний вихор у підшипниках ковзання або тріснуті вали. Піки півпорядку виникають внаслідок ударів, що відбуваються через кожні два оберти.

Аналіз вібрацій — Спектральна діагностика Путівник

📌 Канонічна довідкова стаття — vibromera.eu

Від основ FFT до діагностики несправностей: навчіться читати спектри вібрації, розраховувати частоти дефектів підшипників, оцінювати тяжкість за ISO 10816 та діагностувати дисбаланс, перекіс, люфт, дефекти підшипників і зубчастих передач — за допомогою інтерактивних інструментів і Balanset-1A.

Діагностичний робочий процес у цьому посібнику — той самий, що Vibromera реалізує в Balanset-1A: спектр FFT, оцінка рівня вібрації за ISO 10816/20816 та кероване двоплощинне балансування в одному портативному приладі.

Інтерактивні діагностичні калькулятори

Основні інструменти для аналізу вібрації — частоти дефектів підшипників, частота зачеплення зубчастих коліс, оцінка інтенсивності вібрації та перетворення одиниць вимірювання

🔵 Калькулятор частоти дефектів підшипників

Швидкий вибір — стандартний підшипник Попередньо задана геометрія відповідає класичним конструкціям SKF/FAG (E-дизайн для NU, ISO/J2 для конусів 30xxx). Кількість тіл кочення відрізняється залежно від виробника й покоління — для критичної діагностики вводьте фактичну геометрію вашого підшипника з його технічного паспорта.

Швидкість вала (об/хв)

Кількість тіл кочення (n)

Діаметр кульки/ролика, Bd (мм)

Ділильний діаметр, Pd (мм)

Кут контакту, α (градуси)

BPFO — Зовнішнє кільце

—

Гц

BPFI — Внутрішнє кільце

—

Гц

BSF — Обертання кульки/ролика

—

Гц

FTF — сепаратор (частота сепаратора)

—

Гц

1× вал = — Гц | Співвідношення BPFO/BPFI: —

📏 Інтенсивність вібрації за ISO 10816 та об/хв↔Гц та GMF

Швидкість вібрації (мм/с RMS)

Клас машини

Добре

B Прийнятно

C Оповіщення

D Небезпека

🔄 Конвертер RPM ↔ Hz

Обороти на хвилину

Частота (Гц)

1× = 25.00 Гц | 2× = 50.00 Гц | 3× = 75.00 Гц | Період = 40.00 РС

⚙️ Частота зачеплення зубців (GMF)

Обороти вала (ведуча шестерня)

Кількість зубів (ведуча шестерня)

Кількість зубів (ведена шестерня) — необов'язково, для передавального числа

Частота зачеплення шестерень (GMF)

—

Гц

2× ГМФ

—

Гц

3× ГМФ

—

Гц

Передавальне число

—

Швидкість обертання ведучого вала

—

Обороти на хвилину

Виявлення несправностей з першого погляду

Кожна механічна несправність залишає характерний "відбиток" у спектрі вібрацій

⚖️

Дисбаланс

1×

Домінуючий пік на швидкості вала. Радіальний. Сила ∝ швидкості². Стабільна фаза.

🔧

Неспіввісність

2× (+ 1×, 3×)

Сильна друга гармоніка. Висока осьова складова. Фазовий зсув 180° по обидва боки муфти.

🔩

Розхитаність

1×, 2×, 3×… n×

"Ліс" гармонік. Може відображати 0,5× субгармоніки.

🔵

Дефект підшипника

BPFO/BPFI/BSF

Несинхронні піки. Бічні смуги при 1×. Підвищення рівня шуму.

⚙️

Несправність шестерні

ГМФ ± 1×

Частота зачеплення шестерень з бічними смугами при швидкості обертання вала.

📊 Повна діагностична довідкова таблиця

Розлом	Основна частота	Гармоніки	Напрямок	Фазова поведінка	Ключова відмінна риса
Статичний дисбаланс	1×	Низький / відсутній	Радіальний (H,V)	Синфазні обидва підшипники	Чиста синусоїда 1×. Сила ∝ швидкість².
Динамічний дисбаланс	1×	Низький / відсутній	Радіальний (H,V)	~180° між підшипниками	1× домінує, фази на підшипниках протилежні (моментний дисбаланс).
Паралельна несоосність	2× (≥ 1×)	1×, 3×	Радіальний	180° по обидва боки муфти	2× часто > 1×. Висока радіальна вібрація на муфті.
Кутова несоосність	1×, 2×	3×	Переважно осьовий	180° по обидва боки муфти (осьовий)	Високий осьовий. Осьовий ≥ 50% радіального.
Розхитаність компонентів	1×, 2×… 10×+	Багато (~10×)	Радіальний	Нестабільний	"Ліс" гармонік. Можливі 0,5× субгармоніки.
Структурна розхитаність	1× або 2×	Трохи більше 2×	Вертикальний	Нестабільний	Сильний вертикальний. Реагує на перевірку болтів.
Зовнішнє кільце (BPFO)	BPFO, 2×BPFO…	Множинні BPFO	Радіальний	Немає даних	Несинхронний. Без 1× бічних смуг.
Внутрішнє кільце (BPFI)	BPFI, 2×BPFI…	Множинні BPFI	Радіальний	Модульовано з частотою 1×	Гармоніки BPFI з бічними смугами ±1×.
Тіло кочення (BSF)	ЧФС, 2×ЧФС…	Множинні BSF	Радіальний	Немає даних	2×BSF часто > 1×BSF. Несинхронний.
Клітка (FTF)	ЧТФ ≈ 0,4×	2,3× ЧТФ	Радіальний	Немає даних	Основна < 1×; гармоніки можуть перевищувати 1×.
Частота зачеплення зубців	ГМП=N×1×	2,3× ГМФ	Радіальний+осьовий	Модульовано з частотою 1×	GMF з бічними смугами. N = teeth.
Електродвигун	2× мережна частота	—	Радіальний	Падіння при вимкненні живлення	100/120 Гц. Миттєвий тест відключення.

