Các nghiên cứu về dao động thực của các LL khác nhau đã chỉ ra rằng dao động là hàm ngẫu nhiên của thời gian. Các đặc tính thống kê của chúng được xác định bằng cách xử lý các bản ghi rung động thực tế. Mục đích của các thử nghiệm là tái tạo rung động trên giá rung với các đặc tính thống kê quy định tại các điểm kiểm soát của đối tượng thử nghiệm. Do kết quả xử lý rung động tự nhiên được sử dụng làm đặc tính thống kê được chỉ định nên các thử nghiệm rung ngẫu nhiên tái tạo chính xác nhất trạng thái rung thực tế của sản phẩm thử nghiệm.
Khi tổ chức kiểm tra độ rung ngẫu nhiên, có hai giả thuyết được chấp nhận:
1) về tính quy chuẩn của quy luật phân bố các dao động ngẫu nhiên;
2) về tính dừng cục bộ của các dao động ngẫu nhiên.
Cơ sở lý luận của giả thuyết đầu tiên là trạng thái rung của sản phẩm có thể được coi là sự chồng chất của các quá trình ngẫu nhiên khác nhau được tạo ra bởi các nguồn độc lập về mặt thống kê. Cũng cần lưu ý rằng nếu cảm biến rung được đặt ở một vị trí trong cấu trúc nơi biểu hiện các đặc tính lọc của nó, thì quy luật phân phối tín hiệu đầu ra của cảm biến này sẽ tiến tới bình thường.
Giả thuyết thứ hai giả định rằng các đặc tính thống kê của rung động thay đổi khá chậm theo thời gian. Điều này cho phép chúng ta giả định rằng một số đặc tính trung bình được tính toán trong một khoảng thời gian nhất định cung cấp mô tả đầy đủ về trạng thái rung động trong khoảng thời gian đó.
Các tính chất của rung động như một quá trình chuẩn tắc tập trung cố định được xác định hoàn toàn trong trường hợp tổng quát bởi ma trận hiệp phương sai hoặc phép biến đổi Fourier của nó - ma trận mật độ phổ. Trong trường hợp tần số (vô hướng), quá trình được đặc trưng bởi hàm tương quan hoặc mật độ phổ. Vì các cấu trúc được thử nghiệm là hệ thống động lực đa cộng hưởng với các đặc tính chọn lọc tần số rõ rệt nên các đặc tính quang phổ (phổ nội tại và phổ tương hỗ) là rõ ràng nhất và có tầm quan trọng mang tính quyết định đối với kỹ sư thử nghiệm. Chế độ thử rung ngẫu nhiên được xác định bằng mật độ phổ của gia tốc rung, được điều khiển tại một điểm và theo một hướng hoặc ma trận mật độ phổ khi phân tích vectơ rung động.
Các thử nghiệm rung động băng thông rộng thường bao gồm dải tần từ một đến hai thập kỷ. Rung động dải hẹp ngẫu nhiên được kích thích và nghiên cứu trong dải đơn vị hoặc hàng chục hertz.
Kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng thông rộng. Các quá trình ngẫu nhiên băng thông rộng với phổ năng lượng nhất định đã trở nên phổ biến dưới dạng mô hình vật lý của các quá trình rung động thực. Việc mô tả các mô hình của các quá trình rung động thực trong khuôn khổ lý thuyết tương quan giúp có thể mô tả sự tương đương giữa rung động được tái tạo và rung động thực bằng mức độ tương tự của phổ năng lượng của chúng. Trong trường hợp này, đường tái tạo rung của tổ hợp thử nghiệm rung phải đảm bảo tái tạo các rung động cơ học có phổ năng lượng cần thiết tại điểm được kiểm soát hoặc trong tập hợp các điểm được kiểm soát của đối tượng đang nghiên cứu.
Phương pháp thử nghiệm này liên quan đến việc kích thích đồng thời tất cả các tần số cộng hưởng của một vật thể. Sơ đồ thiết lập để thử nghiệm độ rung ngẫu nhiên băng thông rộng được thể hiện trong Hình 2. 2.24.
Việc tái tạo rung động chính xác bị ngăn cản bởi ảnh hưởng méo mó của các phương tiện kích thích rung động. Vì vậy, trước khi kiểm tra cần phải hiệu chỉnh hoặc cân bằng biên độ; đáp ứng tần số của giá đỡ rung. Trong quá trình thử nghiệm, các rung động ngẫu nhiên cố định được kích thích tại các điểm kiểm soát của sản phẩm. Các đặc tính số của chúng phải gần với các đặc tính quy định, được xác định dựa trên kết quả thử nghiệm toàn diện.
Phương pháp kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng thông rộng cho phép bạn tái tạo các đặc tính rung số của các điều kiện vận hành ảnh hưởng đến độ tin cậy của sản phẩm được thử nghiệm. Mật độ phổ của gia tốc rung được lấy làm tiêu chí tương tự, vì xác suất xảy ra lỗi sản phẩm hoặc gián đoạn chế độ vận hành của nó tăng lên khi mức mật độ rung quang phổ tăng lên.
Chương trình thử nghiệm được quy định dưới dạng biểu đồ về sự phụ thuộc của mật độ phổ vào các dải tần mà các phép đo này được thực hiện. Chương trình này được tái tạo bằng một giá rung tại điểm điều khiển của sản phẩm bằng cách sử dụng bộ định dạng phổ năng lượng, nói chung đại diện cho nguồn tín hiệu ngẫu nhiên băng thông rộng hoặc nhiễu trắng và một bộ bộ lọc thông dải có thể điều chỉnh.
Kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng hẹp. Chế độ rung ngẫu nhiên băng hẹp khác nhau là chế độ trung gian giữa chế độ rung ngẫu nhiên băng rộng và chế độ tín hiệu hình sin khác nhau. Phương pháp này dựa trên việc thay thế sự kích thích của mật độ gia tốc thấp băng thông rộng bằng sự kích thích của mật độ gia tốc cao băng tần hẹp thay đổi chậm trên một phần nhất định của dải tần.
Khi được điều chỉnh hợp lý, phương pháp này sẽ cung cấp cùng số lượng gia tốc quan trọng nhất ở mức nhất định như phương pháp rung băng thông rộng. Để tái tạo các điều kiện cộng hưởng và tải trọng của mẫu thử, rung động dải tần hẹp phải có các đặc tính giống như rung động dải tần rộng. Điều cần thiết nữa là số lần thay đổi dấu của gia tốc khi mức điện áp tăng lên phải bằng nhau.
