Šaurjoslas nejauša vibrācija: kā izvēlēties joslu skaitu. Mašīnu, instrumentu un citu tehnisko izstrādājumu izturības pret mehāniskām ārējām ietekmēm pārbaudes metodes

Dažādu LL reālo vibrāciju pētījumi ir parādījuši, ka vibrācijas ir nejaušas laika funkcijas. To statistiskos raksturlielumus nosaka, apstrādājot reālus vibrāciju ierakstus. Pārbaužu mērķis ir reproducēt vibrāciju uz vibrācijas stenda ar noteiktiem statistiskajiem raksturlielumiem testa objekta kontroles punktos. Tā kā dabiskās vibrācijas apstrādes rezultāti tiek izmantoti kā noteikti statistiskie raksturlielumi, nejaušās vibrācijas pārbaudes visprecīzāk atveido testa produkta faktisko vibrācijas stāvokli.

Organizējot nejaušu vibrācijas testu, tiek pieņemtas divas hipotēzes:

1) par nejaušo vibrāciju sadalījuma likuma normalitāti;

2) par nejaušo vibrāciju lokālo stacionaritāti.

Pirmās hipotēzes pamatojums ir tāds, ka produkta vibrācijas stāvokli var uzskatīt par dažādu nejaušu procesu superpozīciju, ko rada statistiski neatkarīgi avoti. Jāņem vērā arī tas, ka, ja vibrācijas sensors atrodas vietā konstrukcijā, kur izpaužas tā filtrējošās īpašības, tad šī sensora izejas signāla sadalījuma likums tuvojas normālam.

Otrā hipotēze paredz, ka vibrācijas statistiskie raksturlielumi laika gaitā mainās diezgan lēni. Tas ļauj pieņemt, ka daži vidējie raksturlielumi, kas aprēķināti noteiktā laika intervālā, nodrošina adekvātu vibrācijas stāvokļa aprakstu šajā laika periodā.

Vibrācijas kā stacionāra centralizēta normāla procesa īpašības vispārīgā gadījumā pilnībā nosaka kovariācijas matrica vai tās Furjē transformācija - spektrālo blīvumu matrica. Frekvences (skalārā) gadījumā procesu raksturo korelācijas funkcija jeb spektrālais blīvums. Tā kā pārbaudāmās struktūras ir daudzrezonanses dinamiskas sistēmas ar izteiktām frekvences selektīvajām īpašībām, spektrālie raksturlielumi (iekšējie un savstarpējie spektri) ir visredzamākie un tiem ir izšķiroša nozīme testa inženierim. Nejaušo vibrāciju testa režīmu nosaka vibrācijas paātrinājuma spektrālais blīvums, kas tiek kontrolēts vienā punktā un vienā virzienā, vai spektrālo blīvumu matrica, analizējot vektora vibrāciju.

Platjoslas vibrācijas testi parasti aptver frekvenču diapazonu no vienas līdz divām desmitgadēm. Nejaušas šaurjoslas vibrācijas tiek ierosinātas un pētītas vienību vai desmitiem hercu joslā.

Platjoslas nejaušas vibrācijas tests. Platjoslas nejaušie procesi ar noteiktu enerģijas spektru ir kļuvuši plaši izplatīti kā reālu vibrācijas procesu fiziski modeļi. Reālo vibrāciju procesu modeļu apraksts korelācijas teorijas ietvaros ļauj raksturot reproducēto un reālo vibrāciju ekvivalenci pēc to enerģijas spektru līdzības pakāpes. Šajā gadījumā vibrāciju testēšanas kompleksa vibrāciju reproducēšanas ceļam ir jānodrošina mehānisko vibrāciju reproducēšana ar nepieciešamo enerģijas spektru pētāmā objekta vadāmajā punktā vai vadāmo punktu komplektā.

Šī testa metode ietver vienlaikus visu objekta rezonanses frekvenču ierosināšanu. Platjoslas nejaušās vibrācijas testēšanas iestatīšanas diagramma ir parādīta attēlā. 2.24.

Pareizu vibrācijas atveidi novērš vibrāciju uzbudinošo līdzekļu kropļojošā ietekme. Tāpēc pirms testēšanas ir nepieciešams koriģēt vai izlīdzināt amplitūdu; vibrācijas statīva frekvences reakcija. Pārbaudes laikā izstrādājuma kontroles punktos tiek ierosinātas stacionāras nejaušas vibrācijas. To skaitliskiem raksturlielumiem jābūt tuviem norādītajiem, kurus nosaka, pamatojoties uz pilna mēroga testu rezultātiem.

Platjoslas nejaušās vibrācijas testa metode ļauj reproducēt tos darbības apstākļu skaitliskās vibrācijas raksturlielumus, kas ietekmē pārbaudāmā produkta uzticamību. Par līdzības kritēriju tika ņemts vibrāciju paātrinājumu spektrālais blīvums, jo, palielinoties spektrālās vibrācijas blīvuma līmenim, palielinās produkta atteices vai tā darbības režīma traucējumu iespējamība.

Testa programma ir norādīta diagrammas veidā, kurā attēlota spektrālā blīvuma atkarība no frekvenču joslām, kurās tika veikti šie mērījumi. Šī programma tiek reproducēta ar vibrācijas statīvu izstrādājuma kontroles punktā, izmantojot enerģijas spektra veidotājus, kas kopumā ir platjoslas nejauša signāla vai baltā trokšņa avots un regulējamu frekvenču joslas filtru komplektu.

Šaurjoslas izlases vibrācijas tests. Mainīgais šaurjoslas nejaušās vibrācijas režīms ir starpposms starp platjoslas nejaušās vibrācijas režīmu un mainīgo sinusoidālā signāla režīmu. Metodes pamatā ir platjoslas zema paātrinājuma blīvuma ierosmes aizstāšana ar šaurjoslas liela paātrinājuma blīvuma ierosmi, kas lēnām mainās noteiktā frekvenču diapazona daļā.

Pareizi noregulējot, metode nodrošina tādu pašu svarīgāko paātrinājumu skaitu noteiktā līmenī kā platjoslas vibrācijas metode. Lai reproducētu testējamā parauga rezonanses apstākļus un slodzi, šaurjoslas vibrācijai ir jābūt tādām pašām īpašībām kā platjoslas vibrācijai. Ir arī nepieciešams, lai paātrinājuma zīmes izmaiņu skaits jebkuram sprieguma līmeņa pieaugumam būtu vienāds.

Šai metodei ir šādas priekšrocības:

1) spēja iegūt ievērojamus slodzes līmeņus, izmantojot mazāk jaudīgu aprīkojumu;

2) vienkāršāku vadības iekārtu izmantošanas iespēja un līdz ar to mazāk kvalificēta personāla izmantošana.

Galvenie uzdevumi ir noteikt vidējās frekvences izmaiņu likumu laika gaitā un vibrāciju izmaiņu likumu atkarībā no frekvences. Nosakot šos likumus, tie balstās uz šauras un platjoslas nejaušās vibrācijas testu līdzvērtību. Šāda līdzvērtība tiek noteikta, piemēram, noguruma stiprības pārbaudēs, kurās nepieciešams vienāds maksimālās un minimālās slodzes sadalījums šauras un platjoslas vibrācijas apstākļos. Identitāte rodas gadījumā, ja vidējā frekvence f mainās saskaņā ar logaritmisko likumu, un vibrācijas paātrinājuma vidējā kvadrātiskā vērtība ir proporcionāla frekvences kvadrātsaknei. Testa režīma piešķiršanas ērtībai tiek ieviests parametrs γ, ko sauc par paātrinājuma gradientu:

kur σ y ir vibrācijas pārslodzes vidējā kvadrātiskā vērtība (paātrinājuma vienībās g = 9,81 m×s 2) ar šaurjoslas ierosmi. Ja σ y jābūt proporcionālam , tad paātrinājuma gradients šaurjoslas vibrācijas testos ir nemainīga vērtība.