Інтерактивна демонстрація спектра FFT — 17 сценаріїв несправностей

Виберіть тип несправності, щоб побачити характерну часову форму сигналу та частотний спектр. Порівняйте закономірності, щоб визначити першопричину.

Базовий рівень

Дисбаланс

Неспіввісність

Розхитаність

Підшипники

Шестерні

Інше

Нормальний робочий стан — низька, стабільна вібрація. Невеликий пік 1× від залишкового дисбалансу. Чистий спектр.

Часова область (форма хвилі)

Частотний спектр (ШПФ)

На цій сторінці

Калькулятори Частоти підшипників Інтенсивність вібрації за стандартом ISO 10816 Конвертер RPM↔Hz Частота зачеплення шестерень Таблиця довідників про несправності Інтерактивна демонстрація швидкого перетворення Фур'є Основи швидкого перетворення Фур'є Вібраційні одиниці Методика вимірювання Фазовий аналіз Дисбаланс (+ спектри) Розцентрування (+ спектри) Послаблення (+ спектри) Дефекти підшипників (+ спектри) Обвідна (демодуляція) Дефекти зубчастих передач (+ спектри) Електричні несправності Проблеми з ремінним приводом Кавітація насоса Масляний вихор / Масляний хлист Таблиця ISO 10816 Моніторинг & тенденції Найчастіші запитання (8 запитань)

Що таке вібраційний аналіз?

Швидка відповідь

Аналіз вібрації – це процес вимірювання та інтерпретації механічних коливань обертових машин для діагностики несправностей без їх розбирання. Використання FFT (Швидке перетворення Фур'є), складний вібраційний сигнал розкладається на окремі частотні складові. Кожен дефект створює характерний спектральний "відбиток": дисбаланс при 1× об/хв, неспіввісність при 2×, розхитаність — у вигляді кількох гармонік, дефекти підшипників — на несинхронних частотах. Balanset-1A виконує як балансування, так і спектральний аналіз в одному портативному приладі.

Кожна обертова машина вібрує. У справній машині вібрація низька і стабільна — це її нормальний «робочий підпис». З розвитком дефектів вібрація змінюється передбачуваними способами. Вимірюючи і аналізуючи ці зміни, ми можемо визначити першопричину, спрогнозувати відмову і запланувати технічне обслуговування до катастрофічної поломки. Це і є основа прогнозне обслуговування.

FFT: Основа спектрального аналізу

Датчик вібрації (акселерометр) перетворює механічні коливання на електричний сигнал. Відображений у часі, це — часова форма сигналу — складна, на перший погляд хаотична крива за наявності кількох несправностей. ШПФ (швидке перетворення Фур'є) розкладає цей складний сигнал на окремі синусоїдальні компоненти, кожен з яких має свою частоту та амплітуду.

Уявіть FFT як призму, що розкладає біле світло на веселку. Складна форма хвилі — це "біле світло" — FFT виявляє окремі "кольори" (частоти), приховані всередині. Результатом є спектр вібрації — основний діагностичний інструмент.

Частота обертання

f₁ₓ = об/хв / 60 (Гц)

1× = частота обертання вала — еталонна для всього спектрального аналізу

Ключові параметри спектру

Частота (вісь X, Гц): Як часто виникають коливання. Безпосередньо пов'язано з джерелом. 1× = швидкість обертання вала. 2× = подвоєна швидкість обертання вала.
Амплітуда (вісь Y, мм/с RMS): Інтенсивність вібрації на кожній частоті. Вищі піки = більше енергії = серйозніший стан.
Гармоніки: Цілі кратні основній частоті: 2× (2-га), 3× (3-тя), 4× тощо. Їхня наявність та відносна висота несуть діагностичну інформацію.
Фаза (°): Фазове співвідношення в різних точках вимірювання. Важливо для розрізнення дисбалансу (синфазного) від неспіввісності (180°).

Одиниці вимірювання вібрації: переміщення, швидкість, прискорення

Вібрацію можна вимірювати як три різні фізичні параметри. Кожен акцентує різні діапазони частот, що робить їх придатними для різних діагностичних завдань. Розуміння того, коли який параметр використовувати, є основою ефективного аналізу.

📏 Переміщення

мкм (від піку до піку) або міл

Найкращий асортимент: 1–100 Гц

Вимірює, як далеко рухається поверхня. Акцентує низькі частоти — ідеально для тихохідних машин, аналізу орбіти вала та безконтактних датчиків на підшипниках ковзання. 1 mil = 25,4 мкм.

