Аналіз вібрацій є ключовим методом діагностики технічного стану машин. Різні несправності машин створюють характерні закономірності в частотному спектрі вібрацій. Досліджуючи частотний спектр вібрацій машин (зазвичай за допомогою FFT-аналізу), можна визначити конкретні типи дефектів. Нижче в таблицях представлені поширені категорії дефектів (дисбаланс, перекіс, ослаблення кріплення, дефекти підшипників, несправності шестерень). У кожній таблиці наведено підтипи несправностей, описуючи їх типовий спектр вібрацій, спостережувані спектральні компоненти, ключові ідентифікаційні ознаки та ілюстративний графік спектру (вбудований як SVG). Усі частотні посилання використовують значення, кратні швидкості обертання (наприклад, «1×» = частота один раз за оберт).
Дисбаланс
| Тип дефекту | Опис спектру | Короткий опис спектральних компонентів | Ключова особливість | SVG-графіка |
|---|---|---|---|---|
| Статичний дисбаланс (Одна площина) | У спектрі домінує один пік на основній швидкості обертання (1× об/хв):. Вібрація синусоїдальна, з мінімальною енергією на інших частотах. | В основному сильна складова обертальної частоти 1×. Мало або взагалі немає вищих гармонік (чистий тон 1×):. | Велика амплітуда 1× у всіх радіальних напрямках: вібрація в обох підшипниках синфазна (різниці фаз між двома кінцями немає):. Часто спостерігається зсув фаз приблизно на 90° між горизонтальними та вертикальними вимірюваннями в одному й тому ж підшипнику:. | |
| Динамічний дисбаланс (Двоплощинний/Пара) | Спектр також демонструє домінуючий пік частоти один раз за оберт (1×), подібний до статичного дисбалансу. Вібрація відповідає швидкості обертання, без значного високочастотного вмісту, якщо єдиною проблемою є дисбаланс. | Домінантна складова 1× RPM (часто з «гойданням» або хитанням ротора): Вищі гармоніки зазвичай відсутні, якщо немає інших несправностей. | 1× вібрація на кожному підшипнику поза фазою – між вібрацією на двох кінцях ротора існує різниця фаз приблизно 180° (що вказує на парний дисбаланс). Сильний пік 1× з цим фазовим співвідношенням є ознакою динамічного дисбалансу. |
Нерівність
| Тип дефекту | Опис спектру | Короткий опис спектральних компонентів | Ключова особливість | SVG-графіка |
|---|---|---|---|---|
| Паралельне зміщення (Зміщені вали) | Спектр коливань демонструє підвищену енергію на основній частоті (1×) та її гармоніках 2× та 3× швидкості обертання, особливо в радіальному напрямку. Як правило, домінує компонент 1× з присутнім перекісом, що супроводжується помітним компонентом 2×. | Містить значні піки на частотах обертання вала 1×, 2× та 3×. Вони з'являються переважно при вимірюваннях радіальної вібрації (перпендикулярно до вала):. | Показовими є високі 1× та 2× вібрації в радіальному напрямку. Часто спостерігається різниця фаз 180° між вимірюваннями радіальної вібрації на протилежних сторонах муфти, що відрізняє її від чистого дисбалансу. | |
| Кутове зміщення (Похилі вали) | Частотний спектр демонструє сильні гармоніки швидкості вала, зокрема, помітну складову швидкості обертання 2× на додаток до 1×: при 1× з'являється вібрація 2× (а часто 3×), при цьому значною є осьова (уздовж вала) вібрація. | Помітні піки при швидкості руху 1× та 2× (а іноді й 3×): Компонент 2× часто такий самий великий або більший за 1×. Ці частоти яскраво виражені в спектрі осьових коливань (вздовж осі машини): | Відносно висока амплітуда другої гармоніки (2×) порівняно з 1× у поєднанні із сильною осьовою вібрацією. Осьові вимірювання з обох боків муфти зміщені по фазі на 180°, що є ознакою кутового зміщення. |
Розхитність
| Тип дефекту | Опис спектру | Короткий опис спектральних компонентів | Ключова особливість | SVG-графіка |
|---|---|---|---|---|
| Механічна розхитаність (Нещільне кріплення компонентів) | Спектр багатий на гармоніки швидкості бігу. З'являється широкий діапазон цілочисельних чисел, кратних 1× (від 1× до високих порядків, таких як ~10×), зі значними амплітудами. У запущених випадках також можуть з'являтися субгармоніки (наприклад, 0,5×). | Домінують кілька гармонік швидкості бігу (1×, 2×, 3× … приблизно до 10×). Іноді через повторювані удари можуть бути присутніми дробові (півпорядкові) частотні складові на рівні 1/2×, 3/2× тощо. | Характерний «гармонійний ряд» піків у спектрі – численні рівновіддалені піки на цілочисельних кратних частоті обертання. Це вказує на нещільно закріплені або неправильно встановлені деталі, що спричиняють повторювані удари. Наявність багатьох гармонік (і, можливо, субгармонік півпорядку) є ключовою ознакою. | |