Testa laiks logaritmiskās frekvences maiņai tiek noteikts kā

kur f y un f m ir šauras un platjoslas vibrācijas pārbaudes laiks; p - mēroga koeficients; f in un f un ir attiecīgi augstākās un zemākās frekvences diapazonā, kurā tiek veikta skenēšana. Lai reproducētu platjoslas vibrācijas apstākļus ar vienmērīgu spektrālo blīvumu S 0 frekvenču joslā f in un F n (2.25. att.), paātrinājuma gradientu aprēķina, izmantojot formulu.

kur kcf ir vibrācijas sistēmas vidējais caurlaidības koeficients;

H 0 (p) - ee pārsūtīšanas funkcija.

No izteiksmēm (2.52) un (2.53) ir skaidrs, ka šaurjoslas vibrācijas testa režīmu nosaka koeficienti p un q. Koeficients q var mainīties no 1,14 (vienkāršiem testiem) līdz 3,3 (paātrinātiem testiem).

Koeficients p attiecīgi mainās diapazonā no 0,65 līdz 0,025.

Attēlā 2.25.a attēlā parādīti šaurjoslas un platjoslas vibrāciju spektrālie blīvumi. Pārtrauktās līnijas (tgα) slīpums, kas nosaka spektrālā blīvuma pieauguma ātrumu, mainoties vidējai frekvencei f, ir vienāds ar paātrinājuma gradienta kvadrātu.

Svarīga šādu testu iezīme ir iespēja automātiski kontrolēt vibrācijas slodžu līmeni (2.25.6. att.).

Šaurjoslas nejaušs process ar laikā mainīgu centrālo frekvenci / tiek iegūts, izmantojot baltā trokšņa ģeneratoru un tam pievienoto filtru, kura centrālo frekvenci maina frekvences skenēšanas piedziņa (FSD). PSCh griešanās ātrums ir regulējams plašās robežās. Šaurjoslas vibrāciju RMS vērtība vibrācijas sistēmas izejā tiek stabilizēta ar automātiskās pastiprinājuma kontroles (AGC) sistēmas palīdzību. Signāls atpakaļ! komunikācija, AGC nāk no vibrometriskās iekārtas (VA) izejas.

Signāla vidējās kvadrātiskās vērtības pieaugums, kas ir proporcionāls galīgajam, logaritmiskā skalā atbilst slīpumam 3 dB uz oktāvu. Tāpēc VA izejā (pirms AGC ieejas) tiek ieslēgts filtrs ar vājinājumu 3 dB uz oktāvu. Tas nodrošina paātrinājuma gradienta noturību, skenējot vidējo frekvenci.

OKTĀVAS UN FREKVENČES IZMAIŅAS ĀTRUMS

Oktāvas izmanto, lai noteiktu atšķirību starp divām frekvencēm. Piemēram, atšķirība starp 10 Hz un 500 Hz frekvencēm ir 490 Hz. Oktāvas attēlo šo atšķirību logaritmiskā skalā.

Gandrīz visi no mums ir dzirdējuši par oktāvas jēdzienu, ko izmanto mūzikā. Uz klavierēm frekvenču atšķirība starp divām tuvākajām tāda paša nosaukuma notīm ir tieši oktāva. Mūzikas instrumentu skaņošanas starptautiskā standarta nots ir A, kuras frekvence ir 440 Hz. Par vienu oktāvu augstākas nots frekvence ir 880 Hz, bet par vienu oktāvu zemāka ir 220 Hz. Tādējādi mēs redzam, ka oktāvai ir īpašība dubultoties, citiem vārdiem sakot, tā ir logaritmiskā attiecība.

Lai noteiktu oktāvu skaitu starp divām frekvencēm, varat izmantot šādu formulu:

kur f n – apakšējā frekvence, f в – augšējā frekvence.

Pārbaudot ar slīdošo sinusoidālo vilni, tiek izmantota frekvences izmaiņu logaritmiska skala. Tas tiek darīts, lai nodrošinātu apstākļus vienādai testa objekta noslogošanai dažādās frekvencēs. Tātad ar 10 Hz frekvenci 1 sekundē notiek 10 svārstību cikli. Šie paši 10 svārstību cikli aizņem vienu sekundes simtdaļu ar frekvenci 1000 Hz. Tas nozīmē, ka, lai nodrošinātu vienādi noslogotu stāvokli (vienādu svārstību ciklu skaitu) dažādās frekvencēs, frekvencei pieaugot, svārstību laikam pie šīs frekvences ir jāsamazinās.

Visbiežāk izmantotais frekvences maiņas ātrums ir 1 okt/min. Ja testi sākas ar 10 Hz, tad pirmā minūte iet pa diapazonu 10 Hz - 20 Hz, nākamajā minūtē - 20 Hz - 40 Hz utt. Frekvenču diapazonam 15 Hz – 1000 Hz oktāvu skaits ir 6,1. Ar ātrumu 1 oktāva minūtē testa laiks būs 6,1 minūte.

KAS IR NEJAUŠA VIBRĀCIJA?

Ja mēs ņemam struktūru, kas sastāv no vairākiem dažāda garuma stariem, un sākam to ierosināt ar slīdošu sinusoīdu, tad katrs stars intensīvi vibrēs, kad tiks ierosināta tā dabiskā frekvence. Tomēr, ja mēs ierosināsim to pašu struktūru ar platjoslas nejaušu signālu, mēs redzēsim, ka visi stari sāks spēcīgi šūpoties, it kā signālā būtu vienlaikus visas frekvences. Tā ir taisnība un tajā pašā laikā nav taisnība. Attēls būs reālistiskāks, ja pieņemsim, ka kādu laiku šie frekvences komponenti atrodas ierosmes signālā, bet to līmenis un fāze mainās nejauši. Laiks ir galvenais punkts nejauša procesa izpratnē. Teorētiski mums būtu jāņem vērā bezgalīgs laika periods, lai iegūtu patiesu nejaušu signālu. Ja signāls ir patiesi nejaušs, tas nekad neatkārtojas.

Iepriekš nejauša procesa analīzei tika izmantota uz frekvenču joslas filtriem balstīta iekārta, kas izolēja un novērtēja atsevišķus frekvenču komponentus. Mūsdienu spektra analizatori izmanto ātrā Furjē transformācijas (FFT) algoritmu. Nejaušs nepārtraukts signāls tiek mērīts un ņemts paraugs laikā. Pēc tam katram signāla laika punktam tiek aprēķinātas sinusa un kosinusa funkcijas, kas nosaka signāla frekvences komponentu līmeņus analizējamā signāla periodā. Pēc tam signāls tiek mērīts un analizēts nākamajam laika intervālam, un tā rezultāti tiek aprēķināti vidēji ar iepriekšējās analīzes rezultātiem. To atkārto, līdz tiek iegūts pieņemams vidējais rādītājs. Praksē vidējo rādītāju skaits var svārstīties no diviem līdz trim līdz vairākiem desmitiem un pat simtiem.

Zemāk redzamajā attēlā parādīts, kā sinusoīdu summa ar dažādām frekvencēm veido sarežģītas formas signālu. Var šķist, ka kopējais signāls ir nejaušs. Bet tas tā nav, jo komponentiem ir nemainīga amplitūda un fāze un tie mainās atbilstoši sinusoidālajam likumam. Tādējādi parādītais process ir periodisks, atkārtojams un paredzams.

Patiesībā nejaušam signālam ir komponenti, kuru amplitūdas un fāzes mainās nejauši.