📈 Швидкість

мм/с (RMS)

Найкращий асортимент: 10-1000 Гц

Вимірює, як швидко поверхня рухається. стандартний параметр для загального моніторингу машин згідно з ISO 10816. Рівна частотна характеристика надає однакову вагу більшості типів несправностей. Balanset-1A вимірює середньоквадратичне значення (RMS) у мм/с.

💥 Прискорення

м/с² або g (RMS/пік)

Найкращий асортимент: 500 Гц – 20 кГц

Вимірює сила вібрації. Акцентує високі частоти — ідеально для ранніх дефектів підшипників, зачеплення зубчастих передач та ударів. 1 g = 9,80665 м/с². Використовується для аналізу обвідної/демодуляції.

Коли використовувати кожен параметр

Параметр	Одиниця	Діапазон частот	Найкраще для	Стандарти
Зміщення	мкм pk-pk	1–100 Гц	Повільні машини (< 600 об/хв), орбіта вала, датчики близькості, підшипники ковзання (довідково — не вимірюється «Balanset-1A»)	ISO 7919 (вібрація вала)
Швидкість	мм/с RMS	10-1000 Гц	Загальний моніторинг машин — дисбаланс, несоосність, розхитаність. Параметр за замовчуванням. Власний (і єдиний) параметр приладу «Balanset-1A».	ISO 10816, ISO 20816
Прискорення	g або м/с² RMS	500 Гц – 20 кГц	Ранні дефекти підшипників, зачеплення зубчастих коліс, удари, високошвидкісні механізми (довідково — не вимірюється «Balanset-1A»)	ISO 15242 (вібрація підшипників)

Перетворення на одній частоті

v = 2πf · d | a = 2πf · v = (2πf)² · d

d = переміщення (м), v = швидкість (м/с), a = прискорення (м/с²), f = частота (Гц). Усі величини мають використовувати одну й ту саму конвенцію амплітуди (усі пікові, усі розмах, або всі RMS) — змішування розмаху переміщення зі швидкістю RMS вносить похибку ~2,8×.

💡 Емпіричне правило

Якщо у вас є лише один датчик і один параметр на вибір — виберіть швидкість (мм/с RMS). Він охоплює найширший спектр поширених несправностей з рівною характеристикою. Balanset-1A використовує це як базовий параметр. Додавайте вимірювання прискорення лише тоді, коли вам потрібно виявити дефекти підшипників або шестерень на ранній стадії на високих частотах.

Методика вимірювання з Balanset-1A

📋 Специфікація вимірювань «Balanset-1A»

«Balanset-1A» вимірює швидкість вібрації, мм/с RMS (0,2–80 мм/с). Діапазон вимірювання: 5-1000 Гц; датчик має рівну характеристику в межах ±10 % до ~550 Гц, вище цього застосовується лише екранна компенсація спаду. Екранний спектр (налаштування "Spectrum, Hz") сягає 8 kHz — це діапазон відображення, а не заява про точність вимірювання. Немає режимів переміщення чи прискорення, а також обвідної/демодуляції — розділи про прискорення, аналіз обвідної та кавітацію нижче є довідковим матеріалом.

Розміщення датчика

Якість діагностики повністю залежить від якості вимірювання. Вібраційні сили передаються через підшипники, тому датчики повинні бути встановлені на корпусах підшипників — якомога ближче до підшипника, на несучій конструкції (не на кришках чи ребрах охолодження).

Підготовка поверхні: Чиста, рівна, без відшаровування фарби. Магнітна основа повинна щільно прилягати до поверхні.
Радіально горизонтальний (H): Перпендикулярно до вала, горизонтальна площина. Часто найвища амплітуда.
Радіально вертикальний (V): Перпендикулярно до вала, вертикальна площина.
Осьовий (А): Паралельно валу. Критично важливо для виявлення розцентрування.

💡 Двоканальний діагностичний трюк

Balanset-1A має 2 канали. Для діагностики встановіть обидва датчики на той самий підшипник — один радіально, один осьово. Це дає одночасні радіальний + осьовий спектри, що дозволяє миттєво виявляти перекіс.

Режими Balanset-1A для діагностики

F8 — Charts → вкладка "F5-Spectrum (Hz)": Повне відображення спектра FFT. Основний діагностичний режим. Інші вкладки Charts — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) і F6-Orbit — охоплюють загальну вібрацію, відстеження 1×, гармонічні патерни та орбіту вала.
F5 — Віброметр: Швидка оцінка. Порівняйте V1s (загальне середньоквадратичне значення) з V1o (1×). Якщо V1s ≈ V1o → дисбаланс. Якщо V1s ≫ V1o → інші несправності.
F6 — Reports: Архів вимірювань та HTML-звіти — використовуйте для зберігання базових рівнів.
F9 — Route Inspection: Керовані маршрути вимірювань із зонами тренду за ISO 10816-1 — для регулярних обходів моніторингу.

⚠️ V1s проти V1o — перша діагностична перевірка

Перед балансуванням порівняйте V1s з V1o. Якщо V1s ≫ V1o (наприклад, 8 проти 2 мм/с), більшість вібрацій НЕ викликані дисбалансом. Балансування не вирішить цю проблему — перевірте весь спектр.

Фазовий аналіз — діагностичний диференціатор

Частота підказує вам що вібрує; фаза вам підкаже як. Дві несправності можуть давати ідентичні спектри (в обох переважає 1×) — розрізнити їх може лише аналіз фази. Фаза — це кутове співвідношення між вібрацією в різних точках вимірювання, виміряне в градусах (0°–360°).