Phương pháp này có những ưu điểm sau:
1) khả năng đạt được mức tải đáng kể bằng cách sử dụng thiết bị ít mạnh hơn;
2) khả năng sử dụng thiết bị điều khiển đơn giản hơn và do đó sử dụng nhân viên có trình độ kém hơn.
Nhiệm vụ chính là xác định quy luật thay đổi tần số trung bình theo thời gian và quy luật thay đổi độ rung theo tần số. Khi xác định các định luật này, chúng dựa trên sự tương đương của các thử nghiệm rung ngẫu nhiên hẹp và băng thông rộng. Ví dụ, sự tương đương như vậy được thiết lập trong các thử nghiệm độ bền mỏi, yêu cầu phân bố tải trọng tối đa và tối thiểu giống hệt nhau dưới rung động hẹp và dải rộng. Sự đồng nhất xảy ra trong trường hợp tần số trung bình f thay đổi theo định luật logarit và giá trị trung bình bình phương của gia tốc rung tỷ lệ với căn bậc hai của tần số. Để thuận tiện cho việc chỉ định chế độ thử nghiệm, tham số γ được đưa vào, được gọi là gradient gia tốc:
trong đó σ y là giá trị căn bậc hai trung bình của quá tải rung động (tính theo gia tốc tính bằng đơn vị g = 9,81 m×s 2) với kích thích dải hẹp. Nếu σ y phải tỷ lệ với , thì gradient gia tốc trong thử nghiệm rung dải hẹp là một giá trị không đổi.
Thời gian thử nghiệm đối với sự thay đổi tần số logarit được xác định như sau:
trong đó f y và f m là thời gian thử nghiệm đối với rung động dải hẹp và dải rộng; p - hệ số tỷ lệ; f in và f và lần lượt là tần số cao nhất và thấp nhất của dải thực hiện quét. Để tái tạo các điều kiện dao động băng rộng có mật độ phổ đồng đều S 0 trong dải tần f in và F n (Hình 2.25), gradient gia tốc được tính bằng công thức
trong đó kcf là hệ số truyền trung bình của hệ thống rung;
H 0(p) - hàm truyền ee.
Từ biểu thức (2.52) và (2.53) rõ ràng chế độ thử nghiệm rung dải hẹp được xác định bởi các hệ số p và q. Hệ số q có thể thay đổi từ 1,14 (đối với các phép thử đơn giản) đến 3,3 (đối với các phép thử cấp tốc).
Hệ số p thay đổi tương ứng trong khoảng 0,65 - 0,025.
Trong bộ lễ phục. Hình 2.25a thể hiện mật độ phổ của các dao động băng hẹp và băng rộng. Độ dốc của đường đứt nét (tgα), xác định tốc độ tăng mật độ phổ khi tần số trung bình f thay đổi, bằng bình phương của gradient gia tốc.
Một tính năng quan trọng của các thử nghiệm như vậy là khả năng tự động kiểm soát mức độ rung của tải (Hình 2.25.6).
Quá trình ngẫu nhiên băng hẹp với tần số trung tâm thay đổi theo thời gian / thu được bằng cách sử dụng bộ tạo tiếng ồn trắng và bộ lọc đi kèm, tần số trung tâm được thay đổi bằng ổ quét tần số (FSD). Tốc độ quay của PSCh được điều chỉnh trong giới hạn rộng. Giá trị RMS của các dao động dải hẹp ở đầu ra của hệ thống rung được ổn định nhờ sự trợ giúp của hệ thống điều khiển khuếch đại tự động (AGC). Tín hiệu trở lại! truyền thông, AGC xuất phát từ đầu ra của thiết bị đo độ rung (VA).
Mức tăng của giá trị bình phương trung bình gốc của tín hiệu, tỷ lệ với giá trị cuối cùng, tương ứng trên thang logarit với độ dốc 3 dB trên mỗi quãng tám. Do đó, ở đầu ra VA (trước đầu vào AGC), bộ lọc được bật với mức suy giảm 3 dB trên mỗi quãng tám. Điều này đảm bảo sự ổn định của gradient gia tốc khi quét tần số trung bình.
Quãng tám và TỶ LỆ THAY ĐỔI TẦN SỐ
Quãng tám được sử dụng để xác định sự khác biệt giữa hai tần số. Ví dụ: sự khác biệt giữa tần số 10 Hz và 500 Hz là 490 Hz. Octaves thể hiện sự khác biệt này trên thang logarit.
Hầu như tất cả chúng ta đều đã nghe nói đến khái niệm quãng tám được sử dụng trong âm nhạc. Trên đàn piano, sự chênh lệch tần số giữa hai nốt gần nhất cùng tên chính xác là một quãng tám. Nốt tiêu chuẩn quốc tế để điều chỉnh nhạc cụ là A, có tần số 440 Hz. Tần số của một nốt cao hơn một quãng tám là 880 Hz và tần số của một nốt thấp hơn một quãng tám là 220 Hz. Như vậy, ta thấy quãng tám có tính chất nhân đôi, hay nói cách khác đó là tỉ số logarit.
Để xác định số quãng tám giữa hai tần số, bạn có thể sử dụng công thức sau:
trong đó f n – tần số thấp hơn, f в – tần số cao hơn.
Khi thử nghiệm với sóng hình sin trượt, thang đo thay đổi tần số logarit được sử dụng. Điều này được thực hiện để đảm bảo các điều kiện cho tải trọng bằng nhau của đối tượng thử nghiệm ở các tần số khác nhau. Vậy ở tần số 10 Hz có 10 chu kỳ dao động xảy ra trong 1 giây. 10 chu kỳ dao động tương tự này mất một phần trăm giây ở tần số 1000 Hz. Điều này có nghĩa là để đảm bảo trạng thái tải như nhau (số chu kỳ dao động bằng nhau) ở các tần số khác nhau, khi tần số tăng thì thời gian dao động ở tần số này phải giảm.