Zemāk redzamajā attēlā parādīts summas signāla spektrs. Katrai kopējā signāla frekvences komponentei ir nemainīga vērtība, bet patiesi nejaušam signālam katra komponenta vērtība visu laiku mainīsies, un spektrālā analīze parādīs laika vidējās vērtības.

frekvence Hz

FFT algoritms analīzes laikā apstrādā nejaušo signālu un nosaka katra frekvences komponenta lielumu. Šīs vērtības attēlo vidējās kvadrātiskās vērtības, kuras pēc tam tiek izliktas kvadrātā. Tā kā mēs mēra paātrinājumu, mērvienība būs pārslodze gn kv, un pēc kvadrātošanas tā būs gn 2 kv. Ja analīzē frekvences izšķirtspēja ir 1 Hz, tad izmērītais lielums tiks izteikts kā paātrinājuma lielums kvadrātā 1 Hz platā frekvenču diapazonā un mērvienība būs gn 2 /Hz. Jāatceras, ka gn ir gn labi.

Mērvienība gn 2 /Hz tiek izmantota spektrālā blīvuma aprēķināšanā un būtībā izsaka vidējo jaudu 1 Hz platā frekvenču diapazonā. No nejaušās vibrācijas testa profila mēs varam noteikt kopējo jaudu, saskaitot katras 1 Hz platās joslas jaudas. Tālāk redzamajam profilam ir tikai trīs 1 Hz joslas, taču attiecīgo metodi var izmantot jebkuram profilam.

Spektrālais blīvums,

g RMS 2/Hz

frekvence Hz

(4 g 2/Hz = 4 g vid. 2 katrā 1 Hz plašā diapazonā)

RMS profila kopējo paātrinājumu (pārslodzi) gn var iegūt, saskaitot, bet, tā kā vērtības ir vidējās kvadrātiskās vērtības, tās tiek summētas šādi:

To pašu rezultātu var iegūt, izmantojot vispārīgāku formulu:

Tomēr pašlaik izmantotie nejaušie vibrācijas profili reti ir plakani un vairāk atgādina iežu masas šķērsgriezumu.

Spektrālais blīvums,

g RMS 2/Hz

(loga skala)

Frekvence, Hz (logaritmiskā skala)

No pirmā acu uzmetiena parādītā profila kopējā paātrinājuma gn noteikšana ir diezgan vienkāršs uzdevums, un to definē kā četru segmentu vērtību vidējo kvadrātisko summu. Tomēr profils tiek parādīts logaritmiskā skalā, un slīpās līnijas faktiski nav taisnas. Šīs līnijas ir eksponenciālas līknes. Tāpēc mums ir jāaprēķina laukums zem līknēm, kas ir daudz grūtāks uzdevums. Mēs neapsvērsim, kā to izdarīt, bet mēs varam teikt, ka kopējais paātrinājums ir vienāds ar 12,62 g rms.

Kāpēc jums jāzina kopējais paātrinājums nejaušas vibrācijas laikā?

Nejaušas vibrācijas režīmā vibrācijas pārbaudes sistēmai ir nominālais stumšanas spēks, kas tiek izteikts Nsq vai kgfsrm. Ņemiet vērā, ka spēku nosaka RMS vērtība, atšķirībā no sinusa vibrācijas, kas izmanto amplitūdas vērtību. Formula spēka noteikšanai ir tāda pati: F = m*a, bet tā kā spēkam ir kvadrātiskā vērtība, tad arī paātrinājumam ir jābūt vidējam kvadrātam.

Spēks (N kv.) = masa (kg) * paātrinājums (m/s 2 kv.)

Spēks (kgfs.) = masa (kg) * paātrinājums (gns.)

Atcerieties, ka masa attiecas uz visu kustīgo daļu kopējo masu!

Ko nozīmē kustība nejaušas vibrācijas laikā?

Mums ir svarīgi zināt pārvietojumu konkrētam testa profilam, jo tas var pārsniegt vibratora maksimālo pieļaujamo nobīdi. Neiedziļinoties detaļās, mēs zinām, kā aprēķināt kopējo efektīvo paātrinājumu, un nav iemesla, kas liegtu mums noteikt efektīvo ātrumu un efektīvo nobīdi konkrētam profilam. Grūtības rodas, ja vēlamies pāriet no vidējās kvadrātiskās vērtības uz amplitūdu vai vērtību no maksimuma līdz maksimumam. Atcerēsimies, ka amplitūdas vērtības attiecību pret vidējo kvadrātisko vērtību sauc par virsotnes koeficientu, kas sinusoidālam signālam ir vienāds ar kvadrātsakni no 2. Pārejas koeficienti no vidējās kvadrātiskās vērtības uz amplitūdas vērtību un atpakaļ ir vienādi ar attiecīgi 1,414 (2) un 0,707 (1/2). Tomēr mums ir darīšana nevis ar sinusoidālu signālu, bet gan ar nejaušu procesu, kura teorētiskais virsotnes koeficients ir vienāds ar bezgalību, jo nejauša signāla amplitūdas vērtība var būt vienāda ar bezgalību. Praksē virsotnes koeficienta vērtību pieņem kā 3. Attēlā parādīta nejauša signāla normālā sadalījuma līkne. Saskaņā ar statistiku, ja mēs aprobežojamies ar intervāla 3 platumu, tad tas aptvers 99,73% no visām iespējamām patiesa nejauša signāla amplitūdu vērtībām.

Varbūtības blīvums

Zvana līkne

Tāpēc, ja pieņemam, ka ar maksimuma koeficientu trīs, nejaušas vibrācijas regulators ģenerēs nejaušu signālu ar maksimālo amplitūdu, kas trīs reizes pārsniedz efektīvo vērtību, tad no tā izriet, ka aprēķinātā nobīde būs vienāda ar kopējo efektīvo nobīdi, kas reizināta ar virsotnes koeficienta vērtību un reizinot ar 2. Šī aprēķinātā kustība nedrīkst pārsniegt vibratora maksimāli pieļaujamo kustību.

Virsotnes faktora vērtības izvēles praktiskie aspekti

Mēs varam likt izlases vibrācijas kontrolierim ģenerēt signālu ar maksimuma koeficientu 3, kas tiks pārraidīts caur vibratoru uz testa paraugu. Diemžēl gan vibrators, gan paraugs būtībā ir nelineāras sistēmas, un tām ir rezonanse. Šī nelinearitāte ar rezonansi izraisīs kropļojumus. Galu galā mēs redzēsim, ka uz vibratora galda vai testa objekta izmērītais virsotnes koeficients būtiski atšķirsies no sākotnēji norādītā! Izlases vibrācijas kontrolieri to nelabo automātiski.

Ārpusjoslas jauda

Jāpievērš uzmanība efektam, kas var rasties, ja paraugs, kas paredzēts darbībai frekvenču diapazonā, piemēram, līdz 1000 Hz, tiek ierosināts ar nejaušu signālu. Regulatora ģenerētais signāls var ierosināt rezonanses frekvences, kas ir krietni virs 1000 Hz. Šīs frekvences ierosina harmonikas. Tāpēc ir lietderīgi kontrolēt signāla jaudu virs testa diapazona, jo tas var izraisīt parauga iznīcināšanu, kas darbojas noteiktā frekvenču diapazonā (šajā gadījumā līdz 1000 Hz).

Šaurjoslas nejauša vibrācija

Vibratoru stumšanas spēku nejaušas vibrācijas režīmā mēra šādos apstākļos:

slodzes masa ir aptuveni divas reizes lielāka par armatūras masu (vibratora kustīgā daļa)

testa profils atbilst ISO 5344 standartam

amplitūdas vērtības attiecība pret paātrinājuma vidējo kvadrātisko vērtību ir vismaz 3.