🧭 Фаза → Довідкова таблиця діагностики

Фазовий зв'язок	Точки вимірювання	Діагностика	Пояснення
0° (синфазний)	Підшипник 1 ↔ Підшипник 2 (радіальний)	Статичний дисбаланс	Обидва підшипники рухаються синхронно — одна важка точка в центрі ротора. Одноплощинна корекція.
~180° (протифазний)	Підшипник 1 ↔ Підшипник 2 (радіальний)	Динамічний (парний) дисбаланс	Підшипники хитаються в протилежних напрямках — дві важкі точки в різних площинах створюють пару хитань. Потрібна корекція в двох площинах.
~90°	Горизонтальний ↔ Вертикальний (той самий підшипник)	Дисбаланс (будь-якого типу)	Нормально для дисбалансу — вектор сили обертається разом з валом, утворюючи ~90° між H та V в одній точці.
~180°	По обидва боки муфти (радіальне)	Паралельна несоосність	Сили муфти розштовхують вали в протилежних радіальних напрямках. Ознака — 180° по муфті при високій 2×-складовій.
~180°	По обидва боки муфти (осьове)	Кутова несоосність	Вали по черзі штовхають/тягнуть осьово. 180° осьовий зсув поперек муфти з високим 1× та 2× є визначальним.
0°	По обидва боки муфти (осьове)	Не є несоосністю	Обидві сторони рухаються в одному осьовому напрямку — ймовірно, теплове розширення, деформація трубопроводу або м'яка опора. Не кутова нецентровка.
Нестабільний / нестійкий	Будь-які сталі точки	Механічна розхитаність	Показники фази хаотично змінюються від вимірювання до вимірювання — це характерно для ударів у розхитаних з'єднаннях. Нестабільна фаза = розхитаність.
Повільне дрейфування	Будь-яка точка з часом	Резонанс або теплові ефекти	Поступовий зсув фаз під час прогріву свідчить про зміну жорсткості конструкції з температурою (теплова несоосність).
Постійний, не 0/180°	Підшипник 1 ↔ Підшипник 2	Комбінований статичний + парний дисбаланс	Фаза між 0° та 180° вказує на поєднання статичних та моментних складових — вимагає двоплощинного балансування.

💡 Вимірювання фази за допомогою Balanset-1A

«Balanset-1A» показує фазу на 1× (показник F1° в режимі віброметра), використовуючи тахометр як опорну точку. Щоб порівняти фазу між двома підшипниками, вимірюйте кожен підшипник в одному напрямку (наприклад, горизонтальному), з тахометром на тій самій опорній мітці. Різниця показників фази виявляє тип дефекту. Спеціальна програма не потрібна — просто відніміть два показники.

Несправність 1: Дисбаланс

Причина: Центр мас зміщений від осі обертання. Виробничі допуски, накопичення відкладень, ерозія, поламана лопать, втрачений вантаж.

Спектр: Домінуючий пік точно на 1× RPM. Дуже низькі гармоніки. Радіальна вібрація. Дисбаланс сила зростає пропорційно швидкості²; амплітуда вібрації зростає зі швидкістю, а точне співвідношення залежить від близькості до резонансу. Фаза стабільна й відтворювана.

Статичний дисбаланс (одноплощинний)

Чистий 1× пік, синусоїдальна форма хвилі. Обидва підшипники синфазні. Одноплощинна корекція.

Статичний дисбаланс — домінантний 1× при 25 Гц (1500 об/хв). Мінімальні гармоніки.

Динамічний дисбаланс (двоплощинний / пара)

Також домінує 1×, але на підшипниках різниця фаз приблизно 180°. Потрібна корекція у двох площинах.

Динамічний дисбаланс — 1× домінантний. Спектр подібний до статичного, але фаза відрізняється в підшипниках.

Дія: Виконайте балансування ротора з Balanset-1A. Допуск класу G на ISO 1940-1.

Несправність 2: Несоосність вала

Причина: Осі з'єднаних валів не збігаються. Можуть бути паралельними (зміщеними) або кутовими (нахиленими), зазвичай і тим, і іншим.

Паралельне розцентрування (радіальне)

Високий 1× та 2× у радіальному напрямку. 2× часто ≥ 1×. Фазовий зсув 180° по обидва боки муфти.

Паралельне розцентрування — радіальний напрямок. Сильне 1× та 2× з незначним 3×.

Кутова несоосність — радіальна

1× і 2× обидві присутні в радіальному напрямку — будь-яка з них може переважати, тому лише радіальний спектр не є остаточним. Вирішує осьове вимірювання.

Кутовий перекіс — радіальний (R). Підвищені і 1×, і 2× (у цьому прикладі 2× > 1×).

Кутова несоосність — осьова

Осьова вібрація ≥ 50 % радіальної, зазвичай переважає 1× з підвищеними 2× і 3×. 180° фаза через муфту в осьовому напрямку. Це ключове відмінне вимірювання.

Кутовий перекіс — осьовий (A). Переважає 1× із сильними 2× і 3× в осьовому напрямку.

Дія: Балансування НЕ допоможе. Зупиніть машину та виконайте центрування валів. Після цього ще раз перевірте вібрацію.

Несправність 3: Механічна розхитаність

Причина: Втрата жорсткості конструкції — ослаблені болти, тріщини у фундаменті, зношені посадкові місця підшипників, надмірні зазори.

