Uskopojasna nasumična vibracija: kako odabrati broj traka. Metode ispitivanja otpornosti mašina, instrumenata i drugih tehničkih proizvoda na mehaničke spoljašnje uticaje

Studije stvarnih vibracija različitih LL su pokazale da su vibracije slučajne funkcije vremena. Njihove statističke karakteristike određuju se obradom realnih vibracionih zapisa. Svrha testova je reprodukcija vibracija na vibracionom stalku sa određenim statističkim karakteristikama na kontrolnim tačkama ispitnog objekta. Budući da se rezultati obrade prirodnih vibracija koriste kao specificirane statističke karakteristike, nasumični testovi vibracija najpreciznije reproduciraju stvarno vibracijsko stanje testnog proizvoda.

Prilikom organiziranja testa nasumičnih vibracija, prihvaćaju se dvije hipoteze:

1) o normalnosti zakona raspodele slučajnih vibracija;

2) o lokalnoj stacionarnosti slučajnih vibracija.

Obrazloženje za prvu hipotezu je da se vibracijsko stanje proizvoda može posmatrati kao superpozicija različitih slučajnih procesa generisanih od strane statistički nezavisnih izvora. Također treba uzeti u obzir da ako se senzor vibracija nalazi na mjestu u strukturi gdje se manifestiraju njegova svojstva filtriranja, tada se zakon distribucije izlaznog signala ovog senzora približava normalnom.

Druga hipoteza pretpostavlja da se statističke karakteristike vibracija mijenjaju prilično sporo tokom vremena. Ovo nam omogućava da pretpostavimo da neke prosječne karakteristike izračunate u određenom vremenskom intervalu daju adekvatan opis vibracionog stanja u tom vremenskom periodu.

Svojstva vibracije kao stacionarnog centralizovanog normalnog procesa u opštem slučaju u potpunosti su određena kovarijansnom matricom ili njenom Fourierovom transformacijom – matricom spektralnih gustoća. U frekvencijskom (skalarnom) slučaju, proces je karakteriziran korelacijskom funkcijom ili spektralnom gustinom. Budući da su strukture koje se ispituju predstavljaju multirezonantne dinamičke sisteme sa izraženim frekvencijsko-selektivnim svojstvima, spektralne karakteristike (intrinzični i međusobni spektri) su najočitije i od presudnog su značaja za inženjera ispitivanja. Režim testiranja nasumičnih vibracija određen je spektralnom gustinom ubrzanja vibracije, kontrolisanom u jednoj tački i u jednom pravcu, ili matricom spektralnih gustoća pri analizi vektorskih vibracija.

Širokopojasni vibracijski testovi obično pokrivaju raspon frekvencija od jedne do dvije decenije. Slučajna uskopojasna vibracija se pobuđuje i proučava u opsegu jedinica ili desetinama herca.

Širokopojasni test nasumičnih vibracija. Širokopojasni slučajni procesi sa datim energetskim spektrom postali su široko rasprostranjeni kao fizički modeli stvarnih vibracionih procesa. Opis modela realnih vibracionih procesa u okviru teorije korelacije omogućava da se okarakteriše ekvivalentnost reprodukovanih i stvarnih vibracija stepenom sličnosti njihovih energetskih spektra. U tom slučaju, putanja reprodukcije vibracija kompleksa za ispitivanje vibracija mora osigurati reprodukciju mehaničkih vibracija sa potrebnim energetskim spektrom u kontrolisanoj tački ili u skupu kontrolisanih tačaka objekta koji se proučava.

Ova metoda ispitivanja uključuje istovremeno pobuđivanje svih rezonantnih frekvencija objekta. Dijagram podešavanja za širokopojasno testiranje nasumičnih vibracija prikazan je na Sl. 2.24.

Ispravna reprodukcija vibracija je sprečena narušavajućim uticajem sredstava za uzbuđivanje vibracija. Stoga je prije testiranja potrebno korigirati ili izravnati amplitudu; frekvencijski odziv vibracionog postolja. Tokom testiranja, stacionarne nasumične vibracije se pobuđuju na kontrolnim tačkama proizvoda. Njihove numeričke karakteristike moraju biti bliske navedenim, koje se određuju na osnovu rezultata ispitivanja u punoj skali.

Metoda širokopojasnog testiranja nasumičnih vibracija omogućava vam da reprodukujete one numeričke karakteristike vibracija radnih uslova koji utiču na pouzdanost proizvoda koji se testira. Kao kriterijum sličnosti uzeta je spektralna gustina vibracionih ubrzanja, jer se sa povećanjem nivoa spektralne gustoće vibracija povećava verovatnoća kvara proizvoda ili poremećaja njegovog načina rada.

Program testiranja je preciziran u obliku grafikona zavisnosti spektralne gustine od frekvencijskih opsega u kojima su obavljena ova merenja. Ovaj program se reproducira pomoću vibracionog stalka na kontrolnoj tački proizvoda pomoću uređaja za oblikovanje energetskog spektra, koji općenito predstavljaju izvor širokopojasnog slučajnog signala ili bijelog šuma i skupa podesivih propusnih filtera.

Test uskopojasnih nasumičnih vibracija. Promjenjivi uskopojasni režim nasumične vibracije je srednji između širokopojasnog nasumične vibracije i promjenjivog modusa sinusoidnog signala. Metoda se zasniva na zamjeni ekscitacije širokopojasne gustoće niskog ubrzanja pobudom uskopojasne gustine visokog ubrzanja koja se polako mijenja u određenom dijelu frekvencijskog opsega.

Kada je pravilno podešena, metoda daje isti broj najvažnijih ubrzanja na datom nivou kao i širokopojasna vibracijska metoda. Da bi se reproducirali uslovi rezonancije i opterećenje uzorka za ispitivanje, uskopojasna vibracija mora imati iste karakteristike kao i širokopojasna vibracija. Također je potrebno da broj promjena predznaka ubrzanja za svako povećanje nivoa napona bude isti.

Ova metoda ima sljedeće prednosti:

1) mogućnost dobijanja značajnih nivoa opterećenja koristeći manje moćnu opremu;

2) mogućnost korišćenja jednostavnije kontrolne opreme i, shodno tome, korišćenja manje kvalifikovanog osoblja.

Glavni zadaci su utvrđivanje zakona promjene prosječne frekvencije tokom vremena i zakona promjene vibracija u zavisnosti od frekvencije. Prilikom utvrđivanja ovih zakona, oni se zasnivaju na ekvivalenciji usko- i širokopojasnih testova slučajnih vibracija. Takva se ekvivalencija, na primjer, utvrđuje u ispitivanjima čvrstoće na zamor, koja zahtijevaju identičnu raspodjelu maksimalnog i minimalnog opterećenja pod usko- i širokopojasnim vibracijama. Identitet se javlja u slučaju kada se prosječna frekvencija f mijenja po logaritamskom zakonu, a srednja kvadratna vrijednost vibracionog ubrzanja proporcionalna je kvadratnom korijenu frekvencije. Radi praktičnosti dodjeljivanja režima testiranja, uvodi se parametar γ, koji se naziva gradijent ubrzanja:

gdje je σ y srednja kvadratna vrijednost vibracijskog preopterećenja (u smislu ubrzanja u jedinicama od g = 9,81 m×s 2) uz uskopojasnu pobudu. Ako σ y mora biti proporcionalan , tada je gradijent ubrzanja u testovima uskopojasnih vibracija konstantna vrijednost.