Vibrāciju testēšanas sistēmām ir nelineāra frekvences reakcija (dažās frekvencēs to efektivitāte ir augstāka, citās - zemāka), un nejaušais process frekvencēs zem 500 Hz tiek reproducēts ar mazāku efektivitāti. Šajā gadījumā pastiprinātājam var nebūt pietiekami daudz jaudas, lai radītu nepieciešamo spiedes spēku. Jaudīgāka pastiprinātāja izvēle atrisinās šo problēmu.

SPEKTRĀLĀ BLĪVUMA MĒRVIENĪBAS

Visbiežāk izmantotās jaudas spektra blīvuma vienības ir:

gn²/Hz

(m/s²)²/Hz

gn/Ö Hz

Jebkurā gadījumā jums jāatceras, ka paātrinājums tiek izteikts ar vidējo kvadrātisko vērtību.

Lai konvertētu mērvienības:

g²/Hz V m²/s³	reiziniet ar 9,80665²	tie. ´ 96.1703842
m²/s³ V g²/Hz	dalīts ar 9,80665²	tie. ¸ 96.1703842
g/Ö Hz V g²/Hz	kvadrāts g/Ö Hz	tie. (g/Ö Hz)²
g²/Hz V g/Ö Hz	ekstrakts kv. sakne no g²/Hz	tie. Ö (g²/Hz)

KĀ VIBRĀCIJA IETEKMĒ MANU PRODUKTU?

Visi produkti ir pakļauti vibrācijai, par ko vairumā gadījumu mēs maz zinām. Vibrācijas cēlonis ir izstrādājuma darbības apstākļi, tā transportēšana vai pats izstrādājums. Piemēram, veļas mazgājamās mašīnas elektroniskās sastāvdaļas ir pakļautas spēcīgai vibrācijai. Mums ir jāsaprot vibrācijas ietekme, lai palīdzētu mums radīt augstas kvalitātes un uzticamus produktus.

Ja mēs uzskatām, ka automašīnas radio ir uzstādīts uz paneļa, tas ir pakļauts vibrācijai. Vibrācijas avoti ir dzinējs, transmisija un ceļa profils. Vibrācijas frekvenču diapazons parasti ir no 1 Hz līdz 1000 Hz. Piemēram, motora ātrums 3000 apgr./min atbilst 50 Hz frekvencei. Šī vibrācija tiek pārraidīta uz instrumentu paneli pat tad, ja dzinējs ir uzstādīts uz vibrāciju izolējošiem stiprinājumiem, kam teorētiski nevajadzētu pārraidīt vibrāciju uz automašīnas virsbūvi. Tātad, mums ir vibrācijas avots, kas aizrauj instrumentu paneli un automašīnas radio.

Mērinstrumentu panelis

Vibrācija

Avota radītā vibrācija var būt maza, taču līdz brīdim, kad tā sasniedz radio, vibrācijas līmenis var ievērojami palielināties, pateicoties automašīnas virsbūves un paneļa rezonansei.

Rezonanse

Labs rezonanses piemērs ir skaņa, ko rada glāze, kad ar mitru pirkstu palaižat gar tā malu. Stikla sienas sāk vibrēt savā frekvencē. Šīs vibrācijas rada skaņas viļņus, ko mēs dzirdam. Pašas vibrācijas rada pirksta berze uz stikla. Ir zināms stāsts par operdziedātāju, kurš ar balsi izsita glāzi. Ja skaņas vibrāciju frekvence sakrīt ar stikla sieniņu vibrāciju dabisko frekvenci, vibrācijas var kļūt tik intensīvas, ka stikls pārplīsīs.

Vīna glāzes mala rezonansē

Objekta rezonanses frekvence ir frekvence, kurā objekts dabiski vibrēs, ja tas tiek izjaukts no tā līdzsvara stāvokļa. Piemēram, kad tiek noplūkta ģitāras stīga, tā vibrēs ar rezonanses frekvenci, pēc sitiena arī zvans vibrēs ar rezonanses frekvenci.

Stars pie rezonanses

ietekme

Ieguvums = 20

Attēlā parādīts, kā rezonanse pastiprina vibrācijas. Šajā piemērā aizraujoša kustība ar amplitūdu 1 mm izraisa staru kūļa vibrācijas ar amplitūdu 20 mm, kuru lielums zināmā mērā ir atkarīgs no stara kvalitātes faktora. Pārmērīga sijas saliekšana var izraisīt noguruma kļūmi.

Rezonanses asumu, ko sauc par kvalitātes faktoru (kvalitātes kritēriju), nosaka amortizācijas apjoms. Slāpēšanas efektu var dzirdēt, pieskaroties ar roku skanošajam zvaniņam: roka slāpēs tā vibrāciju, t.i. vibrāciju amplitūda un zvana skaņa mainīsies un ātri izbalēs.

Zemāk redzamajā attēlā parādīta rezonanses maksimums frekvencē f. Jo lielāka amortizācija, jo zemāka un platāka ir rezonanses maksimums. Slāpēšanu izsaka ar kvalitātes koeficientu Q, kas nosaka rezonanses līknes platumu pusjaudas līmenī (A/2) vai -3 dB līmenī no A, kur A ir maksimālā amplitūda. (-3 dB ir noapaļota vērtība, precīza vērtība ir –3,0102299957 dB).

Līmenis

Biežums

Kā rezonanse ietekmē automašīnas radio?

Apvalka vājināšanās (pļāpāšana)

Kabeļa pārtraukums

Sist

Mērinstrumentu panelis

Bojājumi

dēļi

Šis attēls ilustrē:

Slikti nostiprināta shēmas plate izlocīsies un galu galā saplaisās vai saplīsīs.

Kad shēmas plate rezonē, tā pārraida augsta līmeņa vibrācijas uz elektroniskajiem komponentiem, kas var priekšlaicīgi sabojāt.

Kabeļi un vadi laika gaitā var salūzt piestiprināšanas vietā pie dēļa noguruma spriedzes dēļ.

Ja visa ierīce nav rūpīgi nostiprināta, tā var ietriekties citās paneļa daļās, izraisot kaitinošu grabēšanu, bet vēl bīstamāk – šokējot elektroniskās detaļas un izraisot to rezonanses vibrāciju.

Tā kā automašīnas radio ir kasešu magnetofons, lentes mehānisma vibrācija var izraisīt gaudojošu un grabošu skaņu, kā arī sabojāt filmu.

VIBRATORA IZOLĀCIJA

Darbojoties vertikālā stāvoklī, vibrators rada vertikāli virzītu stumšanas spēku. Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu katra darbība izraisa reakciju. No tā izriet, ka, pieliekot spēku savam testa objektam, mēs iedarbinām tādu pašu spēku uz grīdu.

Pārbaudes objekts

Spēks

Tā kā lielākajai daļai ēku dabiskā frekvence ir aptuveni 15 Hz, tiek ierosinātas ne tikai vibratoru apkārtējo objektu rezonanses frekvences, bet arī ēkas rezonanses frekvences, un tas dažos gadījumos var izraisīt ēkas bojājumus.

Lai novērstu šādas problēmas rašanos, varat izmantot seismisko masu - parasti lielu betona bloku, kura svaram jābūt vismaz 10 reizes lielākam par vibratora radīto maksimālo stumšanas spēku,

vai izmantojiet citas izolācijas metodes, piemēram, pneimatiskos vai gumijas stiprinājumus.