Розхитаність компонентів

"Ліс" гармонік — 1×, 2×, 3×, 4×… до 10×+ зі зменшенням амплітуди. Може відображати 0,5× субгармоніки.

Люфт компонента — багато гармонік від 1× до 10×. Зверніть увагу на субгармоніку в діапазоні 0,4–0,5×.

Структурна нещільність

1× та/або 2× домінують. Небагато вищих гармонік. Сильна вертикальна вібрація.

Структурна рихлість — домінують 1× та 2×. Мінімальні вищі гармоніки.

Дія: Перевірте та затягніть монтажні болти. Перевірте фундамент. Завжди перевіряйте ослаблення затягування перед балансування.

Несправність 4: Дефекти підшипника кочення

Причина: Піттинг, відшарування (сколювання), знос доріжок кочення, тіл кочення або сепаратора.

Частоти дефектів підшипника

BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · f_s
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · f_s
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s

n = кількість тіл кочення | Bd = діаметр кульки | Pd = діаметр ділильного кола | α = кут контакту | f_s = об/хв/60

Дефект зовнішнього кільця (BPFO)

Серія піків на BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Немає бічних смуг 1× (стаціонарне кільце). Найпоширеніша несправність підшипника.

Дефект зовнішнього кільця — гармоніки BPFO на несинхронних частотах. Бічні смуги відсутні.

Дефект внутрішнього кільця (BPFI)

Гармоніки BPFI з бічними смугами ±1× (обертове кільце, модуляція зони навантаження). Шаблон бічної смуги є ключовим ідентифікатором.

Дефект внутрішнього кільця — гармоніки BPFI з бічними смугами ±1× (менші піки, що оточують основні піки).

Дефект тіла кочення (BSF)

Гармоніки BSF. 2×BSF часто домінують. Несинхронні. Часто супроводжуються пошкодженням доріжки кочення.

Дефект тіла кочення — гармоніки BSF. Зверніть увагу, що 2×BSF є найвищим значенням (пошкодження двох елементів).

Дефект сепаратора (FTF)

Субсинхронна основна частота (FTF ≈ 0,4× швидкості вала); її гармоніки можуть сягати вище 1×. Низька частота. Часто супроводжує інші пошкодження підшипника.

Дефект сепаратора — основна частота FTF є субсинхронною (нижче 1×); її гармоніки можуть сягати вище 1× швидкості вала.

Прогресування дефекту підшипника (4 стадії)

Етап 1 — Підповерхневий: Ультразвукова зона / зона акустичної емісії (приблизно 20–60 кГц). Не видно на стандартному FFT. Виявляється за енергією піків / обвідною.

Стадія 2 — Ранній дефект: Удари збуджують власні частоти підшипника (приблизно 500–2000 Гц); дискретні частоти дефектів (BPFO, BPFI) з'являються з низькою амплітудою ближче до кінця цього етапу. Balanset-1A надійно виявляє дискретні частоти дефектів (десятки–сотні Гц), починаючи з пізньої стадії 2.

Етап 3 — Прогресуючий: Множинні гармоніки. Розвиваються бічні смуги. Збільшується рівень шуму.

Етап 4 — Запущений: Широкосмуговий шум. Частоти підшипників можуть зникати в шумі. Термінова заміна.

Аналіз обвідної (демодуляції) — раннє виявлення дефектів підшипників

Стандартний спектральний аналіз FFT виявляє дефекти підшипників, починаючи з пізньої стадії 2. До цього удари підшипника занадто слабкі — і мають занадто високу частоту — щоб проявитися вище рівня шуму. Аналіз обвідної (також називається демодуляцією або високочастотним детектуванням, HFD) розширює можливості детектування на набагато ранніші стадії.

Як це працює

Коли елемент кочення стикається з дефектом, він генерує короткий ударний імпульс, який збуджує високочастотні структурні резонанси (зазвичай 5–20 кГц). Ці резонанси короткочасно «дзвенять» при кожному ударі. Аналіз обвідної працює у три етапи:

Смуговий фільтр: Виділіть високочастотну резонансну смугу (наприклад, 5–15 кГц), де лунають удари.
Випрямити та побудувати обвідну: Витягніть шаблон амплітудної модуляції — "огинаючу", що слідує за піками дзвінка.
ШПФ обвідної: Застосуйте FFT до сигналу обвідної. Результат показує частота повторення ударів — що дорівнює частотам дефектів підшипника (BPFO, BPFI, BSF, FTF).

Чому обвідна розпізнається раніше

У необробленому спектрі слабкий удар на частоті BPFO може давати 0,1 мм/с — це непомітно на тлі машинного шуму 2 мм/с. Але той самий удар збуджує резонанс на частоті 8 кГц, де немає іншого джерела вібрації. Після демодуляції картина повторення BPFO чітко проявляється на чистому фоні.

Супутні параметри

Енергія спайку (SE): Загальне вимірювання енергії високочастотного удару. Скалярне значення тренду. Добре підходить для скринінгу «придатний/непридатний».
gSE / HFD / PeakVue: Специфічні для постачальника назви параметрів, отриманих на основі аналізу обвідної. Усі вони базуються на одному принципі.
Огинання прискорення: «Balanset-1A» вимірює у швидкості (мм/с). Для повного обвідного аналізу ідеально підходить спеціалізований аналізатор із входом для прискорення і можливістю смугової фільтрації. Однак FFT «Balanset-1A» все ж може ефективно виявляти дискретні частоти дефектів підшипників у стандартному спектрі швидкості, починаючи з пізньої Стадії 2.