Vrijeme testiranja za logaritamsku promjenu frekvencije određuje se kao

gdje su f y i f m vrijeme testiranja za usko- i širokopojasne vibracije; p - faktor skale; f in i f i su, respektivno, najviša i najniža frekvencija opsega u kojem se vrši skeniranje. Za reprodukciju uslova širokopojasne vibracije sa ujednačenom spektralnom gustinom S 0 u frekvencijskom opsegu f in i F n (slika 2.25), gradijent ubrzanja se izračunava pomoću formule

gdje je kcf prosječni koeficijent prijenosa vibracijskog sistema;

H 0 (p) - ee prijenosna funkcija.

Iz izraza (2.52) i (2.53) jasno je da je uskopojasni režim ispitivanja vibracijama određen koeficijentima p i q. Koeficijent q može varirati od 1,14 (za jednostavne testove) do 3,3 (za ubrzane testove).

Koeficijent p varira u skladu s tim u rasponu od 0,65 - 0,025.

Na sl. Slika 2.25a prikazuje spektralne gustine uskopojasnih i širokopojasnih vibracija. Nagib isprekidane linije (tgα), koji određuje brzinu povećanja spektralne gustine kako se mijenja prosječna frekvencija f, jednak je kvadratu gradijenta ubrzanja.

Važna karakteristika ovakvih testova je mogućnost automatske kontrole nivoa vibracionih opterećenja (slika 2.25.6).

Uskopojasni slučajni proces sa centralnom frekvencijom promjenjivom u vremenu / dobiva se korištenjem generatora bijelog šuma i pratećeg filtera, čija se središnja frekvencija mijenja pomoću frekventnog skenera (FSD). Brzina rotacije PSCh-a je podesiva u širokim granicama. RMS vrijednost uskopojasnih vibracija na izlazu vibracijskog sistema se stabilizuje uz pomoć sistema za automatsku kontrolu pojačanja (AGC). Sign nazad! komunikacije, AGC dolazi iz izlaza vibrometrijske opreme (VA).

Povećanje srednje kvadratne vrijednosti signala, proporcionalno konačnom, odgovara na logaritamskoj skali nagibu od 3 dB po oktavi. Stoga se na VA izlazu (prije AGC ulaza) uključuje filter sa prigušenjem od 3 dB po oktavi. Ovo osigurava konstantnost gradijenta ubrzanja pri skeniranju prosječne frekvencije.

OKTAVE I BRZINA PROMJENE FREKVENCIJE

Oktave se koriste za određivanje razlike između dvije frekvencije. Na primjer, razlika između frekvencija od 10 Hz i 500 Hz je 490 Hz. Oktave predstavljaju ovu razliku u logaritamskoj skali.

Gotovo svi smo čuli da se koncept oktave koristi u muzici. Na klaviru, frekvencijska razlika između dvije najbliže note istog imena je tačno oktava. Međunarodna standardna nota za podešavanje muzičkih instrumenata je A, koja ima frekvenciju od 440 Hz. Frekvencija note za jednu oktavu više je 880 Hz, a za jednu oktavu niže je 220 Hz. Dakle, vidimo da oktava ima svojstvo udvostručavanja, drugim riječima, to je logaritamski omjer.

Da biste odredili broj oktava između dvije frekvencije, možete koristiti sljedeću formulu:

gdje je f n – donja frekvencija, f v – gornja frekvencija.

Prilikom testiranja s kliznim sinusnim valom koristi se logaritamska skala promjene frekvencije. Ovo se radi kako bi se osigurali uvjeti za jednako opterećenje ispitnog objekta na različitim frekvencijama. Dakle, na frekvenciji od 10 Hz dolazi do 10 ciklusa oscilovanja u 1 sekundi. Istih 10 ciklusa oscilovanja traje stoti dio sekunde na frekvenciji od 1000 Hz. To znači da da bi se osiguralo jednako opterećeno stanje (jednak broj ciklusa oscilovanja) na različitim frekvencijama, kako se frekvencija povećava, vrijeme oscilovanja na ovoj frekvenciji mora se smanjiti.

Najčešće korištena brzina promjene frekvencije je 1 okt/min. Ako testovi počnu na 10 Hz, tada će prva minuta proći kroz raspon 10 Hz - 20 Hz, u narednoj minuti - 20 Hz - 40 Hz, itd. Za frekvencijski opseg 15 Hz – 1000 Hz, broj oktava je 6,1. Pri brzini od 1 oktave u minuti, vrijeme testa će biti 6,1 minuta.

ŠTA JE NASLUČAJNA VIBRACIJA?

Ako uzmemo strukturu koja se sastoji od nekoliko snopova različitih dužina i počnemo je pobuđivati kliznom sinusoidom, tada će svaki snop intenzivno vibrirati kada se pobuđuje njegova prirodna frekvencija. Međutim, ako pobudimo istu strukturu širokopojasnim slučajnim signalom, vidjet ćemo da će svi snopovi početi snažno da se ljuljaju, kao da su sve frekvencije istovremeno prisutne u signalu. Ovo je tačno i u isto vreme nije tačno. Slika će biti realističnija ako pretpostavimo da su ove frekventne komponente prisutne u signalu pobude neko vrijeme, ali se njihov nivo i faza nasumično mijenjaju. Vrijeme je ključna tačka u razumijevanju slučajnog procesa. U teoriji, trebali bismo uzeti u obzir beskonačan vremenski period da bismo imali pravi slučajni signal. Ako je signal zaista nasumičan, onda se nikada ne ponavlja.

Ranije je za analizu slučajnog procesa korišćena oprema zasnovana na propusnim filterima, koji su izolovali i evaluirali pojedinačne frekvencijske komponente. Moderni analizatori spektra koriste algoritam brze Fourierove transformacije (FFT). Nasumični kontinuirani signal se mjeri i uzorkuje u vremenu. Zatim se za svaku vremensku tačku u signalu izračunavaju sinusne i kosinusne funkcije koje određuju nivoe frekvencijskih komponenti signala prisutnih u analiziranom periodu signala. Zatim se signal mjeri i analizira za naredni vremenski interval i njegovi rezultati se prosječuju s rezultatima prethodne analize. Ovo se ponavlja sve dok se ne dobije prihvatljivo prosjek. U praksi, broj prosjeka može varirati od dva do tri do nekoliko desetina, pa čak i stotina.

Slika ispod pokazuje kako zbir sinusoida različitih frekvencija formira signal složenog oblika. Može se činiti da je ukupni signal nasumičan. Ali to nije tako, jer komponente imaju konstantnu amplitudu i fazu i variraju prema sinusoidnom zakonu. Dakle, prikazani proces je periodičan, ponovljiv i predvidljiv.