Armatūra

Kustīgs pastiprinājums

Gaisa atspere

Ķermeņa pārvietošana

Lielākajai daļai vibratoru ir vibrācijas izolācijas elementi. Tomēr tas rada vēl vienu problēmu, kas saistīta ar vibratora korpusa kustību. Sakarā ar to, ka vibratora korpuss ir izolēts no grīdas, izmantojot “atsperes”, vibratora armatūrai virzoties uz augšu ar slodzi, vibratora korpusam ir tendence virzīties uz leju. Vibratora korpusa pārvietošana samazina vibratora galda kustību attiecībā pret grīdu un līdz ar to arī galda paātrinājumu, kam ir absolūtā vērtība. Korpusa kustības apjoms ir saistīts ar kopējās kustīgās masas attiecību pret vibratora korpusa masu. Jo lielāka kravnesība, jo lielāka ir ķermeņa kustība. Galda maksimālo kustību attiecībā pret grīdu var noteikt pēc šādas formulas:

Diemžēl vibrācijas izolatoriem ir rezonanse 2,5 Hz, 5 Hz, 10 Hz vai 15 Hz frekvencēs atkarībā no izolatora veida. Ja vibrators darbojas lielā mērā ar kustību pie izolatora rezonanses frekvences, tad iepriekšminētajai formulai nav jēgas, jo testa objekts paliks nekustīgs, kamēr vibratora korpuss kustas.

Dzeramnaudas TORMENT

Pastāv noteikums, saskaņā ar kuru testa objekta un aprīkojuma smaguma centrs jānovieto uz stiegrojuma garenass. Ja šis noteikums netiek ievērots, varat:

pārslogojiet testa objektu

sabojāt vibratoru

Vibratora konstrukcija nodrošina stumšanas spēka pārnešanu pa stiegrojuma asi, tāpēc kravnesības un aprīkojuma nobīde no garenass izraisa stiegrojuma “apgāšanos”. Šo slīpuma kustību uzņem armatūras vadotnes un uzliek tām slodzi, kas ārkārtējos gadījumos var izraisīt vadotnes gultņu un kustīgās spoles bojājumus. Pārbaudes objekts tiek pakļauts arī sānu slodzēm, kuras neparedz testa režīmi. Ja iekārta nav pietiekami stingra, tai var rasties rezonanse šķērsvirzienā, kurā testa objekts tiek pakļauts ievērojamai nekontrolētai vibrācijai. Piemēram, ar sānu paātrinājumu 5g, ko izraisa slodzes nobīde un iekārtas ar kvalitātes koeficientu pie rezonanses frekvences Q = 50, testa objektam šajā frekvencē būs 250g paātrinājums!

Kontrole

Lai novērstu šo situāciju, labs īkšķis ir kontrolēt sānu paātrinājumu. Gadījumos, kad sānu paātrinājums nav nenozīmīgs, vadības stratēģija var samazināt vertikālo kustību, lai izvairītos no testa objekta pārslodzes. Šo metodi izmanto daudzkanālu vadībā, kad vadības signāls tiek ģenerēts, pamatojoties uz pārbaudāmā objekta reakciju vairākos punktos.

Ja Jūsu iekārta ir stingra, rūpīgi izstrādāta un ražota, iekārtas un testa objekta smaguma centri atrodas uz vibratora galda garenass, tad apgāšanās moments būs minimāls un to var ignorēt.

Piezīme. Sarežģītai struktūrai vibrējot, tās smaguma centra novietojums var būt atkarīgs no ierosmes frekvences, tāpēc dažādās frekvencēs smaguma centra novietojums būs atšķirīgs.

Dokuments

Vokālajās partijās Ričards bieži izmanto, drīzāk, ..., bundzinieks Ginger cepējs, pianists Džonijs... atkal iekšā administrē, roks ir iedalīts... vienkāršas daļēji varonīgas ainas saturu. Adam Ent, ... piezīmes, īpaši lielas vibrācija teikuma beigās...

Ir kļuvušas plaši izplatītas pārbaudes metodes nejaušai šaurjoslas vibrācijai ar laika gaitā mainīgu vidējo frekvenci. Viņiem ir šādas priekšrocības:

1) spēja iegūt ievērojamus slodzes līmeņus, izmantojot mazāk jaudīgu aprīkojumu;

2) iespēja izmantot vienkāršākas vadības iekārtas, kurām nepieciešams mazāk kvalificēts personāls.

Rīsi. 8. Vadības shēma šaurjoslas nejaušās vibrācijas pārbaudei: a - šaurjoslas un platjoslas vibrācijas spektrālais blīvums, b - sistēmas blokshēma: 1 - frekvences skenēšanas piedziņa, 2 - vibrometriskā iekārta, 3 - sensors, 4 - pārbaudāmais produkts, 5 - vibrācijas ierosinātājs, 6 - pastiprinātājs; 7 - automātiska pastiprinājuma kontrole, 8 - pavadošais filtrs; 9 - baltā trokšņa ģenerators

Galvenie uzdevumi ir noteikt vidējās frekvences izmaiņu likumu laika gaitā un vibrāciju izmaiņu likumu atkarībā no frekvences. Nosakot šos likumus, tie vadās no apsvērumiem par zināmu līdzvērtību starp šauru un platjoslas nejaušu vibrāciju testiem. Tas ir uzstādīts, piemēram, noguruma izturības testiem, kas prasa identisku maksimālās un minimālās slodzes sadalījumu šaurās un platjoslas vibrācijās. Uzstādīts

kur ir vibrācijas pārslodzes vidējā kvadrātiskā vērtība (paātrinājuma izteiksmē vienībās ar šaurjoslas ierosmi. Ja tam jābūt proporcionālam VI, tad paātrinājuma gradients, pārbaudot šaurjoslas vibrāciju, ir nemainīga vērtība. Pārbaudes laiks ar logaritmisku frekvences izmaiņu

Attiecīgi augstākās un zemākās frekvences diapazonā, kurā tiek veikta skenēšana; šauras un platjoslas vibrācijas pārbaudes laiks; mēroga faktors.

Lai reproducētu apstākļus, kas rodas platjoslas vibrācijas laikā ar vienmērīgu spektrālo blīvumu frekvenču joslā (sk. 8. att., a), paātrinājuma gradientu aprēķina, izmantojot formulu

kur Uz vibrācijas sistēmas vidējo pārraides koeficientu; tā pārsūtīšanas funkcija.

Saskaņā ar (18) un (19) šaurjoslas vibrācijas testa režīmu nosaka koeficienti Koeficients var mainīties no 1,14 (vienkāršiem testiem) līdz 3,3 (paātrinātiem testiem). Koeficients attiecīgi mainās robežās

Attēlā 8a attēlā parādīts šaurjoslas un platjoslas vibrāciju spektrālais blīvums. Pārtrauktās līnijas slīpums, kas nosaka spektrālā blīvuma pieauguma ātrumu, mainoties vidējai frekvencei, ir vienāds ar paātrinājuma gradienta kvadrātu.

Ir zināms, ka daudzas rūpnieciskās automatizācijas sistēmas pārbauda šaurjoslas nejaušās vibrācijas. Tie ir uzbūvēti saskaņā ar shēmu, kas parādīta attēlā. 8, dz. Šaurjoslas nejaušs process ar laikā mainīgu centrālo frekvenci tiek iegūts, izmantojot baltā trokšņa ģeneratoru un tam pievienoto filtru, kura centrālā frekvence tiek mainīta ar frekvences skenēšanas piedziņu.Rotācijas ātrums ir regulējams plašās robežās. Šaurjoslas vibrāciju RMS vērtība vibrācijas sistēmas izejā tiek stabilizēta, izmantojot automātiskās pastiprinājuma kontroles (AGC) sistēmu. AGC atgriezeniskās saites signāls nāk no vibrācijas mērīšanas iekārtas izejas

Pārbaudot vibrācijas efektus, visplašāk tiek izmantotas šādas pārbaudes metodes:

Fiksētas frekvences sinusoidālās vibrācijas metode;

Slaucīšanas frekvences metode;

Platjoslas nejaušās vibrācijas metode;

Šaurjoslas nejaušās vibrācijas metode.