Спектр огинаючої дефекту внутрішнього кільця — гармоніки BPFI чітко проявляються в демодульованому високочастотному сигналі. Порівняйте зі спектром необробленої швидкості, де вони можуть бути приховані в шумі.

Дія: Перевірте змащення. Заплануйте заміну підшипника. Збільште частоту моніторингу.

Несправність 5: Дефекти шестерні

Причина: Зношені, викришені або зламані зубці. Ексцентриситет зубчастого колеса. GMF = кількість зубців × shaft RPM / 60.

Ексцентриситет шестерні

GMF з бічними смугами при ±1× швидкості вала. 1× шестерні також може бути підвищеним.

Ексцентриситет шестерні — GMF при 500 Гц з бічними смугами ±1×. Підвищений 1×.

Знос / пошкодження зубів шестерні

Кілька гармонік GMF із щільними бічними смугами. Інтенсивність зростає зі збільшенням кількості та амплітуди бічних смуг.

Знос шестерень — GMF та 2×GMF з кількома бічними смугами з інтервалом 1×.

Дія: Перевірте масло в коробці передач на наявність металевих частинок. Заплануйте перевірку. Контролюйте тенденцію бічної смуги GMF.

Несправність 6: Електричні несправності (двигуни)

Електромагнітні несправності викликають вібрацію в 2× мережна частота (100 Гц в електромережах 50 Гц, 120 Гц в електромережах 60 Гц). Критичний тест: вібрація зникає миттєво коли відключають електроенергію. Механічні несправності поступово затухають.

Ексцентриситет статора: 2× мережна частота, стабільна амплітуда.
Дефекти стрижнів ротора: Бічні смуги навколо робочої швидкості 1×, розташовані з частотою проходження полюсів (ковзання × кількість полюсів — зазвичай 0,5–2 Гц, тому для їх розділення потрібна висока роздільна здатність за частотою). Також може з'являтися частота проходження стрижнів ротора (кількість стрижнів × швидкість вала) з бічними смугами подвійної частоти мережі.
М'яка нога: Вібрація змінюється, коли окремі ніжки двигуна послаблюються.

Несправність 7: Проблеми з ремінним приводом

Причина: Зношені, неправильно вирівняні або неправильно натягнуті ремені. Ремінні приводи створюють вібрацію в частота проходу ременя, що зазвичай є субсинхронною частотою (нижче 1× швидкість вала), оскільки ремінь довший за довжину кола шківа.

Частота ременя

f_ремінь = (π · D · RPM) / (60 · L)

D = діаметр шківа (м) | L = довжина ременя (м) | RPM = швидкість шківа

Підписи на загальних поясах

Знос/дефект ременя: Піки на частоті ременя (f_ремінь) та його гармоніки (2×, 3×, 4× f_ремінь). Основна частота проявляється нижче 1× швидкості вала — субсинхронний пік є ключовим індикатором; вищі гармоніки можуть сягати вище 1×.
Неправильне вирівнювання ременя: Підвищена осьова вібрація при 1× та 2× швидкості обертання вала. Подібна до несоосності вала, але обмежена машиною з ремінним приводом.
Неправильний натяг: Висока вібрація 1×, яка різко змінюється залежно від регулювання натягу ременя. Надмірно натягнуті ремені збільшують навантаження на підшипник; ослаблені ремені спричиняють ляскання та піки частоти ременя.
Резонанс: Власна частота ременя ("тремтіння" ременя) може збуджуватися, якщо резонанс прольоту ременя збігається з робочою швидкістю. Видно як широкий пік на власній частоті ременя.

Дефект пасової передачі — основна частота паска є субсинхронною; її гармоніки сягають до і вище 1× швидкості вала (25 Гц).

Дія: Перевірте стан ременя, натяг та вирівнювання шківів. Замініть зношені ремені. У разі повторюваних проблем перевірте вирівнювання шківів за допомогою лазерного інструменту або лінійки.

Несправність 8: Кавітація насоса

Причина: Бульбашки пари утворюються та різко захлопуються, коли місцевий тиск падає нижче тиску пари рідини — зазвичай на всмоктуванні насоса. Кожне захлопування бульбашки створює мікроудар. Тисячі захлопувань на секунду генерують характерний широкосмуговий шум.

Спектральна сигнатура

Широкосмугова енергія: На відміну від механічних несправностей (які створюють окремі піки), кавітація утворює підвищений, нерівномірний шумовий фон, що поширюється в широкій смузі частот — на графіку нижче приблизно від 200 Гц до краю відображуваного діапазону. Спектр виглядає як "горб" або підвищене плато, а не гострі піки.
Випадкові, неперіодичні: Жодних гармонік, жодного зв'язку зі швидкістю обертання вала. Шум схожий на "гравій" або "тріск" — чути навіть без інструментів.
Низькочастотні ефекти: Сильна кавітація також може спричинити нестабільність при 1× та широкосмуговий низькочастотний шум від турбулентності потоку.

Кавітація насоса — широкосмуговий високочастотний шум (підвищений шумовий рівень вище 200 Гц). Відсутність окремих піків — на відміну від дефектів підшипників, які проявляються на певних частотах.