U stvarnosti, slučajni signal ima komponente čije amplitude i faze variraju nasumično.

Slika ispod prikazuje spektar zbrojnog signala. Svaka komponenta frekvencije ukupnog signala ima konstantnu vrijednost, ali za istinski slučajan signal, vrijednost svake komponente će se stalno mijenjati i spektralna analiza će pokazati prosječne vrijednosti po vremenu.

frekvencija Hz

FFT algoritam obrađuje nasumični signal tokom vremena analize i određuje veličinu svake frekvencijske komponente. Ove vrijednosti su predstavljene srednjim kvadratnim vrijednostima, koje se zatim kvadriraju. Pošto mjerimo ubrzanje, mjerna jedinica će biti preopterećenje gn sq, a nakon kvadriranja će biti gn 2 sq. Ako je frekvencijska rezolucija u analizi 1 Hz, tada će izmjerena veličina biti izražena kao iznos ubrzanja na kvadrat u frekvencijskom opsegu širine 1 Hz, a jedinica mjere će biti gn 2 /Hz. Treba imati na umu da je gn dobro.

Jedinica gn 2 /Hz se koristi u proračunu spektralne gustine i u suštini izražava prosječnu snagu sadržanu u frekvencijskom opsegu širine 1 Hz. Iz testnog profila nasumičnih vibracija možemo odrediti ukupnu snagu dodavanjem snaga svakog pojasa širine 1 Hz. Profil prikazan ispod ima samo tri opsega od 1Hz, ali dotična metoda se može primijeniti na bilo koji profil.

Spektralna gustina,

g RMS 2 /Hz

frekvencija Hz

(4 g 2 /Hz = 4 g rms 2 u svakom širokom opsegu od 1 Hz)

Ukupno ubrzanje (preopterećenje) gn RMS profila može se dobiti zbrajanjem, ali pošto su vrijednosti srednje kvadratne vrijednosti, one se zbrajaju na sljedeći način:

Isti rezultat može se dobiti korištenjem općenite formule:

Međutim, nasumični vibracioni profili koji se trenutno koriste rijetko su ravni i više nalikuju poprečnom presjeku stijenske mase.

Spektralna gustina,

g RMS 2 /Hz

(log skala)

Frekvencija, Hz (log skala)

Na prvi pogled, određivanje ukupnog ubrzanja gn prikazanog profila je prilično jednostavan zadatak, a definira se kao korijenski srednji kvadrat vrijednosti četiri segmenta. Međutim, profil je prikazan u logaritamskoj skali i nagnute linije zapravo nisu ravne. Ove linije su eksponencijalne krive. Dakle, moramo izračunati površinu ispod krivulja, što je mnogo teži zadatak. Nećemo razmatrati kako to učiniti, ali možemo reći da je ukupno ubrzanje jednako 12,62 g rms.

Zašto trebate znati ukupno ubrzanje tokom nasumičnih vibracija?

U režimu nasumičnih vibracija, sistem za testiranje vibracija ima nominalnu silu guranja, koja se izražava u Nsq ili kgfsrm. Imajte na umu da je sila određena RMS vrijednošću, za razliku od sinusne vibracije koja koristi vrijednost amplitude. Formula za određivanje sile je ista: F = m*a, ali pošto sila ima srednju kvadratnu vrijednost, onda i ubrzanje mora biti srednje kvadratno.

Sila (N sq.) = masa (kg) * ubrzanje (m/s 2 sq.)

Sila (kgfs.) = masa (kg) * ubrzanje (gns.)

Zapamtite da se masa odnosi na ukupnu masu svih pokretnih dijelova!

Šta se podrazumeva pod kretanjem tokom nasumične vibracije?

Važno nam je znati pomak za dati profil ispitivanja, jer može premašiti maksimalno dozvoljeni pomak vibratora. Ne ulazeći u detalje, znamo kako izračunati ukupno efektivno ubrzanje i nema razloga koji bi nas spriječio da odredimo efektivnu brzinu i rms pomak za dati profil. Poteškoće nastaju kada želimo da pređemo sa srednje kvadratne vrednosti na amplitudu ili vrednost od vrha do vrha. Podsjetimo da se omjer vrijednosti amplitude i srednje kvadratne vrijednosti naziva vrh faktor, koji je za sinusoidni signal jednak kvadratnom korijenu od 2. Koeficijenti prijelaza iz srednje kvadratne vrijednosti korijena u vrijednost amplitude i back jednaki su 1,414 (2) i 0,707 (1/2), respektivno. Međutim, ne radi se sa sinusoidnim signalom, već sa slučajnim procesom čiji je teoretski krest faktor jednak beskonačnosti, budući da vrijednost amplitude slučajnog signala može biti jednaka beskonačnosti. U praksi, vrijednost vrha faktora se uzima kao 3. Slika prikazuje krivu normalne distribucije slučajnog signala. Prema statistikama, ako se ograničimo na širinu intervala 3, onda će to pokriti 99,73% svih mogućih vrijednosti amplituda pravog slučajnog signala.

Gustoća vjerovatnoće

Zvonasta kriva

Stoga, ako pretpostavimo da će s faktorom vrha tri, nasumični kontroler vibracije generirati nasumični signal s maksimalnom amplitudom od tri puta veće efektivne vrijednosti, onda slijedi da će izračunati pomak biti jednak ukupnom efektivnom pomaku pomnoženom sa vrijednost faktora vrha i pomnožen sa 2. Ovo izračunato kretanje ne bi trebalo da pređe maksimalno dozvoljeno kretanje vibratora.

Praktični aspekti odabira vrijednosti krest faktora

Možemo natjerati da nasumični vibracijski kontroler generira signal s krest faktorom 3, koji će se prenijeti kroz vibrator na ispitni uzorak. Nažalost, i vibrator i uzorak su u suštini nelinearni sistemi i imaju rezonanciju. Ova nelinearnost sa rezonancijama će uzrokovati izobličenje. Na kraju ćemo vidjeti da će se faktor vrha izmjeren na stolu vibratora ili ispitnom objektu značajno razlikovati od prvobitno specificiranog! Kontroleri nasumičnih vibracija ne ispravljaju to automatski.

Napajanje izvan opsega

Potrebno je obratiti pažnju na efekat koji se može pojaviti kada se uzorak dizajniran za rad u frekvencijskom opsegu, na primjer, do 1000 Hz, pobuđuje slučajnim signalom. Signal koji generiše kontroler može pobuditi rezonantne frekvencije znatno iznad 1000 Hz. Ove frekvencije su pobuđene harmonicima. Stoga je korisno kontrolirati snagu signala iznad ispitnog opsega, jer može uzrokovati uništenje uzorka koji je operativan u datom frekvencijskom opsegu (u ovom slučaju do 1000 Hz).

Uskopojasna nasumična vibracija

Sila guranja vibratora u nasumičnom režimu vibracije mjeri se pod sljedećim uvjetima:

masa opterećenja je otprilike dvostruko veća od mase armature (pokretnog dijela vibratora)

test profil je u skladu sa standardom ISO 5344

omjer vrijednosti amplitude i srednje kvadratne vrijednosti ubrzanja je najmanje 3.