Tốc độ thay đổi tần số được sử dụng phổ biến nhất là 1 oct/phút. Nếu các bài kiểm tra bắt đầu ở tần số 10 Hz thì phút đầu tiên sẽ đi qua dải 10 Hz - 20 Hz, trong phút tiếp theo - 20 Hz - 40 Hz, v.v. Đối với dải tần 15 Hz – 1000 Hz, số quãng tám là 6,1. Ở tốc độ 1 quãng tám mỗi phút, thời gian thử nghiệm sẽ là 6,1 phút.
Rung NGẪU NHIÊN LÀ GÌ?
Nếu chúng ta lấy một cấu trúc gồm nhiều chùm có độ dài khác nhau và bắt đầu kích thích nó bằng một hình sin trượt, thì mỗi chùm sẽ dao động mạnh khi tần số tự nhiên của nó bị kích thích. Tuy nhiên, nếu chúng ta kích thích cấu trúc tương tự bằng tín hiệu ngẫu nhiên băng thông rộng, chúng ta sẽ thấy rằng tất cả các chùm tia sẽ bắt đầu dao động mạnh, như thể tất cả các tần số đều xuất hiện đồng thời trong tín hiệu. Điều này đúng và đồng thời không đúng. Hình ảnh sẽ thực tế hơn nếu chúng ta giả sử rằng trong một khoảng thời gian nào đó, các thành phần tần số này có trong tín hiệu kích thích, nhưng mức và pha của chúng thay đổi ngẫu nhiên. Thời gian là điểm mấu chốt để hiểu một quá trình ngẫu nhiên. Về lý thuyết, chúng ta nên xem xét một khoảng thời gian vô hạn để có tín hiệu ngẫu nhiên thực sự. Nếu tín hiệu thực sự ngẫu nhiên thì nó sẽ không bao giờ lặp lại.
Trước đây, để phân tích một quy trình ngẫu nhiên, người ta đã sử dụng thiết bị dựa trên các bộ lọc thông dải để cách ly và đánh giá các thành phần tần số riêng lẻ. Máy phân tích phổ hiện đại sử dụng thuật toán Biến đổi Fourier nhanh (FFT). Một tín hiệu liên tục ngẫu nhiên được đo và lấy mẫu theo thời gian. Sau đó, đối với mỗi điểm thời gian trong tín hiệu, các hàm sin và cosin được tính toán để xác định mức của các thành phần tần số của tín hiệu có trong chu kỳ tín hiệu được phân tích. Tiếp theo, tín hiệu được đo và phân tích trong khoảng thời gian tiếp theo và kết quả của nó được tính trung bình với kết quả phân tích trước đó. Điều này được lặp lại cho đến khi đạt được mức trung bình chấp nhận được. Trong thực tế, số lượng trung bình có thể thay đổi từ hai đến ba đến vài chục và thậm chí hàng trăm.
Hình dưới đây cho thấy tổng các hình sin có tần số khác nhau tạo thành tín hiệu có hình dạng phức tạp như thế nào. Có vẻ như tổng tín hiệu là ngẫu nhiên. Nhưng điều này không phải vậy, vì các thành phần có biên độ và pha không đổi và thay đổi theo quy luật hình sin. Vì vậy, quá trình được hiển thị là định kỳ, có thể lặp lại và có thể dự đoán được.
Trong thực tế, một tín hiệu ngẫu nhiên có các thành phần có biên độ và pha thay đổi ngẫu nhiên.
Hình dưới đây cho thấy phổ của tín hiệu tổng. Mỗi thành phần tần số của tín hiệu tổng có một giá trị không đổi, nhưng đối với tín hiệu thực sự ngẫu nhiên, giá trị của từng thành phần sẽ thay đổi liên tục và phân tích quang phổ sẽ hiển thị các giá trị trung bình theo thời gian.
tần số Hz
Thuật toán FFT xử lý tín hiệu ngẫu nhiên trong thời gian phân tích và xác định độ lớn của từng thành phần tần số. Các giá trị này được biểu thị bằng giá trị bình phương trung bình gốc, sau đó được bình phương. Vì chúng ta đang đo gia tốc, đơn vị đo sẽ là độ quá tải gn sq, và sau khi bình phương nó sẽ là gn 2 sq. Nếu độ phân giải tần số trong phân tích là 1 Hz thì đại lượng đo được sẽ được biểu thị bằng lượng gia tốc bình phương trong dải tần rộng 1 Hz và đơn vị đo sẽ là gn 2 /Hz. Cần nhớ rằng gn là gn tốt.
Đơn vị gn 2 /Hz được sử dụng để tính mật độ phổ và về cơ bản biểu thị công suất trung bình có trong dải tần rộng 1 Hz. Từ cấu hình kiểm tra độ rung ngẫu nhiên, chúng ta có thể xác định tổng công suất bằng cách cộng công suất của từng dải rộng 1 Hz. Cấu hình hiển thị bên dưới chỉ có ba dải tần 1Hz, nhưng phương pháp được đề cập có thể được áp dụng cho bất kỳ cấu hình nào.
Mật độ quang phổ,
g RMS 2 /Hz
tần số Hz
(4 g 2 /Hz = 4 g rms 2 trong mỗi dải rộng 1 Hz)
Tổng gia tốc (quá tải) gn của cấu hình RMS có thể thu được bằng cách cộng, nhưng vì các giá trị là bình phương trung bình gốc nên chúng được tóm tắt như sau:
Kết quả tương tự có thể thu được bằng cách sử dụng một công thức tổng quát hơn:
Tuy nhiên, các biên dạng rung động ngẫu nhiên hiện đang được sử dụng hiếm khi bằng phẳng và giống mặt cắt ngang của khối đá hơn.
Mật độ quang phổ,
g RMS 2 /Hz
(đăng nhập quy mô)
Tần số, Hz (thang log)
Thoạt nhìn, việc xác định tổng gia tốc gn của cấu hình được hiển thị là một nhiệm vụ khá đơn giản và được định nghĩa là tổng bình phương trung bình gốc của các giá trị của bốn đoạn. Tuy nhiên, mặt cắt được hiển thị theo thang logarit và các đường xiên không thực sự thẳng. Những đường này là đường cong hàm mũ. Vì vậy chúng ta cần tính diện tích dưới các đường cong, đây là một công việc khó khăn hơn nhiều. Chúng ta sẽ không xem xét cách thực hiện điều này, nhưng chúng ta có thể nói rằng tổng gia tốc bằng 12,62 g rms.
Tại sao bạn cần biết tổng gia tốc trong quá trình rung ngẫu nhiên?