Dažkārt laboratorijas apstākļos veic pārbaudes, lai noteiktu reālās vibrācijas ietekmi.

Fiksētas frekvences sinusoidālās vibrācijas testi veic, iestatot noteiktas vibrācijas parametru vērtības fiksētā frekvencē. Testus var veikt:

Vienā fiksētā frekvencē;

Vairākās mehāniskās rezonanses frekvencēs;

Vairākās darbības diapazonā norādītajās frekvencēs.

Pārbaudes vienā fiksētā frekvencē f(i) uz noteiktu laiku t p ar noteiktu paātrinājuma (nobīdes) amplitūdu ir neefektīvas. Jo iespēja, ka produkts darbības vai transportēšanas laikā tiks pakļauts vibrācijai vienā frekvencē, ir ļoti maza. Šāda veida pārbaude tiek veikta ražošanas procesā, lai identificētu nekvalitatīvus lodētus un vītņotus savienojumus, kā arī citus ražošanas defektus.

Testi, izmantojot fiksētās frekvences metodi mehāniskās rezonanses frekvencēs. Pārbaudāmajiem produktiem ir nepieciešama iepriekšēja šo frekvenču noteikšana. Testējamais produkts tiek secīgi pakļauts vibrācijai rezonanses frekvencēs, saglabājot to katrā režīmā kādu laiku. CieņaŠī metode ir tāda, ka pārbaudes tiek veiktas frekvencēs, kas ir visbīstamākās pārbaudītajai elektrosistēmai. Trūkums ir grūtības automatizēt testēšanas procesu, jo testēšanas laikā rezonanses frekvences var nedaudz mainīties.

Pārbaudes vairākās noteiktās frekvencēs darbības diapazonā Ieteicams veikt, lai noteiktu produkta raksturlielumus punktos darbības frekvenču diapazonā. Teorētiski intervāls starp divām blakus esošām frekvencēm ir izvēlēts ne lielāks par konstrukcijas elementa rezonanses raksturlieluma platumu. Tas tiek darīts, lai nepalaistu garām iespējamo rezonanses rašanos. Ja tiek konstatētas rezonanses frekvences vai frekvences, pie kurām tiek novērota produkta kontrolēto parametru pasliktināšanās, šajā frekvencē ieteicams iestatīt papildu slēdža ātrumu, lai noskaidrotu un identificētu neatbilstības cēloņus.

Slaucīšanas frekvences pārbaude tiek veiktas, nepārtraukti mainot vibrācijas frekvenci tās palielināšanas un pēc tam samazināšanās virzienā. Galvenie parametri, kas raksturo slaucīšanas frekvences metodi, ir:

Viena šūpošanās cikla laiks T c;

Šūpošanās ātrums nk;

Pārbaudes ilgums T lpp.

Svarīgs slaucīšanas frekvences metodes rādītājs ir frekvences slaucīšanas ātrums. Pamatojoties uz to, ka augsto vibrācijas frekvenču diapazons (1000...5000 Hz) ir daudz plašāks nekā zemo vibrācijas frekvenču diapazons (20...1000 Hz), izriet, ka frekvencei svārstās nemainīgā ātrumā robežās. darbības diapazons, zemas frekvences apgabals pāries īsākā laikā nekā augstfrekvences apgabals. Tā rezultātā būs grūti noteikt rezonanses zemās frekvencēs. Tāpēc parasti frekvences maiņa darbības frekvenču diapazonā tiek veikta saskaņā ar eksponenciālu likumu.

f in =f 1 × e kt,(3)

Kur f in– vibrācijas frekvence brīdī t, Hz; f 1– zemāka darbības diapazona frekvence, Hz; k ir šūpošanās ātrumu raksturojošs eksponents.

Izvēloties lielu šūpošanās ātrumu, pārbaudītā ES īpašības tiks novērtētas ar lielām kļūdām, jo produkta rezonanses svārstību amplitūda sasniegs zemākas vērtības nekā pie maza ātruma, un ir iespējamas arī rezonanses izlaišanas (neatklāšanas). Izvēloties zemu šūpošanās ātrumu, ilgstoša darbības frekvenču diapazona pāreja var izraisīt pārbaudāmā produkta bojājumus rezonanses frekvencēs un palielināt testa ilgumu. Frekvences maiņas ātrumam jābūt tādam, lai frekvences maiņas laiks rezonanses frekvenču joslā t D f nebija mazāks par laiku, kas vajadzīgs, lai produkta vibrācijas amplitūda rezonansē palielinātos līdz līdzsvara stāvokļa vērtībai t nar un mērīšanas vai reģistrācijas ierīces kustīgās daļas galīgās uzstādīšanas laiks t y. Tie. Frekvences maiņas ātrumu ierobežo šādi nosacījumi:

t D f > t nar,(4)

t D f > t y .

Laiku, kurā vibrācijas amplitūda palielinās rezonansē līdz līdzsvara stāvokļa vērtībai, var aptuveni aprēķināt, izmantojot formulu:

t ad = k 1 × Q/f 0, (5)

Kur f 0 – rezonanses frekvence, Hz; J - preces kvalitātes faktors; k 1 – koeficients, kas ņem vērā amplitūdas pieauguma laika pieaugumu līdz līdzsvara stāvokļa vērtībai amplitūdas izmaiņu novirzes rezultātā no lineārā likuma.

Ņemot vērā visu iepriekš minēto, frekvences maiņas ātrumu aprēķina pēc formulas:

n k = 2000 × lg (2 × Q + 1/2 × Q)/t D f ,(6)

Kur t D f - atlasīti saskaņā ar nosacījumiem (4). Ja pēc formulas atrastais frekvences izmaiņu ātrums pārsniedz 2 oktāvas/s, tad to joprojām pieņem kā 2 oktāvas/s - tas ir maksimālais frekvences izmaiņu maksimālais ātrums.

Platjoslas izlases veida vibrācijas pārbaude.Šajā gadījumā tiek realizēta vienlaicīga visu testa produkta rezonanšu ierosināšana, kas ļauj identificēt to kopīgo ietekmi. Pārbaudes apstākļu stingrāka rezonanses frekvenču vienlaicīgas ierosmes dēļ samazina pārbaudes laiku, salīdzinot ar slaucīšanas frekvences metodi.

Platjoslas nejaušās vibrācijas pārbaudes smagumu nosaka šādu parametru kombinācija:

Frekvenču diapazons;

Spektrālā paātrinājuma blīvums;

Pārbaudes ilgums.

Nežēlības pakāpes parādītas 5.1. tabulā.

5.1. tabula

UZ nopelniemŠī metode ietver:

Mehāniskā sprieguma tuvums faktiskās darbības laikā;

Spēja identificēt visas dažādu konstrukcijas elementu mehāniskās ietekmes sekas;

Īsākais pārbaudes ilgums.

UZ nepilnības attiecas uz pārbaudāmā aprīkojuma augstajām izmaksām un sarežģītību.

Šaurjoslas izlases vibrācijas pārbaude.Šo metodi sauc arī par frekvenču joslas skenēšanas nejaušās vibrācijas metodi. Nejaušas vibrācijas šajā gadījumā tiek ierosinātas šaurā frekvenču joslā, kuras centrālā frekvence saskaņā ar eksponenciālu likumu testa laikā lēnām skenē frekvenču diapazonā.

Šī metode ir kompromiss starp platjoslas un slaucīta sinusoidālā viļņa testa metodēm.