Sistemi za ispitivanje vibracijama imaju nelinearni frekvencijski odziv (na nekim frekvencijama njihova efikasnost je veća, na drugim niža), a slučajni proces na frekvencijama ispod 500 Hz se reprodukuje sa manjom efikasnošću. U ovom slučaju, pojačalo možda neće imati dovoljno snage da stvori potrebnu silu guranja. Odabir snažnijeg pojačala riješit će ovaj problem.

MJERNE JEDINICE SPEKTRALNE GUSTOĆE

Najčešće korištene jedinice za gustinu spektra snage su:

gn²/Hz

(m/s²)²/Hz

gn/Ö Hz

U svakom slučaju, morate zapamtiti da je ubrzanje izraženo srednjim kvadratnim vrijednostima.

Za pretvaranje mjernih jedinica:

g²/Hz V m²/s³	pomnožite sa 9,80665²	one. ´ 96.1703842
m²/s³ V g²/Hz	podijeljeno sa 9,80665²	one. ¸ 96.1703842
g/Ö Hz V g²/Hz	kvadrat g/Ö Hz	one. (g/Ö Hz)²
g²/Hz V g/Ö Hz	ekstrakt kv. root of g²/Hz	one. Ö (g²/Hz)

KAKO VIBRACIJA UTIČA NA MOJE PROIZVODE?

Svi proizvodi su podložni vibracijama, o kojima u većini slučajeva malo znamo. Uzrok vibracija su radni uslovi proizvoda, njegov transport ili sam proizvod. Na primjer, elektronske komponente mašine za pranje veša su podložne jakim vibracijama. Moramo razumjeti efekte vibracija kako bi nam pomogli u stvaranju proizvoda visokog kvaliteta i pouzdanosti.

Ako uzmemo u obzir auto radio instaliran na instrument tabli, on je podložan vibracijama. Izvori vibracija su motor, menjač i profil puta. Frekvencijski opseg vibracija je obično između 1 Hz i 1000 Hz. Na primjer, brzina motora od 3000 o/min odgovara frekvenciji od 50 Hz. Ova vibracija se prenosi na instrument tablu čak i ako je motor postavljen na nosače koji izoluju vibracije, koji teoretski ne bi trebali prenositi vibracije na karoseriju automobila. Dakle, imamo izvor vibracija koji uzbuđuje instrument tablu i auto radio.

Dashboard

Vibracije

Vibracija koju stvara izvor može biti mala, ali do trenutka kada stigne do radija, nivo vibracije može značajno porasti zbog rezonancija karoserije automobila i instrument table.

Rezonancija

Dobar primjer rezonancije je zvuk koji staklo proizvodi kada mokrim prstom pređete duž njegovog ruba. Zidovi stakla počinju da vibriraju na vlastitoj frekvenciji. Ove vibracije proizvode zvučne valove koje čujemo. Same vibracije su uzrokovane trenjem prsta o staklo. Poznata je priča o operskom pevaču koji je svojim glasom razbio čašu. Ako se frekvencija zvučnih vibracija poklopi sa prirodnom frekvencijom vibracija stijenki stakla, vibracije mogu postati toliko intenzivne da će staklo puknuti.

Rub vinske čaše u rezonanciji

Rezonantna frekvencija objekta je frekvencija na kojoj će objekt prirodno vibrirati ako se poremeti iz svog stanja ravnoteže. Na primjer, kada se počupa žica gitare, ona će vibrirati na rezonantnoj frekvenciji; nakon što se udari, zvono će također vibrirati na rezonantnoj frekvenciji.

Zraka u rezonanciji

uticaj

Dobitak = 20

Slika pokazuje kako rezonancija pojačava vibracije. U ovom primjeru, uzbudljivo kretanje amplitude 1 mm uzrokuje vibracije snopa amplitude 20 mm, čija veličina u određenoj mjeri ovisi o faktoru kvalitete snopa. Pretjerano savijanje grede može dovesti do kvara zbog zamora.

Oštrina rezonancije, poznata kao faktor kvaliteta (kriterijum kvaliteta), određena je količinom prigušenja. Efekat prigušenja se može čuti dodirivanjem zvona za ozvučenje rukom: ruka će prigušiti njegovu vibraciju, tj. amplituda vibracija i zvuk zvona će se promeniti i brzo nestati.

Slika ispod prikazuje rezonantni vrh na frekvenciji f. Što je prigušenje veće, to je rezonantni vrh niži i širi. Prigušenje se izražava kroz faktor kvaliteta Q, koji određuje širinu rezonantne krive na nivou pola snage (A/2) ili nivou -3 dB od A, gdje je A maksimalna amplituda. (-3 dB je zaokružena vrijednost, tačna vrijednost je –3,0102299957 dB).

Nivo

Frekvencija

Kako rezonancija utiče na auto radio?

Slabljenje kućišta (čavrljanje)

Prekid kabla

Hit

Dashboard

Šteta

ploče

Ova slika ilustruje:

Loše osigurana ploča će se saviti i na kraju puknuti ili slomiti.

Kada ploča rezonira, ona prenosi visoke nivoe vibracija na elektronske komponente koje mogu prerano otkazati.

Kablovi i žice mogu s vremenom puknuti na mjestu pričvršćivanja na ploču zbog naprezanja od zamora.

Ako cijeli uređaj nije pažljivo osiguran, može udariti u druge dijelove kontrolne ploče, uzrokujući neugodno zveckanje, ali još opasnije, šokirajući elektronske komponente i uzrokujući njihovu rezonantnu vibraciju.

Budući da auto radio sadrži kasetofon, vibracije mehanizma trake mogu uzrokovati zavijanje i zveckanje, te oštećenje filma.

VIBRATOR IZOLACIJA

Kada radi u vertikalnom položaju, vibrator stvara silu guranja usmjerenu okomito. Prema trećem Newtonovom zakonu, svaka akcija izaziva reakciju. Iz ovoga slijedi da kada primijenimo silu na naš ispitni objekt, istom silom djelujemo i na pod.

Testni objekat

Force

Budući da većina zgrada ima prirodnu frekvenciju od oko 15 Hz, pobuđuju se rezonantne frekvencije ne samo objekata koji okružuju vibrator, već i rezonantne frekvencije zgrade, što u nekim slučajevima može dovesti do oštećenja zgrade.

Da biste spriječili pojavu takvog problema, možete koristiti seizmičku masu - obično veliki betonski blok, čija težina treba biti najmanje 10 puta veća od maksimalne sile guranja koju razvija vibrator,

ili koristite neke druge metode izolacije kao što su pneumatski ili gumeni nosači.