| Структурна нещільність (Нещільне кріплення основи/монтажу) | У спектрі вібрацій часто переважає швидкість, що в один або два рази перевищує швидкість обертання. Зазвичай у спектрі з'являється пік при 1× об/хв та/або пік при 2× об/хв. Вищі гармоніки, що перевищують 2×, зазвичай мають значно нижчу амплітуду порівняно з цими фундаментальними гармоніками. | В основному показує частотні складові при 1× та 2× швидкості обертання вала. Інші гармоніки (3×, 4× тощо) зазвичай відсутні або є незначними. Складова 1× або 2× може переважати залежно від характеру нещільності (наприклад, один удар на оберт або два удари на оберт). | Помітно високий пік 1× або 2× (або обидва) відносно решти спектру, що вказує на нещільне кріплення опор або конструкції. Часто вібрація сильніша у вертикальному напрямку, якщо машина нещільно встановлена. Один або два домінантні піки низького порядку з невеликою кількістю вищих гармонік характерні для нещільного кріплення конструкції або фундаменту. |
Дефекти підшипників
| Тип дефекту | Опис спектру | Короткий опис спектральних компонентів | Ключова особливість | SVG-графіка |
|---|---|---|---|---|
| Дефект зовнішньої обойми | Спектр вібрацій демонструє серію піків, що відповідають частоті дефекту зовнішнього кільця та його гармонікам. Ці піки зазвичай знаходяться на вищих частотах (не цілочисельних кратних обертання вала) та вказують на кожен раз, коли елемент кочення проходить над дефектом зовнішнього кільця. | Присутні кілька гармонік частоти кульового проходу зовнішнього кільця (BPFO). Зазвичай у спектрі можна спостерігати 8–10 гармонік BPFO для вираженого дефекту зовнішнього кільця. Відстань між цими піками дорівнює BPFO (характеристичній частоті, що визначається геометрією підшипника та швидкістю). | Характерною ознакою є чіткий ланцюжок піків на BPFO та його послідовних гармоніках. Наявність численних рівномірно розташованих високочастотних піків (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO тощо) чітко вказує на дефект підшипника зовнішнього кільця. | |
| Дефект внутрішньої обойми | Спектр розлому внутрішнього кільця демонструє кілька помітних піків на частоті розлому внутрішнього кільця та його гармоніках. Крім того, кожен з цих піків частоти розлому зазвичай супроводжується піками бічної смуги, розташованими на частоті швидкості руху (1×). | Містить кілька гармонік частоти кульового проходу внутрішньої обойми (BPFI), часто порядку 8–10 гармонік. Характерно, що ці піки BPFI модулюються бічними смугами на рівні ±1× об/хв, тобто поруч із кожною гармонікою BPFI з'являються менші бічні піки, відокремлені від основного піку на величину, що дорівнює частоті обертання вала. | Ознакою є наявність гармонік частоти дефекту внутрішнього кільця (BPFI) з бічними смугами. Бічні смуги, розташовані на відстані швидкості вала навколо гармонік BPFI, вказують на те, що дефект внутрішнього кільця навантажується один раз за оберт, що підтверджує проблему з внутрішнім кільцем, а не із зовнішнім кільцем. | |
| Дефект кочіння (Кулька/Ролик) | Дефект елемента кочення (кульки або ролика) викликає вібрацію на частоті обертання елемента кочення та його гармоніках. Спектр покаже серію піків, які не є цілочисельними кратними швидкості валу, а радше кратними частоті обертання кульки/ролика (ЧОРО). Один з цих гармонічних піків часто значно більший за інші, що відображає кількість пошкоджених елементів кочення. | З'являться піки на основній частоті дефекту елемента кочення (BSF) та її гармоніках. Наприклад, BSF, 2×BSF, 3×BSF тощо. Примітно, що амплітудна картина цих піків може вказувати на кількість пошкоджених елементів – наприклад, якщо друга гармоніка найбільша, це може свідчити про те, що дві кулі/ролики мають відколи. Часто це супроводжується певною вібрацією на частотах дефекту кочення, оскільки пошкодження елемента кочення зазвичай призводить також до пошкодження кочення. | Наявність серії піків, розташованих на відстані BSF (частота обертання елемента підшипника), а не частота обертання вала, вказує на дефект елемента кочення. Особливо висока амплітуда N-ї гармоніки BSF часто означає, що N елементів пошкоджено (наприклад, дуже високий пік 2×BSF може вказувати на дві кулі з дефектами). | |