Lai nodrošinātu līdzvērtību starp slaucīšanas joslas nejaušās vibrācijas testu un platjoslas nejaušās vibrācijas testu, ir jāievēro šāds nosacījums:

g=s/(2×pi×f) 1/2 =konst.,(7)

kur g ir paātrinājuma gradients, g×с 1/2; s – vidējā kvadrātiskā vibrācijas paātrinājums šaurā frekvenču joslā, mērot kontroles punktā, g; f ir joslas centrālā frekvence.

Pārbaudes smaguma pakāpi šajā gadījumā nosaka šādu parametru kombinācija:

Frekvenču diapazons;

skenēšanas frekvenču joslas platums;

Paātrinājuma gradients;

Pārbaudes ilgums.

Paātrinājuma gradienta vērtību nosaka pēc formulas:

g = 0,22 × S(f) 1/2,(8)

Kur S(f) – vibrācijas paātrinājuma spektrālais blīvums, pārbaudot ar platjoslas nejaušās vibrācijas metodi.

Saistītā informācija.

Spektrālā analīze ir signāla apstrādes metode, kas ļauj noteikt signāla frekvences sastāvu. Ir zināmas metodes vibrācijas signāla apstrādei: korelācija, autokorelācija, spektrālā jauda, cestrālās īpašības, kurtozes aprēķins, apvalks. Visizplatītākā ir spektrālā analīze kā informācijas pasniegšanas metode, pateicoties nepārprotamai bojājumu identificēšanai un saprotamām kinemātiskajām attiecībām starp notiekošajiem procesiem un vibrāciju spektriem.

Spektra sastāva vizuālu attēlojumu nodrošina vibrācijas signāla grafiskais attēlojums spektrogrammu veidā. Amplitūdu un vibrācijas komponentu modeļa identificēšana ļauj noteikt iekārtu darbības traucējumus. Vibrācijas paātrinājuma spektrogrammu analīze ļauj atpazīt bojājumus agrīnā stadijā. Vibrācijas ātruma spektrogrammas tiek izmantotas progresējošu bojājumu uzraudzībai. Bojājumu meklēšana tiek veikta ar iepriekš noteiktu iespējamo bojājumu biežumu. Lai analizētu vibrācijas spektru, galvenās spektrālā signāla sastāvdaļas ir identificētas no sekojošā saraksta.

Apgrozījuma biežums– mehānisma piedziņas vārpstas griešanās ātrums vai darba procesa frekvence – pirmā harmonika. Harmonikas ir frekvences, kas ir griešanās frekvences () daudzkārtējas, pārsniedzot rotācijas frekvenci par veselu skaitu reižu (2, 3, 4, 5, ...). Harmonikas bieži sauc par superharmonikām. Harmonikas raksturo defektus: novirze, vārpstas liece, sakabes bojājumi, sēdekļu nodilums. Harmoniku skaits un amplitūda norāda uz mehānisma bojājuma pakāpi.
Galvenie harmoniku cēloņi:
- nelīdzsvarota rotora nelīdzsvarotības vibrācija izpaužas sinusoidālu svārstību veidā ar rotora rotācijas frekvenci, rotācijas frekvences maiņa izraisa svārstību amplitūdas izmaiņas kvadrātveida attiecībās;
- vārpstas liece, vārpstas novirze - nosaka palielinātas 2. vai 4. pat harmoniku amplitūdas, kas izpaužas radiālajā un aksiālajā virzienā;
- pagriežot gultņa gredzenu uz vārpstas vai korpusā, var parādīties nepāra harmonikas - 3. vai 5. harmonika.
Subharmonikas– pirmās harmonikas frakcionētas daļas (1/2, 1/3, 1/4, ... rotācijas ātrums), to parādīšanās vibrāciju spektrā norāda uz spraugu esamību, paaugstinātu detaļu un balstu atbilstību (). Dažreiz palielināta atbilstība un nepilnības mezglos izraisa pusotras harmonikas 1½, 2½, 3½… apgriezienu frekvencē ().
Rezonanses frekvences– mehānisma daļu dabisko vibrāciju frekvences. Rezonanses frekvences paliek nemainīgas, mainoties vārpstas griešanās ātrumam ().
Neharmoniskas vibrācijas– pie šīm frekvencēm parādās rites gultņu bojājumi. Vibrācijas spektrā komponenti parādās ar iespējamo gultņu bojājumu biežumu ():
- ārējā gredzena bojājumi f nc = 0,5 × z × f laiks × (1 – d × cos β / D);
- iekšējā gredzena bojājumi f vk = 0,5 × z × f vr × (1 + d × cos β/D);
- rites elementu bojājumi f tk = (D × f laiks / d) ×;
- separatora bojājumi f с = 0,5 × f laiks × (1 – d × cos β / D),
Kur f vr– vārpstas griešanās ātrums; z ritošo elementu skaits; d– rites elementu diametrs; β – saskares leņķis (kontakts starp rites elementiem un skrejceliņu); D– apļa diametrs, kas iet caur rites elementu centriem ().

Ar ievērojamu bojājumu attīstību parādās harmoniskie komponenti. Gultņu bojājuma pakāpi nosaka noteikta bojājuma harmoniku skaits.

Ritošo gultņu bojājumi izraisa liela skaita komponentu parādīšanos vibrācijas paātrinājuma spektrā gultņu dabiskās frekvences 2000…4000 Hz apgabalā ().
Viļņu frekvences– frekvences, kas vienādas ar vārpstas griešanās frekvences un elementu skaita reizinājumu (zobu skaits, asmeņu skaits, pirkstu skaits):
f pagrieziens = z × f pagrieziens,

Kur z– riteņu zobu vai asmeņu skaits.

Bojājumi, kas izpaužas zobu frekvencē, var radīt harmoniskas sastāvdaļas, bojājumam progresējot tālāk ().
Sānu svītras– procesa modulācija, kas parādās, attīstoties zobratu un rites gultņu bojājumiem. Izskata iemesls ir ātruma izmaiņas bojāto virsmu mijiedarbības laikā. Modulācijas vērtība norāda svārstību ierosmes avotu. Modulācijas analīze ļauj noskaidrot bojājuma izcelsmi un attīstības pakāpi (110. attēls).
Elektriskas izcelsmes vibrācija parasti novēro pie 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz un citām harmonikām (). Elektromagnētiskās izcelsmes vibrācijas frekvence spektrā pazūd, kad elektroenerģija tiek izslēgta. Bojājumu cēlonis var būt mehāniski bojājumi, piemēram, atslābuši vītņotie savienojumi, kas nostiprina statoru pie rāmja.
Trokšņa komponenti, rodas iestrēgšanas, mehānisku kontaktu vai nestabila griešanās ātruma gadījumā. Tiem raksturīgs liels skaits dažādu amplitūdu komponentu ().

Ja jums ir zināšanas par spektra sastāvdaļām, kļūst iespējams tos atšķirt frekvenču spektrā un noteikt bojājumu cēloņus un sekas ().