Ở chế độ rung ngẫu nhiên, hệ thống kiểm tra độ rung có lực đẩy định mức, được biểu thị bằng Nsq hoặc kgfsrm. Lưu ý rằng lực được xác định bởi giá trị RMS, không giống như dao động hình sin, sử dụng giá trị biên độ. Công thức xác định lực vẫn như cũ: F = m*a, nhưng vì lực có giá trị căn bậc hai nên gia tốc cũng phải là căn bậc hai.
Lực (N sq.) = khối lượng (kg) * gia tốc (m/s 2 sq.)
Lực (kgfs.) = khối lượng (kg) * gia tốc (gns.)
Hãy nhớ rằng khối lượng là tổng khối lượng của tất cả các bộ phận chuyển động!
Chuyển động trong quá trình rung động ngẫu nhiên có ý nghĩa gì?
Điều quan trọng là chúng ta phải biết độ dịch chuyển đối với một biên dạng thử nghiệm nhất định, vì nó có thể vượt quá độ dịch chuyển tối đa cho phép của máy rung. Không đi sâu vào chi tiết, chúng ta biết cách tính tổng gia tốc rms và không có lý do gì ngăn cản chúng ta xác định vận tốc rms và độ dịch chuyển rms cho một biên dạng nhất định. Khó khăn nảy sinh khi chúng ta muốn chuyển từ giá trị bình phương trung bình gốc sang biên độ hoặc giá trị từ đỉnh đến đỉnh. Hãy nhớ rằng tỷ lệ giữa giá trị biên độ và giá trị bình phương trung bình gốc được gọi là hệ số đỉnh, hệ số này đối với tín hiệu hình sin bằng căn bậc hai của 2. Các hệ số chuyển từ giá trị bình phương trung bình gốc sang giá trị biên độ và mặt sau lần lượt bằng 1,414 (2) và 0,707 (1/2). Tuy nhiên, chúng ta không xử lý tín hiệu hình sin mà xử lý một quá trình ngẫu nhiên có hệ số đỉnh lý thuyết bằng vô cùng, vì giá trị biên độ của tín hiệu ngẫu nhiên có thể bằng vô cùng. Trong thực tế, giá trị hệ số đỉnh được lấy là 3. Hình vẽ thể hiện đường cong phân bố chuẩn của tín hiệu ngẫu nhiên. Theo thống kê, nếu chúng ta giới hạn độ rộng của khoảng 3, thì khoảng này sẽ bao phủ 99,73% tất cả các giá trị biên độ có thể có của một tín hiệu ngẫu nhiên thực sự.
Mật độ xác suất
Đường cong hình chuông
Do đó, nếu giả sử với hệ số đỉnh là 3, bộ điều khiển rung ngẫu nhiên sẽ tạo ra tín hiệu ngẫu nhiên có biên độ cực đại gấp ba lần giá trị rms thì chuyển vị tính toán sẽ bằng tổng chuyển vị rms nhân với giá trị hệ số đỉnh và nhân với 2. Chuyển động được tính toán này không được vượt quá chuyển động tối đa cho phép của máy rung.
Các khía cạnh thực tế của việc lựa chọn giá trị hệ số đỉnh
Chúng ta có thể làm cho bộ điều khiển rung ngẫu nhiên tạo ra tín hiệu có hệ số đỉnh là 3, tín hiệu này sẽ được truyền qua máy rung đến mẫu thử. Thật không may, cả máy rung và mẫu đều là những hệ thống phi tuyến và có sự cộng hưởng. Sự phi tuyến tính cộng hưởng này sẽ gây ra biến dạng. Cuối cùng, chúng ta sẽ thấy rằng hệ số đỉnh đo được trên bàn rung hoặc đối tượng thử nghiệm sẽ khác biệt đáng kể so với hệ số được chỉ định ban đầu! Bộ điều khiển rung ngẫu nhiên không tự động sửa lỗi này.
Nguồn ngoài băng tần
Cần chú ý đến hiệu ứng có thể xuất hiện khi một mẫu được thiết kế để hoạt động trong dải tần, chẳng hạn như lên đến 1000 Hz, bị kích thích bởi tín hiệu ngẫu nhiên. Tín hiệu do bộ điều khiển tạo ra có thể kích thích tần số cộng hưởng trên 1000 Hz. Những tần số này bị kích thích bởi sóng hài. Do đó, việc kiểm soát công suất tín hiệu trên phạm vi thử nghiệm là rất hữu ích vì nó có thể gây ra sự phá hủy mẫu đang hoạt động trong dải tần số nhất định (trong trường hợp này là lên đến 1000 Hz).
Rung động ngẫu nhiên băng tần hẹp
Lực đẩy của máy rung ở chế độ rung ngẫu nhiên được đo trong các điều kiện sau:
khối lượng tải xấp xỉ gấp đôi khối lượng của các phụ kiện (bộ phận chuyển động của máy rung)
hồ sơ kiểm tra tuân thủ tiêu chuẩn ISO 5344
tỷ lệ giữa giá trị biên độ và giá trị bình phương trung bình gốc của gia tốc ít nhất là 3.
Các hệ thống kiểm tra độ rung có đáp ứng tần số phi tuyến tính (ở một số tần số, hiệu suất của chúng cao hơn, ở các tần số khác thì thấp hơn) và quá trình ngẫu nhiên ở tần số dưới 500 Hz được tái tạo với hiệu suất thấp hơn. Trong trường hợp này, bộ khuếch đại có thể không đủ công suất để tạo ra lực đẩy cần thiết. Việc chọn một bộ khuếch đại mạnh hơn sẽ giải quyết được vấn đề này.
ĐƠN VỊ ĐO MẬT ĐỘ PHỔ
Đơn vị đo mật độ phổ công suất được sử dụng phổ biến nhất là:
gn²/Hz | ||||
(m/s2)2/Hz | ||||
gn/Ö Hz |
Trong mọi trường hợp, bạn cần nhớ rằng gia tốc được biểu thị bằng giá trị bình phương trung bình gốc.