| Дефект клітки (Клітка підшипника / FTF) | Дефект сепаратора (оболонки) в підшипнику кочення призводить до вібрації на частоті обертання оболонки – основній частоті обертання (FTF) – та її гармоніках. Ці частоти зазвичай є субсинхронними (нижче швидкості обертання вала). Спектр показуватиме піки на FTF, 2×FTF, 3×FTF тощо, а часто й деяку взаємодію з частотами інших підшипників через модуляцію. | Низькочастотні піки, що відповідають частоті обертання клітки (ЧОО) та її цілочисельним кратним. Наприклад, якщо ЧОО ≈ 0,4× швидкість вала, можна побачити піки приблизно на ~0,4×, ~0,8×, ~1,2× тощо. У багатьох випадках дефект клітки співіснує з дефектами перегонів, тому ЧОО може модулювати сигнали дефектів перегонів, створюючи сумарні/різницеві частоти (бічні смуги навколо частот перегонів). | Один або декілька субгармонікальних піків (нижче 1×), що збігаються зі швидкістю обертання обойми підшипника (ШОО), свідчать про проблему з обоймою. Це часто з'являється разом з іншими ознаками несправності підшипника. Ключовою ознакою є наявність ШОО та її гармонік у спектрі, що є рідкістю, якщо тільки обіймач не виходить з ладу. |
Несправності шестерні
| Тип дефекту | Опис спектру | Короткий опис спектральних компонентів | Ключова особливість | SVG-графіка |
|---|---|---|---|---|
| Ексцентриситет шестерні / Вигнутий вал | Ця несправність спричиняє модуляцію вібрації зубчастого зачеплення. У спектрі пік частоти зубчастого зачеплення (GMF) оточений піками бічної смуги, розташованими на частоті обертання вала шестерні (1× обертів шестерні за хвилину). Часто власна вібрація шестерні, що дорівнює 1× швидкості обертання, також підвищена через ефект ексцентриситету, подібний до дисбалансу. | Помітне збільшення амплітуди на частоті зачеплення шестерні та її нижчих гармоніках (наприклад, 1×, 2×, 3× GMF). Чіткі бічні смуги з'являються навколо GMF (а іноді й навколо її гармонік) з інтервалами, що дорівнюють 1× швидкості обертання відповідної шестерні. Наявність цих бічних смуг вказує на амплітудну модуляцію частоти зачеплення обертанням шестерні. | Характерною рисою є частота зачеплення шестерні з яскраво вираженими бічними смугами на частоті, що перевищує 1× зачеплення. Така картина бічних смуг (піки, рівномірно розташовані навколо GMF залежно від швидкості обертання) чітко вказує на ексцентриситет шестерні або вигнутий вал шестерні. Крім того, основна вібрація шестерні (1×) може бути вищою за норму. | |
| Знос або пошкодження зубів шестерні | Дефекти зубців шестерень (такі як зношені або поламані зубці) призводять до збільшення вібрації на частоті зачеплення шестерень та її гармоніках. Спектр часто показує кілька піків ГМП (1×ГМП, 2×ГМП тощо) з високою амплітудою. Крім того, навколо цих піків ГМП з'являються численні бічні частоти, розташовані на відстані один від одного з частотою обертання вала. У деяких випадках також можна спостерігати збудження власних частот шестерень (резонансів) з бічними смугами. | Підвищені піки на частоті зачеплення зубчастого колеса (частота зачеплення зубців) та його гармоніках (наприклад, 2×GMF). Навколо кожної основної гармоніки GMF є піки бічних смуг, розділені швидкістю обертання 1×. Кількість та розмір бічних смуг навколо компонентів 1×, 2×, 3× GMF мають тенденцію до збільшення зі ступенем пошкодження зубців. У важких випадках можуть з'являтися додаткові піки, що відповідають резонансним частотам зубчастого колеса (з власними бічними смугами). | Відмінною рисою є численні високоамплітудні гармоніки частоти зачеплення зубчастих передач, що супроводжуються щільними бічними смугами. Це вказує на нерівномірне проходження зубців через знос або поломку зубців. Сильно зношена або пошкоджена шестерня матиме значні бічні смуги (з інтервалами швидкості, що дорівнюють 1 швидкості передачі) навколо піків частоти зачеплення, що відрізняє її від справної шестерні (яка матиме чистіший спектр, зосереджений на GMF). |
UK 
EN 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
EL 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
NB 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
RU 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
VI
0 Коментарі