Hiểu về gia tốc trong phân tích rung động

Định nghĩa: Gia tốc rung động là gì?

Gia tốc là tốc độ thay đổi vận tốc của một vật thể theo thời gian. Trong bối cảnh phân tích rung động, đây là một phép đo cơ bản định lượng tốc độ thay đổi của vận tốc của một bộ phận rung động. Trong khi độ dịch chuyển đo khoảng cách một bộ phận di chuyển và vận tốc đo tốc độ di chuyển của nó, thì gia tốc tập trung vào các lực tác động lên bộ phận, khiến nó đặc biệt nhạy cảm với các sự kiện tần số cao như va chạm và thay đổi chuyển động đột ngột.

Tại sao phép đo gia tốc lại quan trọng?

Đo gia tốc là yếu tố then chốt cho một chương trình giám sát tình trạng toàn diện vì nó có khả năng phát hiện các loại lỗi máy cụ thể mà các phép đo khác có thể bỏ sót. Tầm quan trọng của nó bắt nguồn từ một số yếu tố chính:

• Phát hiện lỗi tần số cao: Gia tốc vốn dĩ nhạy cảm hơn với rung động tần số cao. Điều này khiến nó trở thành thông số lý tưởng để phát hiện các lỗi giai đoạn đầu trong ổ trục con lăn, vấn đề ăn khớp bánh răng và tần số chuyển động của cánh quạt, vì những hiện tượng này thường tạo ra rung động tần số cao.
• Mối quan hệ trực tiếp với lực: Theo định luật thứ hai của Newton (Lực = Khối lượng × Gia tốc), gia tốc tỷ lệ thuận với các lực động tác động lên máy móc. Việc đo gia tốc cung cấp cái nhìn sâu sắc trực tiếp về các lực gây ra ứng suất và mỏi trên các bộ phận.
• Dải động rộng: Máy đo gia tốc, cảm biến được sử dụng để đo gia tốc, có thể bao phủ một phạm vi tần số và biên độ rất rộng, khiến chúng trở nên linh hoạt trong việc theo dõi nhiều loại máy móc khác nhau.

Đơn vị và Đo lường

Đơn vị chung

Gia tốc rung động thường được biểu thị bằng một trong hai đơn vị sau:

• g: Một đơn vị không có đơn vị đo lường, biểu thị gia tốc do trọng lực của Trái Đất gây ra. 1 g bằng khoảng 9,81 m/s². Việc sử dụng 'g' rất phổ biến vì nó cung cấp một thước đo chuẩn hóa và dễ liên hệ về mức độ rung động.
• m/s² (hoặc mm/s²): Đơn vị chuẩn SI cho gia tốc (mét trên giây bình phương).

Nó được đo như thế nào?

Gia tốc hầu như chỉ được đo bằng cách sử dụng máy đo gia tốcĐây là một bộ chuyển đổi chuyển đổi lực cơ học của rung động thành tín hiệu điện tương ứng. Cảm biến gia tốc áp điện là loại phổ biến nhất được sử dụng trong giám sát tình trạng công nghiệp nhờ độ bền, độ chính xác và đáp ứng tần số rộng.

Ứng dụng thực tế trong chẩn đoán

Trong chẩn đoán, dữ liệu gia tốc được sử dụng để xác định các vấn đề cụ thể:

• Lỗi ổ trục: Tác động do các khuyết tật vi mô gây ra trên rãnh ổ trục, con lăn hoặc bi tạo ra các xung nhỏ, tần số cao. Các phép đo gia tốc, đặc biệt khi kết hợp với các kỹ thuật như Phân tích phong bì, là phương pháp chính để phát hiện những lỗi này ở giai đoạn đầu.
• Phân tích hộp số: Rung động tần số cao từ khớp răng bánh răng, cũng như tác động từ răng nứt hoặc vỡ, có thể nhìn thấy rõ ràng trong quang phổ gia tốc.
• Máy móc tốc độ cao: Đối với các thiết bị như tua-bin và máy nén tốc độ cao, gia tốc thường là phép đo độ rung tổng thể được ưu tiên vì tần số chủ yếu nằm trong phạm vi mà gia tốc là thông số nhạy cảm nhất.

Mối quan hệ với vận tốc và độ dịch chuyển

Độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc có mối liên hệ toán học thông qua tích phân và vi phân. Đối với một dao động sin đơn giản:

• Vận tốc là tích phân của gia tốc.
• Độ dịch chuyển là tích phân của vận tốc.

Điều này có nghĩa là với cùng một lượng năng lượng rung động, biên độ gia tốc sẽ tự nhiên cao hơn ở tần số cao, trong khi biên độ dịch chuyển sẽ cao hơn ở tần số thấp. Đây là lý do tại sao các nhà phân tích chọn thông số đo lường phù hợp nhất với dải tần số của lỗi dự kiến.

← Quay lại Mục lục chính