Hiểu về gia tốc trong phân tích rung động
Gia tốc là tốc độ thay đổi của vận tốc của một vật thể theo thời gian. Trong Phân tích rung động nó là một trong ba thông số đo lõi, định lượng tốc độ thay đổi của vận tốc của một thành phần rung động. Nơi mà sự dịch chuyển cho bạn biết một phần di chuyển bao xa và vận tốc cho bạn biết nó di chuyển nhanh như thế nào, gia tốc thực sự là một thước đo của các lực tác dụng trên phần — điều này làm cho nó cực kỳ nhạy cảm với các sự kiện tần số cao như tác động và những thay đổi đột ngột trong chuyển động.
1. Định nghĩa: Gia tốc rung động là gì?
Về mặt toán học, gia tốc là đạo hàm bậc nhất theo thời gian của vận tốc và đạo hàm bậc hai của độ dời. Đối với một vật rung động hình sin ở tần số f, biên độ gia tốc tỷ lệ với bình phương của tần số đối với độ dời cố định — tăng gấp đôi tần số sẽ làm tăng gấp bốn lần gia tốc. Một sự kiện này giải thích tại sao gia tốc là ngôn ngữ tự nhiên cho các sự kiện nhanh, sắc nét: tần số lỗi càng cao thì nó càng nổi bật trong tín hiệu gia tốc. Đây cũng là lý do tại sao một nhà phân tích chọn gia tốc khi các hiện tượng quan tâm nằm trong vùng kilohertz thay vì gần tốc độ chạy.
2. Tại sao Phép đo Gia tốc Rung động lại Quan trọng?
Đo lường gia tốc là trung tâm của một giám sát tình trạng chương trình vì nó xuất sắc ở việc phát hiện các lỗi mà các thông số nhẹ nhàng hơn có thể bỏ sót. Tầm quan trọng của nó dựa trên một số yếu tố chính:
- Phát hiện lỗi tần số cao: gia tốc vốn nhạy cảm hơn với rung động tần số cao, làm cho nó là thông số lý tưởng cho phát hiện sớm thiệt hại vòng bi lăn, các vấn đề về ăn khớp bánh răng và kích thích luống lưỡi, tất cả đều phát ra năng lượng cao trong phổ.
- Mối quan hệ trực tiếp với lực: theo định luật thứ hai của Newton (Lực = Khối lượng × Gia tốc), gia tốc tỷ lệ trực tiếp với các lực động tại máy. Đọc gia tốc do đó cung cấp một cửa sổ trực tiếp đến các lực lái động lực và Mệt mỏi in components.
- Phạm vi động rộng: các gia tốc kế được sử dụng để nắm bắt nó trải rộng trên một phạm vi rất rộng của tần số và biên độ, làm cho chúng linh hoạt trên nhiều loại máy và tốc độ.
3. Đơn Vị và Phép Đo
Đơn vị chung
Gia tốc rung động thường được biểu thị bằng một trong hai đơn vị:
- g: một đơn vị được tham chiếu đến gia tốc của trọng lực Trái đất, trong đó 1 g ≈ 9,81 m/s². Các g phổ biến vì nó cung cấp một cảm nhận chuẩn hóa, trực quan về mức độ khắc nghiệt một bộ phận bị rung động.
- m/s² (hoặc mm/s²): là đơn vị SI, mét trên giây bình phương, được ưu tiên cho báo cáo và tính toán chính thức.
Điều đáng giá để rõ ràng liệu một con số là đỉnh, đỉnh thực sự hay RMS, vì rung động tương tự có thể được trích dẫn ba cách. Chuyển đổi giữa g, m/s² và các tương đương vận tốc hoặc độ dời ở một tần số nhất định là chính xác những gì của chúng tôi Máy tính gia tốc rung động is for.
How Is It Measured?
Gia tốc hầu như được đo độc quyền bằng một máy đo gia tốc — một cảm biến chuyển đổi lực cơ học của rung động thành tín hiệu điện tương ứng. Cảm biến máy đo gia tốc áp điện là loại phổ biến nhất trong giám sát tình trạng công nghiệp, được ưa chuộng vì độ bền bỏ, độ chính xác và phản ứng tần số rộng, phẳng. Tín hiệu đầu ra có thể được phân tích trực tiếp hoặc thông qua tích hợp, presented as velocity or displacement instead.
4. Các ứng dụng thực tiễn trong chẩn đoán
Trong công tác chẩn đoán hàng ngày, dữ liệu gia tốc xác định các vấn đề cụ thể:
- Bearing faults: các khiếm khuyết vi mô trên vòng, con lăn và bi sinh ra các đột biến tác động tần số cao nhỏ. Các phép đo gia tốc — đặc biệt là kết hợp với phân tích đường bao để giải điều chế chúng — là con đường chính để phát hiện các lỗi này ở giai đoạn sớm nhất, khả tác động nhất, thường bằng cách theo dõi tần số lỗi ổ trục.
- Gearbox analysis: nội dung tần số cao từ ăn khớp răng, cộng với các tác động từ răng bị nứt hoặc hỏng, hiển thị rõ ràng trong phổ gia tốc, thường ngay tại tần số mắt lưới bánh răng và các dải tần phụ của nó.
- Máy móc tốc độ cao: đối với tua-bin và máy nén tốc độ cao, các tần số chủ yếu nằm trong dải mà gia tốc nhạy cảm nhất, vì vậy nó thường là phép đo tổng thể ưa thích.
Tính linh hoạt tương tự này là những gì cho phép một thiết bị hai kênh di động như Balanset-1A đóng vai trò là cả công cụ cân bằng và công cụ chẩn đoán: nó thu thập gia tốc từ các cảm biến của nó, tích hợp thành vận tốc để kiểm tra mức độ nghiêm trọng chống lại Tiêu chuẩn ISO 20816 (thay thế hiện đại cho ISO 10816), và sử dụng các kênh tương tự để đo biên độ 1× và pha để cân bằng trực tiếp.
5. Mối quan hệ giữa vận tốc và độ dịch chuyển
Độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc được liên kết toán học bằng tích phân và đạo hàm. Đối với rung động sin đơn giản, vận tốc là tích phân của gia tốc và độ dịch chuyển là tích phân của vận tốc; ngược lại, sự khác biệt di theo hướng khác. Kết quả thực tế là, với cùng một mức năng lượng rung động, biên độ gia tốc tự nhiên lớn nhất ở tần số cao trong khi biên độ chuyển vị chiếm ưu thế ở tần số thấp — với vận tốc nằm giữa và duy trì tương đối bằng phẳng trên dải tần số giữa. Đó chính xác là lý do tại sao các chuyên gia chọn tham số phù hợp nhất với dải tần số của lỗi dự kiến: chuyển vị cho chuyển động trục chậm, vận tốc cho tình trạng sức khỏe chung của máy móc, và gia tốc cho các sự kiện nhanh chóng, được điều khiển bởi lực của vòng bi và bánh răng.