Armatura

Pokretna armatura

Air spring

Pomeranje tela

Većina vibratora dolazi sa elementima za izolaciju vibracija. Međutim, ovo otvara još jedan problem vezan za kretanje tijela vibratora. Zbog činjenice da je telo vibratora izolovano od poda pomoću „opruga“, kada se armatura vibratora pomera prema gore uz opterećenje, telo vibratora teži da se pomeri prema dole. Pomicanje tijela vibratora smanjuje pomicanje vibratorskog stola u odnosu na pod, a samim tim i ubrzanje stola, koje ima apsolutnu vrijednost. Količina pomaka kućišta povezana je s omjerom ukupne pokretne mase i mase kućišta vibratora. Što je teži teret, veći je pokret tijela. Maksimalno kretanje stola u odnosu na pod može se odrediti sljedećom formulom:

Nažalost, izolatori vibracija imaju rezonancije na frekvencijama od 2,5 Hz, 5 Hz, 10 Hz ili 15 Hz ovisno o vrsti izolatora. Ako vibrator radi velike s kretanjem na rezonantnoj frekvenciji izolatora, onda gornja formula nema smisla, jer će testni objekt ostati nepomičan dok se tijelo vibratora kreće.

Napojnica MUKA

Postoji pravilo prema kojem težište ispitnog objekta i opreme treba postaviti na uzdužnu os armature. Ako se ovo pravilo ne poštuje, možete:

preopteretiti testni objekat

oštetiti vibrator

Konstrukcija vibratora obezbeđuje prenos sile guranja duž ose armature, pa pomeranje tereta i opreme sa uzdužne ose dovodi do „prevrtanja“ armature. Ovo nagibno kretanje preuzimaju vodilice armature i stvaraju opterećenje na njih, što u ekstremnim slučajevima može dovesti do oštećenja ležajeva vodiča i pomične zavojnice. Ispitni objekat je također podvrgnut bočnim opterećenjima koja nisu predviđena režimima ispitivanja. Ako oprema nije dovoljno čvrsta, može doći do rezonancije u poprečnom smjeru, u kojoj je predmet ispitivanja podložan značajnim nekontroliranim vibracijama. Na primjer, uz bočno ubrzanje od 5g uzrokovano pomakom tereta i opreme koja ima faktor kvalitete na rezonantnoj frekvenciji Q = 50, ispitni objekt na ovoj frekvenciji će imati ubrzanje od 250g!

Kontrola

Da biste spriječili ovu situaciju, dobro pravilo je kontrolirati bočno ubrzanje. U slučajevima kada bočno ubrzanje nije zanemarivo, kontrolna strategija može smanjiti vertikalno kretanje kako bi se izbjeglo preopterećenje ispitnog objekta. Ova metoda se koristi u višekanalnoj kontroli, kada se kontrolni signal generiše na osnovu reakcije ispitivanog objekta u nekoliko tačaka.

Ako je vaša oprema kruta, pažljivo dizajnirana i proizvedena, težišta opreme i ispitnog objekta leže na uzdužnoj osi vibratorskog stola, tada će moment prevrtanja biti minimalan i može se zanemariti.

Bilješka. Kada kompleksna struktura vibrira, položaj njenog centra gravitacije može zavisiti od frekvencije pobude, tako da će na različitim frekvencijama položaj težišta biti različit.

Dokument

U vokalnim dijelovima Richardčesto se koristi, radije, ..., bubnjar Ginger Baker, pijanista Džoni... nazad unutra administrirano, rok je podijeljen... jednostavne scene polu-heroja sadržaj. Adam Ent, ... bilješke, posebno velike vibracija na kraju rečenice...

Metode ispitivanja za nasumične uskopojasne vibracije sa vremenski promjenjivom prosječnom frekvencijom postale su široko rasprostranjene. Imaju sljedeće prednosti:

1) mogućnost dobijanja značajnih nivoa opterećenja koristeći manje moćnu opremu;

2) mogućnost korišćenja jednostavnije upravljačke opreme koja zahteva manje kvalifikovano osoblje.

Rice. 8. Upravljački krug za ispitivanje uskopojasnih nasumičnih vibracija: a - spektralne gustine uskopojasnih i širokopojasnih vibracija, b - blok dijagram sistema: 1 - frekventni uređaj za skeniranje, 2 - vibrometrijska oprema, 3 - senzor, 4 - proizvod koji se testira, 5 - pobuđivač vibracija, 6 - pojačalo; 7 - automatska kontrola pojačanja, 8 - prateći filter; 9 - generator bijelog šuma

Glavni zadaci su utvrđivanje zakona promjene prosječne frekvencije tokom vremena i zakona promjene vibracija u zavisnosti od frekvencije. Prilikom utvrđivanja ovih zakona, oni se rukovode razmatranjima neke ekvivalencije između testova za uskopojasne i širokopojasne nasumične vibracije. Instalira se, na primjer, za ispitivanja čvrstoće na zamor, koja zahtijevaju identičnu raspodjelu maksimalnog i minimalnog opterećenja pod uskim i širokopojasnim vibracijama. Instalirano

gdje je srednja kvadratna vrijednost vibracijskog preopterećenja (u smislu ubrzanja u jedinicama sa uskopojasnom pobudom. Ako mora biti proporcionalno VI, tada je gradijent ubrzanja pri testiranju na uskopojasne vibracije konstantna vrijednost. Vrijeme testiranja s logaritamskom promjenom frekvencije

Prema tome, najviša i najniža frekvencija opsega u kojem se skeniranje vrši; vrijeme testiranja za usko i širokopojasne vibracije; faktor skale.

Da bi se reprodukovali uslovi koji nastaju tokom širokopojasne vibracije sa ujednačenom spektralnom gustinom u frekvencijskom opsegu (vidi sliku 8, a), gradijent ubrzanja se izračunava pomoću formule

gdje O prosječnom koeficijentu prijenosa vibracijskog sistema; njegovu prijenosnu funkciju.

U skladu sa (18) i (19), koeficijentima je određen režim ispitivanja uskopojasnih vibracija koji može varirati od 1,14 (za jednostavna ispitivanja) do 3,3 (za ubrzana ispitivanja). Koeficijent se shodno tome mijenja unutar granica

Na sl. 8a prikazuje spektralne gustine uskopojasnih i širokopojasnih vibracija. Nagib isprekidane linije, koji određuje brzinu povećanja spektralne gustine pri promeni prosečne frekvencije, jednak je kvadratu gradijenta ubrzanja.

Poznato je da veliki broj industrijskih sistema automatizacije testiraju uskopojasne nasumične vibracije. Izgrađeni su prema shemi prikazanoj na sl. 8, b. Uskopojasni slučajni proces sa centralnom frekvencijom promjenjivom u vremenu dobija se korištenjem generatora bijelog šuma i pratećeg filtera, čija se centralna frekvencija mijenja pogonom za skeniranje frekvencije.Brzina rotacije je podesiva u širokim granicama. RMS vrijednost uskopojasnih vibracija na izlazu vibracijskog sistema se stabilizuje pomoću sistema za automatsku kontrolu pojačanja (AGC). AGC povratni signal dolazi sa izlaza opreme za mjerenje vibracija

Prilikom ispitivanja uticaja vibracija, najčešće se koriste sljedeće metode ispitivanja:

Metoda sinusoidnih vibracija fiksne frekvencije;

Metoda sweeping frekvencije;

Širokopojasna metoda slučajne vibracije;

Metoda uskopojasnih nasumičnih vibracija.