Để chuyển đổi đơn vị đo lường:
g²/Hz V. m2/s³ | nhân với 9,806652 | những thứ kia. ´ 96.1703842 |
m2/s³ V. g²/Hz | chia cho 9,806652 | những thứ kia. ¸ 96.1703842 |
g/Ö Hz V. g²/Hz | quảng trường g/Ö Hz | những thứ kia. (g/Ö Hz)2 |
g²/Hz V. g/Ö Hz | trích xuất sq. gốc rễ của g²/Hz | những thứ kia. Ö (g2/Hz) |
Rung ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN PHẨM CỦA TÔI NHƯ THẾ NÀO?
Tất cả các sản phẩm đều có thể bị rung, điều mà trong hầu hết các trường hợp chúng ta biết rất ít. Nguyên nhân gây rung là do điều kiện vận hành của sản phẩm, quá trình vận chuyển hoặc bản thân sản phẩm. Ví dụ, các bộ phận điện tử của máy giặt chịu sự rung động mạnh. Chúng ta cần hiểu rõ tác động của rung động để giúp chúng ta tạo ra những sản phẩm có chất lượng và độ tin cậy cao.
Nếu chúng ta xem xét một đài phát thanh ô tô được lắp trên bảng điều khiển, nó có thể bị rung. Các nguồn rung động là động cơ, hộp số và mặt đường. Dải tần số rung thường nằm trong khoảng từ 1 Hz đến 1000 Hz. Ví dụ: tốc độ động cơ 3000 vòng/phút tương ứng với tần số 50 Hz. Rung động này được truyền đến bảng điều khiển ngay cả khi động cơ được lắp trên các giá đỡ chống rung, về mặt lý thuyết, giá đỡ này sẽ không truyền rung động đến thân xe. Như vậy, chúng ta đã có một nguồn rung kích thích bảng điều khiển và radio trên ô tô.
bảng điều khiển
Rung
Độ rung do nguồn tạo ra có thể nhỏ nhưng khi đến được đài, mức độ rung có thể tăng lên đáng kể do sự cộng hưởng của thân xe và bảng điều khiển.
cộng hưởng
Một ví dụ điển hình về sự cộng hưởng là âm thanh mà chiếc ly tạo ra khi bạn lướt ngón tay ướt dọc theo vành của nó. Các bức tường kính bắt đầu rung động theo tần số riêng của chúng. Những rung động này tạo ra sóng âm mà chúng ta nghe được. Bản thân sự rung động là do ma sát của ngón tay trên kính. Có một câu chuyện nổi tiếng về một ca sĩ opera đã làm vỡ kính bằng giọng nói của mình. Nếu tần số dao động của âm thanh trùng với tần số dao động tự nhiên của thành kính thì dao động có thể trở nên mạnh đến mức kính sẽ vỡ.
Cạnh ly rượu vang khi có sự cộng hưởng
Tần số cộng hưởng của một vật là tần số mà vật sẽ dao động tự nhiên nếu bị xáo trộn khỏi trạng thái cân bằng. Ví dụ, khi gảy một dây đàn ghi-ta sẽ dao động ở tần số cộng hưởng, sau khi đánh lên, một chiếc chuông cũng sẽ dao động ở tần số cộng hưởng.
Chùm tia cộng hưởng
sự va chạm
Đạt được = 20
Hình vẽ cho thấy sự cộng hưởng khuếch đại rung động như thế nào. Trong ví dụ này, một chuyển động kích thích có biên độ 1 mm gây ra dao động của chùm tia có biên độ 20 mm, cường độ của dao động này ở một mức độ nhất định phụ thuộc vào hệ số chất lượng của chùm tia. Dầm bị uốn cong quá mức có thể dẫn đến phá hủy do mỏi.
Độ sắc nét của sự cộng hưởng, được gọi là hệ số chất lượng (tiêu chí chất lượng), được xác định bởi mức độ giảm chấn. Bạn có thể nghe thấy tác dụng giảm chấn bằng cách dùng tay chạm vào chuông đang phát ra âm thanh: tay sẽ giảm độ rung của nó, tức là. biên độ dao động và âm thanh của chuông sẽ thay đổi và nhanh chóng mờ đi.
Hình dưới đây thể hiện đỉnh cộng hưởng ở tần số f. Độ giảm chấn càng lớn thì đỉnh cộng hưởng càng thấp và rộng. Giảm chấn được thể hiện thông qua hệ số chất lượng Q, hệ số này xác định độ rộng của đường cong cộng hưởng ở mức một nửa công suất (A/2) hoặc mức -3 dB tính từ A, trong đó A là biên độ cực đại. (-3 dB là giá trị làm tròn, giá trị chính xác là –3.0102299957 dB).
Mức độ
Tính thường xuyên
Sự cộng hưởng ảnh hưởng đến đài phát thanh xe hơi như thế nào?
Sự suy yếu của vỏ (lạch cạch)
Đứt cáp
Đánh
bảng điều khiển
Hư hại
bảng
Hình ảnh này minh họa:
Một bảng mạch được cố định kém sẽ bị cong và cuối cùng bị nứt hoặc gãy.
Khi một bảng mạch cộng hưởng, nó sẽ truyền mức độ rung cao đến các linh kiện điện tử có thể bị hỏng sớm.
Cáp và dây điện có thể bị đứt theo thời gian tại điểm gắn vào bo mạch do lực mỏi.
Nếu toàn bộ thiết bị không được bảo vệ cẩn thận, nó có thể va vào các bộ phận khác của bảng điều khiển, gây ra tiếng lạch cạch khó chịu nhưng nguy hiểm hơn là gây giật các linh kiện điện tử và khiến chúng rung lắc cộng hưởng.
Vì đài phát thanh trên ô tô có chứa một máy ghi băng cassette nên sự rung động của cơ cấu băng có thể gây ra tiếng hú, lạch cạch và làm hỏng phim.
CÁCH Rung
Khi hoạt động ở vị trí thẳng đứng, máy rung tạo ra lực đẩy có hướng thẳng đứng. Theo định luật thứ ba của Newton, mọi hành động đều gây ra phản ứng. Từ đó suy ra rằng khi chúng ta tác dụng lực lên vật thử nghiệm, chúng ta tác dụng lực tương tự lên sàn.
Đối tượng thử nghiệm
Lực lượng
Vì hầu hết các tòa nhà đều có tần số tự nhiên khoảng 15 Hz, nên tần số cộng hưởng không chỉ của các vật thể xung quanh máy rung cũng bị kích thích mà cả tần số cộng hưởng của tòa nhà và điều này trong một số trường hợp có thể dẫn đến hư hỏng tòa nhà.