(A)

(V)

(G)

a) vibrācijas ātruma spektrogramma mehānismam ar rotora nelīdzsvarotību un pirmās harmonikas frekvenci 10 Hz; b) rites gultņa vibrācijas spektrs ar ārējā gredzena bojājumiem - harmoniku parādīšanās ar rites elementu biežumu, kas ripo pa ārējo gredzenu; c) vertikālās frēzmašīnas vārpstas rites gultņu bojājumiem atbilstošā vibrācijas paātrinājuma spektrogramma - rezonanses komponentes frekvencēs 7000...9500 Hz; d) vibrācijas paātrinājuma spektrogramma otrā tipa, metāla griešanas mašīnā apstrādātas detaļas iestatīšanas laikā

Spektrālo komponentu analīzes noteikumi

Liels harmoniku skaits raksturo lielāku mehānisma bojājumu.
Harmoniskām amplitūdām vajadzētu samazināties, palielinoties harmoniskajam skaitlim.
Apakšharmonikas amplitūdām jābūt mazākām par pirmās harmonikas amplitūdu.
Sānu svītru skaita palielināšanās norāda uz bojājumu attīstību.
Pirmās harmonikas amplitūdai vajadzētu būt lielākai vērtībai.
Modulācijas dziļums (harmoniskās amplitūdas attiecība pret sānjoslas amplitūdu) nosaka mehānisma bojājuma pakāpi.
Vibrācijas ātruma komponentu amplitūdas nedrīkst pārsniegt pieļaujamās vērtības, kas pieņemtas, analizējot kopējo vibrācijas līmeni. Viena no būtiska bojājuma pazīmēm ir tādu komponentu klātbūtne vibrācijas paātrinājuma spektrā, kuru vērtība pārsniedz 9,8 m/s2.

Efektīvai tehniskā stāvokļa uzraudzībai nepieciešams ikmēneša vibrācijas ātruma komponentu spektrālās analīzes monitorings. Bojājumu attīstības vēsturē ir vairāki posmi:

(A)

(V)

(G)

a) labā stāvoklī; b) sākotnējā nelīdzsvarotība; c) vidējais bojājuma līmenis; d) būtiski bojājumi

Viens no raksturīgajiem mehānisma bojājumiem pēc ilgstošas ekspluatācijas (10...15 gadi) ir mašīnas korpusa un pamatu nesošo virsmu neparalēlitāte, savukārt mašīnas svars sadalās pa trim vai diviem. atbalsta. Vibrācijas ātruma spektrs šajā gadījumā satur harmonikas komponentus, kuru amplitūda ir lielāka par 4,5 mm/s un pusotru harmoniku. Bojājumi izraisa pastiprinātu korpusa atbilstību vienā no virzieniem un fāzes leņķa nestabilitāti balansēšanas laikā. Tāpēc pirms rotora balansēšanas ir jānovērš mašīnas korpusa balstu un pamatu neparalēlitāte, vītņoto savienojumu atslābums, gultņu ligzdu nodilums, palielināta gultņu aksiālā spēle.

Pusotras harmonikas izskata un attīstības varianti ir parādīti 115. attēlā. Pusotras harmonikas mazā amplitūda ir raksturīga šī bojājuma sākuma stadijai (a). Tālākai attīstībai var būt divi veidi:

Remonta nepieciešamība rodas, ja pusotras harmonikas amplitūda pārsniedz apgrieztās frekvences amplitūdu (r).

(A)

(V)

(G)

a) bojājumu attīstības sākuma stadija - neliela pusotras harmonikas amplitūda; b) bojājumu attīstība – pusotras harmonikas amplitūdas palielināšanās; c) bojājumu attīstība – harmoniku parādīšanās 1¼, 1½, 1¾ utt.;
d) remonta nepieciešamība – pusotras harmonikas amplitūda pārsniedz
apgrieztās frekvences amplitūda

Ritošajiem gultņiem ir iespējams arī noteikt raksturīgās vibrācijas paātrinājuma spektrogrammas, kas saistītas ar dažādu bojājumu pakāpi (116. attēls). Darba stāvokli raksturo nenozīmīgu amplitūdas komponentu klātbūtne pētāmā spektra zemfrekvences apgabalā 10...4000 Hz (a). Bojājuma sākumposmā ir vairākas sastāvdaļas ar amplitūdu 3,0...6,0 m/s 2 spektra vidusdaļā (b). Vidējais bojājuma līmenis ir saistīts ar “enerģijas paugura” veidošanos diapazonā no 2–4 kHz ar maksimālo vērtību 5,0–7,0 m/s 2 (c). Ievērojams bojājums izraisa “enerģijas paugura” komponentu amplitūdas vērtību palielināšanos virs 10 m/s 2 (g). Gultnis jānomaina pēc tam, kad pīķa komponenti sāk samazināties. Šajā gadījumā mainās berzes raksturs - ritošā gultnī parādās slīdošā berze, rites elementi sāk slīdēt attiecībā pret skrejceliņu.

(A)

(V)

(G)

a) labā stāvoklī; b) sākuma stadija; c) vidējais bojājuma līmenis;
d) būtiski bojājumi

Aploksnes analīze

Ritošo gultņu darbību raksturo pastāvīga trokšņa un vibrācijas radīšana plašā frekvenču diapazonā. Jaunie gultņi rada zemu troksni un gandrīz nemanāmas mehāniskās vibrācijas. Gultnim nolietojoties, vibrācijas procesos sāk parādīties tā sauktie gultņu toņi, kuru amplitūda palielinās, attīstoties defektiem. Tā rezultātā vibrācijas signālu, ko rada bojāts gultnis, ar zināmu tuvinājumu var attēlot kā nejaušu amplitūdas modulētu procesu ().

Apvalka forma un modulācijas dziļums ir ļoti jutīgi rites gultņa tehniskā stāvokļa rādītāji, un tāpēc tie ir analīzes pamatā. Kā tehniskā stāvokļa mērauklu dažas programmas izmanto amplitūdas modulācijas koeficientu:

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

Defektu attīstības sākumā “trokšņa fonā” sāk parādīties gultņu toņi, kas palielinās defektiem attīstoties par aptuveni 20 dB attiecībā pret “trokšņa fona” līmeni. Vēlākos defekta attīstības posmos, kad tas kļūst nopietns, trokšņu līmenis sāk pieaugt un sasniedz gultņu toņu līmeni nepieņemamā tehniskā stāvoklī.

Signāla augstfrekvences trokšņa daļa laika gaitā maina savu amplitūdu, un to modulē zemfrekvences signāls. Šis modulējošais signāls satur arī informāciju par gultņa stāvokli. Šī metode dod vislabākos rezultātus, ja analizē nevis platjoslas signāla modulāciju, bet vispirms veic vibrācijas signāla frekvenču joslas filtrēšanu aptuveni 6...18 kHz diapazonā un analizē šī signāla modulāciju. Lai to izdarītu, tiek noteikts filtrētais signāls, tiek izolēts modulējošais signāls, kas tiek ievadīts šaurjoslas spektra analizatorā, kur tiek veidots apvalka spektrs.

Nelieli gultņa defekti nespēj radīt jūtamas vibrācijas gultņa radītās zemās un vidējās frekvences zonā. Tajā pašā laikā augstfrekvences vibrācijas trokšņa modulēšanai iegūto triecienu enerģija izrādās diezgan pietiekama, metodei ir ļoti augsta jutība.

Aploksnes spektram vienmēr ir ļoti raksturīgs izskats. Ja nav defektu, tas parādās kā gandrīz horizontāla, nedaudz viļņota līnija. Kad parādās defekti, diskrētās sastāvdaļas sāk pacelties virs šīs diezgan gludās cietā fona līnijas līmeņa, kuras frekvences tiek aprēķinātas no gultņa kinemātikas un apgriezieniem. Apvalka spektra frekvenču sastāvs ļauj identificēt defektu klātbūtni, un atbilstošo komponentu pārpalikums virs fona nepārprotami raksturo katra defekta dziļumu.

Diagnosticējot rites gultni, izmantojot aploksni, ir iespējams identificēt atsevišķas kļūdas. Vibrāciju apvalka spektra frekvences, kurās tiek konstatēti defekti, sakrīt ar vibrāciju spektru frekvencēm. Mērot, izmantojot aploksni, ierīcē jāievada nesējfrekvence un signāls jāfiltrē (joslas platums ne vairāk kā 1/3 oktāvas).