Ponekad se u laboratorijskim uslovima provode testovi na efekte stvarnih vibracija.

Testovi sinusoidnih vibracija fiksne frekvencije vrši se postavljanjem određenih vrijednosti parametara vibracija na fiksnoj frekvenciji. Testovi se mogu obaviti:

Na jednoj fiksnoj frekvenciji;

Na brojnim mehaničkim rezonantnim frekvencijama;

Na brojnim frekvencijama navedenim u radnom opsegu.

Testovi na jednoj fiksnoj frekvenciji f(i) za dato vrijeme t p sa određenom amplitudom ubrzanja (pomaka) su nedjelotvorni. Jer vjerovatnoća da je proizvod tokom rada ili transporta izložen vibracijama na jednoj frekvenciji je vrlo mala. Ova vrsta ispitivanja provodi se u toku procesa proizvodnje radi utvrđivanja nekvalitetnih lemljenih i navojnih spojeva, kao i drugih grešaka u proizvodnji.

Ispitivanja metodom fiksne frekvencije na mehaničkim rezonantnim frekvencijama. Proizvodi koji se ispituju zahtijevaju preliminarno određivanje ovih frekvencija. Proizvod koji se testira uzastopno je izložen vibracijama na rezonantnim frekvencijama, održavajući ga u svakom režimu neko vrijeme. Dostojanstvo Ova metoda je da se ispitivanja provode na frekvencijama koje su najopasnije za testirani električni sistem. Nedostatak je teškoća automatizacije procesa testiranja, budući da se tokom testiranja rezonantne frekvencije mogu neznatno promijeniti.

Ispituje na više specificiranih frekvencija u radnom opsegu Preporučljivo je izvršiti određivanje karakteristika proizvoda na tačkama u radnom frekvencijskom opsegu. Teoretski, interval između dvije susjedne frekvencije je odabran tako da ne bude veći od širine rezonantne karakteristike konstrukcijskog elementa. To se radi kako se ne bi propustila moguća pojava rezonancije. U slučaju detekcije rezonantnih frekvencija ili frekvencija na kojima se uočava pogoršanje kontroliranih parametara proizvoda, preporučuje se dodatna brzina zatvarača na ovoj frekvenciji kako bi se razjasnili i identificirali uzroci neslaganja.

Testiranje frekvencije izvode se kontinuiranom promjenom frekvencije vibracije prema njenom povećanju, a zatim smanjenju. Glavni parametri koji karakteriziraju metodu sweep frekvencije su:

Vrijeme jednog ciklusa zamaha T c;

Brzina zamaha nk;

Trajanje testa T str.

Važan pokazatelj metode sweep frekvencije je brzina sweep frekvencije. Na osnovu činjenice da je raspon visokih frekvencija vibracija (1000...5000 Hz) mnogo širi od raspona niskih frekvencija vibracija (20...1000 Hz), slijedi da kada se frekvencija ljulja konstantnom brzinom unutar U radnom opsegu, niskofrekventni region će proći za manje vremena od regiona visoke frekvencije. Kao rezultat toga, otkrivanje rezonancija na niskim frekvencijama će biti teško. Stoga se obično promjena frekvencije unutar radnog frekvencijskog opsega vrši prema eksponencijalnom zakonu.

f in =f 1 ×e kt,(3)

Gdje f in– frekvencija vibracije u trenutku t, Hz; f 1– donja frekvencija radnog opsega, Hz; k je eksponent koji karakterizira brzinu zamaha.

Prilikom odabira velike brzine zamaha, svojstva testiranog ES će biti procijenjena sa velikim greškama, jer amplituda rezonantnih oscilacija proizvoda dostići će niže vrijednosti nego pri maloj brzini, a mogući su i propusti (neotkrivanje) rezonancija. Prilikom odabira niske brzine zamaha, produženo prolaženje opsega radne frekvencije može uzrokovati oštećenje testnog proizvoda na rezonantnim frekvencijama i produžiti trajanje testa. Brzina promjene frekvencije mora biti takva da je vrijeme promjene frekvencije u rezonantnom frekvencijskom opsegu t D f nije bilo manje od vremena potrebnog da amplituda vibracije proizvoda poraste u rezonanciji do stabilne vrijednosti t nar i vrijeme konačnog uspostavljanja pokretnog dijela uređaja za mjerenje ili snimanje t y. One. Brzina promjene frekvencije će biti ograničena sljedećim uvjetima:

t D f > t nar,(4)

t D f > t y .

Vrijeme da amplituda vibracije poraste u rezonanciji do stabilne vrijednosti može se približno izračunati pomoću formule:

t ad =k 1 ×Q/f 0, (5)

Gdje f 0 – rezonantna frekvencija, Hz; Q - faktor kvaliteta proizvoda; k 1 – koeficijent koji uzima u obzir povećanje vremena porasta amplitude do stabilne vrijednosti kao rezultat odstupanja promjena amplitude od linearnog zakona.

Uzimajući u obzir sve navedeno, stopa promjene frekvencije izračunava se pomoću formule:

n k =2000×lg(2×Q+1/2×Q)/t D f ,(6)

Gdje t D f - odabrano u skladu sa uslovima (4). Ako stopa promjene frekvencije nađena formulom prelazi 2 oktave/s, onda se i dalje prihvaća kao 2 oktave/s - ovo je maksimalna maksimalna brzina promjene frekvencije.

Širokopojasno testiranje nasumičnih vibracija. U ovom slučaju se ostvaruje simultana pobuda svih rezonancija ispitivanog proizvoda, što omogućava identifikaciju njihovog zajedničkog uticaja. Pooštravanje uslova ispitivanja zbog istovremenog pobuđivanja rezonantnih frekvencija smanjuje vreme testiranja u poređenju sa metodom sweeping frekvencije.

Ozbiljnost širokopojasnog testiranja nasumičnim vibracijama određuje se kombinacijom sljedećih parametara:

Frekvencijski raspon;

Spektralna gustina ubrzanja;

Trajanje testa.

Stepen okrutnosti prikazan je u tabeli 5.1.

Tabela 5.1

TO zasluge Ova metoda uključuje:

Blizina mehaničkom naprezanju tokom stvarnog rada;

Sposobnost identifikacije svih efekata mehaničkog uticaja različitih konstrukcijskih elemenata;

Najkraće trajanje testa.

TO nedostatke tiče se visoke cijene i složenosti opreme koja se testira.

Ispitivanje uskopojasnih nasumičnih vibracija. Ova metoda se također naziva metodom nasumičnih vibracija skeniranja frekvencijskog pojasa. Slučajna vibracija se u ovom slučaju pobuđuje u uskom frekventnom opsegu, čija se centralna frekvencija, prema eksponencijalnom zakonu, polagano skenira po frekventnom opsegu tokom testa.

Ova metoda je kompromis između širokopojasne i metode ispitivanja sinusnog talasa s pomakom.

Da bi se osigurala ekvivalencija između testa nasumičnih vibracija s pomeranjem i širokopojasnog testa nasumičnih vibracija, mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

g=s/(2×pi×f) 1/2 =konst,(7)

gdje je g gradijent ubrzanja, g×s 1/2; s – srednje kvadratno ubrzanje vibracija u uskom frekventnom opsegu, mjereno na kontrolnoj tački, g; f je središnja frekvencija opsega.