Дія: Підвищте тиск на всмоктуванні (опустіть насос, відкрийте всмоктувальний клапан, зменште втрати у всмоктувальному трубопроводі). Перевірте NPSH_{доступний} проти NPSH_{потрібна}. Зменште швидкість насоса, якщо можливо. Кавітація спричиняє швидке пошкодження внаслідок ерозії — не ігноруйте це.

Несправність 9: Масляний вихор & масляне бичування (підшипники ковзання)

Причина: Нестабільність масляної плівки в підшипниках ковзання (втулкових). Клин масляної плівки змушує вал обертатися по орбіті в межах зазору підшипника на субсинхронній частоті. Це відрізняється від дефектів підшипників кочення й виникає лише в підшипниках ковзання. Відображення орбіти вала — F8 — Charts → вкладка F6-Orbit на Balanset-1A — це класичний спосіб спостерігати за поведінкою підшипника ковзання.

Олійний вихор

Частота: Приблизно від 0,42× до 0,48× частота обертання вала (часто наводиться як ~0,43×). Це субсинхронний пік, що відстежує частоту обертання вала — якщо RPM зростає, частота прецесії пропорційно зростає.
Спектр: Один пік ~0,43×, який зміщується зі швидкістю. Амплітуда може бути помірною.
Стан: Попередник масляного хлиста. Зазвичай не є негайно руйнівним, але вказує на нестабільність.

Олійний віник

Частота: Фіксується на першій критичній швидкості ротора власна частота (критична швидкість). На відміну від виру, він НЕ відстежує швидкість вала — частота залишається постійною при зміні обертів.
Спектр: Великий субсинхронний пік на першій критичній швидкості ротора. Амплітуда може бути дуже високою — руйнівною.
Стан: Небезпечно. Потрібні негайні дії. Може призвести до виходу підшипника з ладу та пошкодження вала.

Масляний вихор — субсинхронний пік при ~0.43× швидкості обертання вала (≈ 10.7 Hz для 1500 RPM). Відрізняється від механічної розхитаності на 0.5×.

⚠️ Масляний вихор проти слабини — як розрізнити

Обидва створюють субсинхронні піки, але: Масляний вихор перебуває на позначці ~0,42–0,48× (це не точний напівпорядок), тоді як розхитування створює піки точно на 0,5×, 1,5×, 2,5× — точні напівпорядкові дробові частоти. Обидва слідують за зміною швидкості вала; той, що не швидкість відстеження становить масляне биття, яка фіксується на першій критичній частоті ротора. Масляний вихор виникає лише в підшипниках ковзання — якщо машина має підшипники кочення, це не може бути масляним вихором.

Дія: Для масляного вихору: перевірте зазор у підшипнику, в'язкість оливи та навантаження. Збільште навантаження на підшипник або змініть в'язкість оливи. Для масляного бичування: негайно зменшіть швидкість нижче критичного порогу. Зверніться до спеціаліста з динаміки ротора.

ISO 10816 Рівень вібрації — таблиця класифікації

ISO 10816-1 (загальна частина серії ISO 10816, замінена ISO 20816, але досі широко застосовується як довідник) визначає зони інтенсивності вібрації для чотирьох класів машин. Вібрація вимірюється як швидкість у мм/с RMS на корпусах підшипників. У таблиці нижче наведено всі межі зон для всіх чотирьох класів — використовуйте її як швидкий довідник при оцінці вимірювань. Зверніть увагу, що ISO 10816-3 (нині ISO 20816-3), який охоплює промислові машини потужністю понад 15 кВт, що працюють на швидкості 120–15 000 об/хв, використовує іншу схему — дві групи машин із класами жорстких або гнучких опор — а не показані тут класи I–IV.

📋 Зони жорсткості вібрації ISO 10816-1 — Класи машин I–IV (mm/s RMS)

Клас машини	Зона А Добре.	Зона Б Прийнятно	Зона С Сповіщення	Зона Д Небезпека
Клас I Малі машини ≤ 15 кВт (насоси, вентилятори, компресори)	≤ 0,71	0,71 – 1,8	1,8 – 4,5	> 4,5
Клас II Середні машини 15–75 кВт (без спеціального фундаменту)	≤ 1,12	1.12 – 2.8	2.8 - 7.1	> 7.1
Клас III Великі машини > 75 кВт (жорсткий фундамент)	≤ 1,8	1,8 – 4,5	4.5 – 11.2	> 11.2
Клас IV Великі машини > 75 кВт (гнучкий фундамент, наприклад, сталевий каркас)	≤ 2.8	2.8 - 7.1	7.1 – 18	> 18

📌 Як користуватися цією таблицею

Крок 1: Визначте клас вашої машини за потужністю та типом фундаменту.
Крок 2: Виміряйте загальну швидкість вібрації (мм/с RMS) на кожному корпусі підшипника в радіальному напрямку.
Крок 3: Знайдіть зону. Зона А = щойно введений в експлуатацію або відмінний. Зона Б = необмежена довгострокова експлуатація. Зона С = прийнятно лише протягом обмежених періодів — планове технічне обслуговування. Зона Д = відбувається пошкодження — зупиніть машину якомога швидше.