Để ngăn vấn đề như vậy phát sinh, bạn có thể sử dụng khối địa chấn - thường là khối bê tông lớn, trọng lượng của khối này phải gấp ít nhất 10 lần lực đẩy tối đa do máy rung tạo ra,
hoặc sử dụng một số phương pháp cách nhiệt khác như gắn bằng khí nén, gắn bằng cao su.
phần ứng
Gia cố di chuyển
Lò xo không khí
Di chuyển cơ thể
Hầu hết các máy rung đều có bộ phận cách ly rung. Tuy nhiên, điều này lại đặt ra một vấn đề khác liên quan đến chuyển động của thân máy rung. Do thân máy rung được cách ly với sàn bằng “lò xo” nên khi phần ứng của máy rung di chuyển lên trên dưới tác dụng của tải trọng thì thân máy rung có xu hướng di chuyển xuống dưới. Di chuyển thân máy rung làm giảm chuyển động của bàn rung so với sàn và do đó làm giảm gia tốc của bàn, vốn có giá trị tuyệt đối. Lượng chuyển động của vỏ máy rung có liên quan đến tỷ lệ giữa tổng khối lượng chuyển động với khối lượng của vỏ máy rung. Tải trọng càng nặng thì chuyển động của cơ thể càng lớn. Chuyển động lớn nhất của bàn so với sàn có thể được xác định theo công thức sau:
Thật không may, bộ cách ly rung có cộng hưởng ở tần số 2,5 Hz, 5 Hz, 10 Hz hoặc 15 Hz tùy thuộc vào loại bộ cách ly. Nếu máy rung hoạt động lớn với chuyển động ở tần số cộng hưởng của chất cách điện thì công thức trên không có ý nghĩa vì đối tượng thử nghiệm sẽ không chuyển động trong khi thân máy rung chuyển động.
Tiền boa
Có một quy tắc theo đó trọng tâm của đối tượng thử nghiệm và thiết bị phải được đặt trên trục dọc của cốt thép. Nếu quy tắc này không được tuân theo, thì bạn có thể:
quá tải đối tượng thử nghiệm
làm hỏng máy rung
Thiết kế của bộ rung đảm bảo truyền lực đẩy dọc theo trục của cốt thép, do đó, sự dịch chuyển của tải trọng và thiết bị khỏi trục dọc sẽ khiến cốt thép bị “lật đổ”. Chuyển động nghiêng này được thực hiện bởi các thanh dẫn hướng phần ứng và đặt một tải trọng lên chúng, trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến hư hỏng ổ trục dẫn hướng và cuộn dây chuyển động. Đối tượng thử nghiệm cũng phải chịu các tải trọng ngang mà các chế độ thử nghiệm không cung cấp. Nếu thiết bị không đủ cứng thì có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng theo hướng ngang, trong đó đối tượng thử nghiệm phải chịu rung động đáng kể không thể kiểm soát được. Ví dụ, với gia tốc ngang 5g do sự dịch chuyển của tải và thiết bị có hệ số chất lượng ở tần số cộng hưởng Q = 50, đối tượng thử nghiệm ở tần số này sẽ có gia tốc là 250g!
Điều khiển
Để ngăn chặn tình trạng này, một nguyên tắc nhỏ là kiểm soát gia tốc ngang. Trong trường hợp gia tốc ngang không đáng kể, chiến lược điều khiển có thể giảm chuyển động thẳng đứng để tránh làm quá tải đối tượng thử nghiệm. Phương pháp này được sử dụng trong điều khiển đa kênh, khi tín hiệu điều khiển được tạo ra dựa trên phản ứng của đối tượng được kiểm tra tại một số điểm.
Nếu thiết bị của bạn cứng, được thiết kế và chế tạo cẩn thận, trọng tâm của thiết bị và đối tượng thử nghiệm nằm trên trục dọc của bàn rung thì mômen lật sẽ nhỏ nhất và có thể bỏ qua.
Ghi chú. Khi một cấu trúc phức tạp dao động, vị trí trọng tâm của nó có thể phụ thuộc vào tần số kích thích, do đó ở các tần số khác nhau vị trí trọng tâm sẽ khác nhau.
Tài liệuỞ phần phát âm Richard thường được sử dụng, đúng hơn, ..., tay trống Ginger thợ làm bánh, nghệ sĩ dương cầm Johnny... quay lại quản lý, rock được chia nhỏ... những cảnh đơn giản bán anh hùng nội dung. Adam Ent, ... ghi chú, đặc biệt lớn rung độngở cuối câu...
Các phương pháp thử nghiệm rung động dải hẹp ngẫu nhiên với tần số trung bình thay đổi theo thời gian đã trở nên phổ biến. Họ có những ưu điểm sau:
1) khả năng đạt được mức tải đáng kể bằng cách sử dụng thiết bị ít mạnh hơn;
2) khả năng sử dụng thiết bị điều khiển đơn giản hơn đòi hỏi nhân viên có trình độ thấp hơn.
Cơm. 8. Mạch điều khiển kiểm tra rung động ngẫu nhiên băng hẹp: a - mật độ phổ của rung động băng hẹp và băng thông rộng, b - sơ đồ khối của hệ thống: 1 - bộ truyền động quét tần số, 2 - thiết bị đo rung, 3 - cảm biến, 4 - sản phẩm được thử nghiệm, 5 - máy kích thích rung, 6 - bộ khuếch đại; 7 - điều khiển khuếch đại tự động, 8 - bộ lọc đi kèm; 9 - máy tạo tiếng ồn trắng
Nhiệm vụ chính là xác định quy luật thay đổi tần số trung bình theo thời gian và quy luật thay đổi độ rung theo tần số. Khi xác định các định luật này, chúng được hướng dẫn bằng cách xem xét sự tương đương nào đó giữa các thử nghiệm đối với các rung động ngẫu nhiên hẹp và rộng. Ví dụ, nó được lắp đặt để kiểm tra độ bền mỏi, yêu cầu phân bổ tải trọng tối đa và tối thiểu giống hệt nhau dưới các rung động hẹp và dải rộng. Cài đặt
trong đó là giá trị bình phương trung bình gốc của quá tải rung động (về mặt gia tốc tính theo đơn vị có kích thích dải hẹp. Nếu nó phải tỷ lệ với VI, thì gradient gia tốc khi kiểm tra độ rung dải hẹp là một giá trị không đổi. Thời gian thử nghiệm với sự thay đổi logarit về tần số
Theo đó, tần số cao nhất và thấp nhất của dải tần được thực hiện quét; thời gian thử nghiệm độ rung hẹp và dải rộng; yếu tố quy mô.
