Розуміння бічних смуг у вібраційному аналізі

Визначення: Що таке бічні смуги?

Бічні смуги – це невеликі частотні піки, що з'являються в спектрі FFT через рівні інтервали по обидва боки від більшої центральної частоти, відомої як несуча частотаНаявність бічних смуг є вирішальною ознакою модуляція—стан, коли одна частота «накладається» на іншу. Відстань між бічними смугами дорівнює частоті модулюючого сигналу. Бічні смуги є одним із найпотужніших та найвизначніших діагностичних інструментів у вібраційному аналізі, особливо для виявлення несправностей редукторів та підшипників.

Як генеруються бічні смуги?

Бічні смуги створюються, коли амплітуда первинного вібраційного сигналу (носійної) з часом змінюється другим, повільнішим сигналом (модулятором). Класичним прикладом є несправний зуб шестерні:

• У "The Частота зачеплення шестерень (GMF) – несуча частота. Це висока частота, що генерується нормальним зачепленням зубів шестерні.
• Один тріснутий зуб на цій шестерні створить удар, що виникає один раз за оберт. Цей удар модулює або змінює амплітуду сигналу GMF щоразу, коли несправний зуб входить у зачеплення.
• У "The швидкість обертання шестерні - це модулююча частота.

Результатом у спектрі FFT є великий пік на GMF (носійській частоті) з меншими піками бічної смуги з обох боків, розташованими на відстані швидкості обертання шестерні. Ця закономірність остаточно доводить, що несправність існує та розташована на цій конкретній шестерні.

Формула така: Частота бічної смуги = Несуча частота ± (n × Модулююча частота), де n=1, 2, 3…

Ключові застосування в діагностиці машин

1. Діагностика коробки передач

Це основне застосування для аналізу бічних смуг.

• Бічні смуги навколо GMF: Якщо навколо точки обертання шестерні з'являються бічні смуги, розташовані на відстані один від одного на швидкості її обертання, це вказує на несправність цієї шестерні (наприклад, тріснутий зуб, зношений зуб або ексцентриситет).
• Бічні смуги навколо гармонік GMF: Серйозні розломи часто генерують бічні смуги навколо GMF 2x та 3x.
• Частота полювання за зубами: У складних зубчастих передачах специфічні нецілочисельні бічні смуги можуть точно визначити несправності, які виникають лише тоді, коли два певні зубці на різних шестернях стикаються.

2. Діагностика підшипників кочення

Бічні смуги також критично важливі для підтвердження несправностей підшипника, особливо дефектів внутрішнього кільця.

• Дефект на внутрішня гонка обертається, і коли він рухається в зону навантаження підшипника та поза нею, амплітуда створюваних ним ударів змінюватиметься.
• Це викликає амплітудну модуляцію частоти розлому внутрішнього кільця (BPFI).
• Отриманий спектр показує пік на BPFI з бічні смуги розташовані на відстані 1x від швидкості обертання валаСпостереження за цією закономірністю є дуже достовірним показником дефекту внутрішньої раси.

3. Діагностика електродвигуна

Проблеми зі стрижнями ротора в асинхронному двигуні змінного струму можуть призвести до появи бічних смуг навколо піку швидкості роботи 1x. Ці бічні смуги розташовані на відстані частота проходження полюса, що дорівнює частоті ковзання двигуна, помноженій на кількість полюсів двигуна.

Аналізні міркування

Для ефективного використання аналізу бічних смуг необхідні високоякісні дані:

• Висока роздільна здатність: Для чіткого бачення піків бічних смуг та точного вимірювання відстані між ними потрібен швидкий перетворення Фур'є з високою роздільною здатністю (наприклад, 3200 або 6400 ліній). При низькій роздільній здатності бічні смуги будуть «розмазані» разом з піком несучої.

– Тренди: Кількість та амплітуда бічних смуг є добрим показником серйозності розлому. Зі збільшенням розлому з'являється більше бічних смуг, а їхня амплітуда збільшується.

• Швидке перетворення Фур'є масштабування: Ця функція аналізатора даних дозволяє аналітику «збільшити» певний діапазон частот з дуже високою роздільною здатністю, щоб підтвердити наявність та інтервал між бічними смугами.

Коли аналітик виявляє чітку картину бічної смуги, це підвищує рівень впевненості в діагнозі несправності з «можливої» до «дуже ймовірної».

← Назад до головного індексу