Пам'ятай: тенденції важливіші за абсолютні значення. Машина, що працює на 2,4 мм/с (зона B для класу II), яка раніше мала 1,2 мм/с, подвоїла показник — дослідіть причину, навіть якщо це все ще "прийнятно". Режим віброметра Balanset-1A (F5) відображає загальну швидкість V1s для миттєвої оцінки зони.

⚠️ ISO 10816 проти ISO 20816

Стандарт ISO 10816 був формально замінений стандартом ISO 20816 (опублікованим у 2016–2022 роках). Межі зон залишаються подібними для більшості типів машин, але ISO 20816 додає критерії оцінки переміщення та розширює перелік частин стандарту для окремих типів машин. На практиці значення ISO 10816 залишаються галузевим стандартним орієнтиром. І Balanset-1A, і більшість промислових програм моніторингу вібрації досі використовують зони ISO 10816.

Від вимірювання до моніторингу

Аналіз трендів

Один спектр – це знімок. Сила вібраційного аналізу полягає в аналіз тенденцій — відстеження змін з часом.

Встановіть базовий рівень: Виміряйте нове або відомо справне обладнання. Збережіть спектри — Balanset-1A F6 — Reports архів зберігає результати вимірювань та HTML-звіти.
Встановіть інтервали: Критично: щотижня. Стандартно: щомісяця. Допоміжно: щокварталу.
Забезпечити повторюваність: Ті самі точки, ті самі напрямки, ті самі умови експлуатації.
Відстеження змін: Двократне збільшення від базового рівня є значним, навіть якщо воно знаходиться в зоні ISO A.
Використовуйте маршрути вимірювання: Приладу «Balanset-1A» F9 — Route Inspection спрямовує повторювані обходи вимірювань і відстежує тенденції показників відносно зон ISO 10816-1.

Алгоритм прийняття рішень

Отримайте якісний спектр (діаграми F8, радіальні + аксіальні).
Визначте найвищий пік — це домінуюча проблема.
Збіг за типом несправності:
- 1× домінує → Дисбаланс → Балансування за допомогою Balanset-1A.
- 2× домінує + висока осьова → Несоосність → Вирівняти вали.
- Багато гармонік → Ослаблення → Перевірте та затягніть.
- Несинхронні піки → Підшипник → План заміни.
- GMF + бічні смуги → Шестерня → Перевірити оливу, оглянути коробку передач.
Спочатку усуньте домінантну несправність — вторинні симптоми часто зникають.

← Назад до рішень

Часті запитання — Аналіз вібрацій

▸ Що таке вібраційний аналіз?

Процес вимірювання та інтерпретації механічних коливань для діагностики несправностей машин без їх розбирання. Швидке перетворення Фур'є (FFT) розкладає складні вібрації на частотні складові. Кожна несправність створює характерний спектральний "відбиток" — дисбаланс при 1× об/хв, перекіс при 2×, розхитаність у вигляді кількох гармонік, дефекти підшипників на несинхронних частотах.

▸ Як відрізнити дисбаланс від несоосності?

Дисбаланс: домінуючий пік 1×, радіальний, стабільна фаза, амплітуда зростає зі швидкістю (сила ∝ швидкості²). Нерівність: значне 2× (часто ≥ 1×), висока осьова вібрація, зсув фаз 180° на муфті.

▸ Які частоти дефектів підшипників?

Частоти, що виникають, коли тіла кочення перекочуються через дефекти. BPFO = зовнішнє кільце підшипника, BPFI = внутрішнє кільце підшипника, BSF = кулька/ролик, FTF = сепаратор. Вони НЕ є цілочисельними кратними частоти обертання вала. Скористайтеся наведеним вище калькулятором частот підшипника.

▸ Який рівень вібрації вважається хорошим?

ISO 10816-1 зони для класу II (15–75 кВт): A < 1,12, B < 2,8, C < 7,1, D > 7,1 мм/с RMS. Тенденції важливіші — збільшення вдвічі порівняно з базовим рівнем є значущим навіть у зоні A.

▸ Чи може Balanset-1A виконувати аналіз вібрації?

Так. 2-канальний спектральний аналізатор FFT (F8 — Charts, вкладка "F5-Spectrum (Hz)"), віброметр (F5). Встановіть обидва датчики радіально + осьово на одному підшипнику для миттєвого виявлення перекосу.

▸ Часова форма хвилі проти спектру ШПФ?

Форма хвилі показує залежність амплітуди від часу — складно, коли кілька дефектів перекриваються. ШПФ розкладається на окремі частоти (як призма, що розщеплює світло). Кожен пік спектру = одне джерело вібрації.

▸ Як часто слід вимірювати вібрацію?

Критично: щотижня. Стандартно: щомісяця. Допоміжно: щокварталу. Після технічного обслуговування: негайно. Ключовим є послідовність — ті самі точки, напрямки, умови.

▸ Що викликає вібрацію 0,5× (субгармонічну)?

Значна механічна нещільність, масляний вихор у підшипниках ковзання або тріснутий вал. Піки півпорядку (0,5×, 1,5×) виникають внаслідок ударів через кожні два оберти. Серйозний стан — необхідне негайне втручання.

Спочатку діагностуйте, а потім балансуйте

Balanset-1A є одночасно 2-канальним аналізатором вібрації та точним польовим балансиром. Визначте несправність за спектром, потім усуньте її — все одним приладом.

Переглянути обладнання →

Вібраційний аналіз машин – діагностичні спектральні сигнатури поширених несправностей