Để tái tạo các điều kiện phát sinh trong quá trình rung động băng rộng với mật độ phổ đồng đều trong dải tần số (xem Hình 8, a), gradient gia tốc được tính bằng công thức
Trong đó Trên hệ số truyền trung bình của hệ thống rung; hàm truyền của nó.
Theo (18) và (19), chế độ thử nghiệm rung động dải hẹp được xác định bằng các hệ số, hệ số có thể thay đổi từ 1,14 (đối với thử nghiệm đơn giản) đến 3,3 (đối với thử nghiệm gia tốc). Hệ số thay đổi tương ứng trong giới hạn
Trong bộ lễ phục. 8a cho thấy mật độ quang phổ của các rung động băng hẹp và băng thông rộng. Độ dốc của đường đứt nét, xác định tốc độ tăng mật độ phổ khi tần số trung bình thay đổi, bằng bình phương của gradient gia tốc.
Một số lượng lớn các hệ thống tự động hóa công nghiệp được biết đến để kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng hẹp. Chúng được xây dựng theo sơ đồ trong Hình. 8, b. Quá trình ngẫu nhiên băng hẹp với tần số trung tâm thay đổi theo thời gian thu được bằng cách sử dụng bộ tạo tiếng ồn trắng và bộ lọc đi kèm, tần số trung tâm được thay đổi bằng ổ quét tần số. Tốc độ quay được điều chỉnh trong giới hạn rộng. Giá trị RMS của các dao động dải hẹp ở đầu ra của hệ thống rung được ổn định bằng hệ thống điều khiển khuếch đại tự động (AGC). Tín hiệu phản hồi AGC xuất phát từ đầu ra của thiết bị đo rung
Khi kiểm tra hiệu ứng rung, các phương pháp kiểm tra sau được sử dụng rộng rãi nhất:
Phương pháp rung hình sin tần số cố định;
Phương pháp tần số quét;
Phương pháp rung ngẫu nhiên băng thông rộng;
Phương pháp rung ngẫu nhiên băng hẹp.
Đôi khi các thử nghiệm được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm về tác động của rung động thực.
Kiểm tra độ rung hình sin tần số cố địnhđược thực hiện bằng cách thiết lập các giá trị quy định của các thông số rung ở tần số cố định. Các thử nghiệm có thể được thực hiện:
Ở một tần số cố định;
Tại một số tần số cộng hưởng cơ học;
Tại một số tần số được chỉ định trong phạm vi hoạt động.
Các thử nghiệm ở một tần số cố định f(i) trong thời gian cho trước t p với biên độ gia tốc (độ dịch chuyển) nhất định là không hiệu quả. Bởi vì khả năng sản phẩm trong quá trình vận hành hoặc vận chuyển bị rung ở một tần số là rất nhỏ. Loại thử nghiệm này được thực hiện trong quá trình sản xuất để xác định các kết nối hàn và ren chất lượng kém cũng như các lỗi sản xuất khác.
Kiểm tra bằng phương pháp tần số cố định ở tần số cộng hưởng cơ học. Các sản phẩm được thử nghiệm yêu cầu xác định sơ bộ các tần số này. Sản phẩm được thử nghiệm được tiếp xúc tuần tự với rung động ở tần số cộng hưởng, duy trì rung động ở mỗi chế độ trong một thời gian. Phẩm giá Phương pháp này là các thử nghiệm được thực hiện ở tần số nguy hiểm nhất đối với hệ thống điện được thử nghiệm. Điều bất lợi là khó khăn trong việc tự động hóa quá trình thử nghiệm, vì trong quá trình thử nghiệm, tần số cộng hưởng có thể thay đổi đôi chút.
Kiểm tra ở một số tần số quy định trong phạm vi hoạt động Nên tiến hành xác định đặc tính của sản phẩm tại các điểm trong dải tần hoạt động. Về mặt lý thuyết, khoảng cách giữa hai tần số liền kề được chọn không lớn hơn độ rộng đặc tính cộng hưởng của phần tử kết cấu. Điều này được thực hiện để không bỏ lỡ khả năng xảy ra cộng hưởng. Trong trường hợp phát hiện các tần số cộng hưởng hoặc các tần số mà tại đó quan sát thấy sự suy giảm các thông số được kiểm soát của sản phẩm, nên tăng tốc độ màn trập ở tần số này để làm rõ và xác định nguyên nhân của sự khác biệt.
Kiểm tra tần số quétđược thực hiện bằng cách thay đổi liên tục tần số rung theo hướng tăng rồi giảm. Các tham số chính đặc trưng cho phương pháp tần số quét là:
Thời gian của một chu kỳ vung T c;
Tốc độ vung nk;
Thời gian thử nghiệm T p.
Một chỉ số quan trọng của phương pháp quét tần số là tốc độ quét tần số. Dựa trên thực tế là dải tần số rung động cao (1000...5000 Hz) rộng hơn nhiều so với dải tần số rung động thấp (20...1000 Hz), nên khi tần số dao động với tốc độ không đổi trong trong phạm vi hoạt động, vùng tần số thấp sẽ trôi qua trong thời gian ngắn hơn vùng tần số cao. Kết quả là việc phát hiện cộng hưởng ở tần số thấp sẽ khó khăn. Do đó, thông thường việc thay đổi tần số trong dải tần hoạt động được thực hiện theo quy luật hàm mũ.
f trong =f 1 ×e kt,(3)
Ở đâu f trong- tần số dao động tại thời điểm t, Hz; f 1- tần số thấp hơn của dải hoạt động, Hz; k là số mũ đặc trưng cho tốc độ vung vợt.