Stupanj ozbiljnosti testa u ovom slučaju određuje se kombinacijom sljedećih parametara:

Frekvencijski raspon;

Frekvencijski opseg skeniranja;

Gradijent ubrzanja;

Trajanje testa.

Vrijednost gradijenta ubrzanja nalazi se po formuli:

g=0,22×S(f) 1/2 ,(8)

Gdje S(f) – spektralna gustina ubrzanja vibracija kada se testira širokopojasnom metodom slučajnih vibracija.

Povezane informacije.

Spektralna analiza je metoda obrade signala koja vam omogućava da identifikujete frekventni sastav signala. Poznate su metode za obradu vibracionog signala: korelacija, autokorelacija, spektralna snaga, kepstralne karakteristike, proračun kurtozisa, envelope. Najraširenija je spektralna analiza kao metoda predstavljanja informacija, zbog nedvosmislene identifikacije oštećenja i razumljivih kinematičkih odnosa između tekućih procesa i spektra vibracija.

Vizuelni prikaz sastava spektra je omogućen grafičkim prikazom vibracijskog signala u obliku spektrograma. Identifikacija uzorka amplituda i komponenti vibracija omogućava identifikaciju kvarova opreme. Analiza spektrograma ubrzanja vibracija omogućava prepoznavanje oštećenja u ranoj fazi. Spektrogrami brzine vibracija se koriste za praćenje naprednih oštećenja. Potraga za oštećenjem se vrši na unaprijed određenim frekvencijama mogućih oštećenja. Za analizu spektra vibracija, glavne komponente spektralnog signala su identifikovane sa sledeće liste.

Frekvencija obrta– brzina rotacije pogonskog vratila mehanizma ili frekvencija radnog procesa – prvi harmonik. Harmonici su frekvencije koje su višekratne frekvencije rotacije (), koje premašuju frekvenciju rotacije cijeli broj puta (2, 3, 4, 5, ...). Harmonike se često naziva superharmonicima. Harmonici karakteriziraju kvarove: neusklađenost, savijanje osovine, oštećenje spojnice, habanje sjedišta. Broj i amplituda harmonika ukazuju na stepen oštećenja mehanizma.
Glavni uzroci harmonika:
- neuravnotežena vibracija neuravnoteženog rotora manifestira se u obliku sinusoidnih oscilacija s frekvencijom rotacije rotora, promjena frekvencije rotacije dovodi do promjene amplitude oscilacije u kvadratnom odnosu;
- savijanje osovine, neusklađenost osovine - određuje se povećanim amplitudama ravnomjernih harmonika 2. ili 4., koji se manifestiraju u radijalnom i aksijalnom smjeru;
- okretanje prstena ležaja na osovini ili u kućištu može dovesti do pojave čudnih harmonika - 3. ili 5.
Subharmonike– frakcijski dijelovi prvog harmonika (1/2, 1/3, 1/4, ... brzina rotacije), njihov izgled u spektru vibracija ukazuje na prisutnost praznina, povećanu usklađenost dijelova i nosača (). Ponekad povećana usklađenost i praznine u čvorovima dovode do pojave jednog i po harmonika od 1½, 2½, 3½….okretne frekvencije ().
Rezonantne frekvencije– frekvencije prirodnih vibracija delova mehanizma. Rezonantne frekvencije ostaju nepromijenjene kada se promijeni brzina rotacije osovine ().
Neharmonične vibracije– na ovim frekvencijama dolazi do oštećenja kotrljajućih ležajeva. U spektru vibracija komponente se pojavljuju sa učestalošću mogućeg oštećenja ležaja ():
- oštećenje spoljašnjeg prstena f nc = 0,5 × z × f vrijeme × (1 – d × cos β / D);
- oštećenje unutrašnjeg prstena f vk = 0,5 × z × f vr × (1 + d × cos β / D);
- oštećenje kotrljajućih elemenata f tk = (D × f vrijeme / d) ×;
- oštećenje separatora f s = 0,5 × f vrijeme × (1 – d × cos β / D),
Gdje f vr– brzina rotacije osovine; z broj kotrljajućih elemenata; d– prečnik kotrljajućih elemenata; β – kontaktni ugao (kontakt između kotrljajućih elemenata i trake za trčanje); D– prečnik kruga koji prolazi kroz centre kotrljajućih elemenata ().

Sa značajnim razvojem oštećenja pojavljuju se harmonijske komponente. Stepen oštećenja ležaja određen je brojem harmonika određenog oštećenja.

Oštećenje kotrljajućih ležajeva dovodi do pojave velikog broja komponenti u spektru ubrzanja vibracija u području prirodnih frekvencija ležajeva od 2000…4000 Hz ().
Frekvencije talasa– frekvencije jednake umnošku frekvencije rotacije osovine i broja elemenata (broj zuba, broj noževa, broj prstiju):
f okret = z × f okret,

Gdje z– broj zubaca kotača ili broj noževa.

Oštećenje koje se manifestuje na frekvenciji zuba može stvoriti harmonijske komponente kako oštećenje dalje napreduje ().
Bočne pruge– modulacija procesa, javljaju se razvojem oštećenja zupčanika i kotrljajućih ležajeva. Razlog za pojavu je promjena brzine tokom interakcije oštećenih površina. Vrijednost modulacije ukazuje na izvor pobude oscilacija. Analiza modulacije vam omogućava da saznate porijeklo i stepen razvoja oštećenja (Slika 110).
Vibracije električnog porijekla obično se posmatra na 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz i drugim harmonicima (). Frekvencija vibracije elektromagnetnog porijekla nestaje u spektru kada se električna energija isključi. Uzrok oštećenja može biti mehanička oštećenja, na primjer, otpuštanje navojnih spojeva koji pričvršćuju stator za okvir.
Komponente buke, nastaju pri zaglavljivanju, mehaničkim kontaktima ili nestabilnoj brzini rotacije. Karakterizira ih veliki broj komponenti različitih amplituda ().

Ako imate znanja o komponentama spektra, postaje moguće razlikovati ih u frekvencijskom spektru i odrediti uzroke i posljedice oštećenja ().

(A)

(b)

(V)

(G)

a) spektrogram brzine vibracije mehanizma sa debalansom rotora i frekvencijom prvog harmonika od 10 Hz; b) spektar vibracija kotrljajućeg ležaja sa oštećenjem vanjskog prstena - pojava harmonika sa frekvencijom kotrljanja tijela po vanjskom prstenu; c) spektrogram vibracionog ubrzanja koji odgovara oštećenju kotrljajućih ležajeva vretena vertikalne glodalice - rezonantne komponente na frekvencijama od 7000...9500 Hz; d) spektrogram vibracionog ubrzanja pri vezivanju drugog tipa, dio obrađen na mašini za sečenje metala

Pravila za analizu spektralnih komponenti

Veliki broj harmonika karakteriše veća oštećenja mehanizma.
Amplitude harmonika bi se trebale smanjivati kako se broj harmonika povećava.
Amplitude subharmonika moraju biti manje od amplitude prvog harmonika.
Povećanje broja bočnih pruga ukazuje na razvoj oštećenja.
Amplituda prvog harmonika bi trebala imati veću vrijednost.
Dubina modulacije (odnos amplitude harmonika i amplitude bočne trake) određuje stepen oštećenja mehanizma.
Amplitude komponenti brzine vibracija ne bi trebale prelaziti dozvoljene vrijednosti prihvaćene prilikom analize ukupnog nivoa vibracija. Jedan od znakova značajnog oštećenja je prisustvo u spektru ubrzanja vibracija komponenti sa vrijednostima većim od 9,8 m/s 2 .

Za efikasno praćenje tehničkog stanja neophodno je mjesečno praćenje spektralne analize komponenti brzine vibracija. Postoji nekoliko faza u istoriji razvoja štete:

(A)

(b)

(V)

(G)

a) dobro stanje; b) početni disbalans; c) prosječan nivo oštećenja; d) značajna šteta

Jedno od karakterističnih oštećenja mehanizma nakon dugotrajnog rada (10...15 godina) je neparalelnost nosećih površina tijela mašine i temelja, dok se težina mašine raspoređuje na tri-dva. podržava. Spektar brzine vibracije u ovom slučaju sadrži harmonijske komponente sa amplitudom većom od 4,5 mm/s i jedan i po harmonik. Oštećenja dovode do povećane usklađenosti kućišta u jednom od smjerova i nestabilnosti faznog ugla tokom balansiranja. Zbog toga se prije balansiranja rotora mora eliminisati neparalelnost oslonaca tijela mašine i temelja, popuštanje navojnih spojeva, habanje ležišta ležaja, povećan aksijalni zazor ležajeva.

Varijante pojave i razvoja jednoipol harmonika prikazane su na slici 115. Mala amplituda jednoipol harmonika je karakteristična za ranu fazu razvoja ovog oštećenja (a). Dalji razvoj može se odvijati na dva načina:

Potreba za popravkom nastaje ako amplituda jednog i pol harmonika premašuje amplitudu reverzne frekvencije (r).

(A)

(b)

(V)

(G)

a) rana faza razvoja oštećenja - mala amplituda od jednog i po harmonika; b) razvoj oštećenja – povećanje amplitude jednoipo harmonika; c) razvoj oštećenja – pojava harmonika 1¼, 1½, 1¾ itd.;
d) potreba za popravkom – amplituda jednog i po harmonika prelazi
obrnuta amplituda frekvencije

Za kotrljajuće ležajeve također je moguće identificirati karakteristične spektrograme ubrzanja vibracija povezane s različitim stupnjevima oštećenja (Slika 116). Upotrebno stanje karakteriše prisustvo beznačajnih amplitudnih komponenti u niskofrekventnom području spektra koji se proučava, 10...4000 Hz (a). Početni stupanj oštećenja ima nekoliko komponenti sa amplitudom od 3,0...6,0 m/s 2 u srednjem dijelu spektra (b). Prosječni nivo oštećenja povezan je s formiranjem „energetske grbe“ u rasponu od 2…4 kHz sa vršnim vrijednostima od 5,0…7,0 m/s 2 (c). Značajna oštećenja dovode do povećanja vrijednosti amplitude komponenti "energetske grbe" iznad 10 m/s 2 (g). Ležaj treba zamijeniti nakon što se vršne komponente počnu smanjivati. U ovom slučaju, priroda trenja se mijenja - pojavljuje se trenje klizanja u kotrljajućem ležaju, elementi kotrljanja počinju kliziti u odnosu na traku za trčanje.

(A)

(b)

(V)

(G)

a) dobro stanje; b) početna faza; c) prosječan nivo oštećenja;
d) značajna šteta

Analiza koverte

Rad kotrljajućih ležajeva karakteriše konstantno stvaranje buke i vibracija u širokom frekventnom opsegu. Novi ležajevi stvaraju nisku buku i gotovo neprimjetne mehaničke vibracije. Kako se ležaj istroši, takozvani tonovi ležaja počinju se pojavljivati u vibracionim procesima, čija se amplituda povećava kako se defekti razvijaju. Kao rezultat toga, vibracijski signal generiran neispravnim ležajem može se, uz određenu aproksimaciju, predstaviti kao slučajni proces moduliran amplitudom ().

Oblik omotača i dubina modulacije su vrlo osjetljivi pokazatelji tehničkog stanja kotrljajućeg ležaja i stoga čine osnovu analize. Kao mjeru tehničkog stanja, neki programi koriste koeficijent amplitudne modulacije:

K m = (U p,max – U p,min) / (U p,max + U p,min).

Na početku razvoja defekata, u „šumskoj pozadini“ počinju da se pojavljuju tonovi ležaja koji se povećavaju kako se defekti razvijaju za približno 20 dB u odnosu na nivo „pozadine buke“. U kasnijim fazama razvoja kvara, kada postane ozbiljan, nivo buke počinje da raste i dostiže nivo tonova ležaja u neprihvatljivom tehničkom stanju.

Visokofrekventni, šumni dio signala mijenja svoju amplitudu tokom vremena i modulira se niskofrekventnim signalom. Ovaj modulirajući signal također sadrži informacije o stanju ležaja. Ova metoda daje najbolje rezultate ako analizirate modulaciju ne širokopojasnog signala, već prvo izvršite propusno filtriranje vibracijskog signala u opsegu od približno 6...18 kHz i analizirate modulaciju ovog signala. Da bi se to postiglo, detektuje se filtrirani signal, izoluje se modulirajući signal koji se dovodi u uskopojasni spektralni analizator gdje se formira spektar omotača.

Mali defekti na ležaju nisu u stanju da izazovu primetne vibracije u oblasti niskih i srednjih frekvencija koje stvara ležaj. Istovremeno, za modulaciju visokofrekventne vibracione buke, energija nastalih udara pokazuje se sasvim dovoljnom, metoda ima vrlo visoku osjetljivost.

Spektar omotača uvijek ima vrlo karakterističan izgled. U nedostatku nedostataka, izgleda kao gotovo horizontalna, blago valovita linija. Kada se pojave defekti, diskretne komponente počinju da se uzdižu iznad nivoa ove prilično glatke linije čvrste pozadine, čije se frekvencije izračunavaju iz kinematike i okretaja ležaja. Frekvencijski sastav spektra ovojnice omogućava identifikaciju prisutnosti defekata, a višak odgovarajućih komponenti iznad pozadine nedvosmisleno karakterizira dubinu svakog defekta.

Prilikom dijagnosticiranja kotrljajućeg ležaja pomoću omotača moguće je identificirati pojedinačne greške. Frekvencije spektra vibracionog omotača na kojima se otkrivaju greške poklapaju se sa frekvencijama spektra vibracija. Prilikom mjerenja pomoću envelope potrebno je u uređaj unijeti noseću frekvenciju i filtrirati signal (širina pojasa ne veća od 1/3 oktave).