Khi chọn tốc độ vung vợt cao, các đặc tính của ES được thử nghiệm sẽ được đánh giá với sai số lớn, bởi vì biên độ dao động cộng hưởng của sản phẩm sẽ đạt giá trị thấp hơn so với khi ở tốc độ thấp và cũng có thể xảy ra hiện tượng bỏ sót (không phát hiện) cộng hưởng. Khi chọn tốc độ xoay thấp, việc vượt qua dải tần số hoạt động kéo dài có thể gây hư hỏng sản phẩm thử nghiệm ở tần số cộng hưởng và tăng thời gian thử nghiệm. Tốc độ thay đổi tần số phải sao cho thời gian thay đổi tần số trong dải tần cộng hưởng t D f không nhỏ hơn thời gian để biên độ rung của sản phẩm tăng lên ở mức cộng hưởng đến giá trị ở trạng thái ổn định t kể lại và thời điểm thiết lập cuối cùng của bộ phận chuyển động của thiết bị đo hoặc ghi bạn. Những thứ kia. Tốc độ thay đổi tần số sẽ bị giới hạn bởi các điều kiện sau:
t D f > t nar,(4)
t D f > t y .
Thời gian để biên độ rung tăng lên khi cộng hưởng tới giá trị ở trạng thái ổn định có thể được tính gần đúng bằng công thức:
t ad =k 1 ×Q/f 0, (5)
Ở đâu f 0 - tần số cộng hưởng, Hz; Q - yếu tố chất lượng của sản phẩm; k 1 - hệ số tính đến sự tăng theo thời gian của biên độ, tăng đến giá trị ở trạng thái ổn định do độ lệch của biên độ thay đổi so với quy luật tuyến tính.
Có tính đến tất cả những điều trên, tốc độ thay đổi tần số được tính theo công thức:
n k =2000×lg(2×Q+1/2×Q)/t D f ,(6)
Ở đâu t D f - chọn theo điều kiện (4). Nếu tốc độ thay đổi tần số được tìm thấy theo công thức vượt quá 2 quãng tám/s thì nó vẫn được chấp nhận là 2 quãng tám/s - đây là tốc độ thay đổi tần số tối đa tối đa.
Kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng thông rộng. Trong trường hợp này, sự kích thích đồng thời của tất cả các cộng hưởng của sản phẩm thử nghiệm được thực hiện, điều này giúp xác định được ảnh hưởng chung của chúng. Việc thắt chặt các điều kiện thử nghiệm do kích thích đồng thời các tần số cộng hưởng giúp giảm thời gian thử nghiệm so với phương pháp tần số quét.
Mức độ nghiêm trọng của thử nghiệm rung động ngẫu nhiên băng thông rộng được xác định bằng sự kết hợp của các tham số sau:
Dải tần số;
Mật độ gia tốc quang phổ;
Thời gian của bài kiểm tra.
Mức độ tàn ác được thể hiện trong Bảng 5.1.
Bảng 5.1
ĐẾN công đức Phương pháp này bao gồm:
Gần với ứng suất cơ học trong quá trình vận hành thực tế;
Khả năng xác định tất cả các tác động cơ học của các yếu tố cấu trúc khác nhau;
Thời gian thử nghiệm ngắn nhất.
ĐẾN những thiếu sót liên quan đến chi phí cao và độ phức tạp của thiết bị đang được thử nghiệm.
Kiểm tra độ rung ngẫu nhiên băng hẹp. Phương pháp này còn được gọi là phương pháp rung ngẫu nhiên quét dải tần. Rung ngẫu nhiên trong trường hợp này được kích thích ở một dải tần số hẹp, tần số trung tâm của dải tần này, theo định luật hàm mũ, quét chậm trên dải tần trong quá trình thử nghiệm.
Phương pháp này là sự kết hợp giữa phương pháp thử nghiệm sóng hình sin băng rộng và sóng quét.
Để đảm bảo sự tương đương giữa thử nghiệm rung ngẫu nhiên dải quét và thử nghiệm rung ngẫu nhiên băng rộng, phải đáp ứng điều kiện sau:
g=s/(2×pi×f) 1/2 =const,(7)
trong đó g là gradient gia tốc, g×с 1/2; s - gia tốc rung bình phương trung bình căn số trong dải tần số hẹp, đo tại điểm điều khiển, g; f là tần số trung tâm của băng tần.
Mức độ nghiêm trọng của thử nghiệm trong trường hợp này được xác định bằng sự kết hợp của các tham số sau:
Dải tần số;
Băng thông tần số quét;
Độ dốc gia tốc;
Thời lượng kiểm tra.
Giá trị gradient gia tốc được tìm theo công thức:
g=0,22×S(f) 1/2 ,(8)
Ở đâu S(f) - mật độ phổ của gia tốc rung khi thử bằng phương pháp rung ngẫu nhiên băng rộng.
Thông tin liên quan.
Phân tích phổ là phương pháp xử lý tín hiệu cho phép bạn xác định thành phần tần số của tín hiệu. Có các phương pháp đã biết để xử lý tín hiệu rung: tương quan, tự tương quan, công suất quang phổ, đặc tính đỉnh, tính toán độ nhọn, đường bao. Phổ biến nhất là phân tích quang phổ như một phương pháp trình bày thông tin, do xác định rõ ràng thiệt hại và mối quan hệ động học dễ hiểu giữa các quá trình đang diễn ra và phổ rung động.
Sự biểu diễn trực quan về thành phần của quang phổ được cung cấp bởi sự biểu diễn đồ họa của tín hiệu rung động dưới dạng biểu đồ phổ. Việc xác định mô hình biên độ và các thành phần rung động giúp xác định các trục trặc của thiết bị. Phân tích biểu đồ phổ gia tốc rung giúp có thể nhận biết hư hỏng ở giai đoạn đầu. Biểu đồ phổ vận tốc rung được sử dụng để theo dõi thiệt hại nâng cao. Việc tìm kiếm thiệt hại được thực hiện ở tần số xác định trước về thiệt hại có thể xảy ra. Để phân tích phổ rung động, các thành phần chính của tín hiệu quang phổ được xác định từ danh sách sau.
- Tần suất doanh thu– tốc độ quay của trục truyền động của cơ cấu hoặc tần số của quá trình làm việc – sóng hài thứ nhất. Sóng hài là tần số là bội số của tần số quay (), vượt quá tần số quay một số nguyên lần (2, 3, 4, 5, ...). Sóng hài thường được gọi là siêu âm. Sóng hài đặc trưng cho các lỗi: lệch trục, uốn cong trục, hư hỏng khớp nối, mòn ghế. Số lượng và biên độ của sóng hài cho biết mức độ hư hỏng của cơ chế.
Các nguyên nhân chính gây ra sóng hài:
- dao động mất cân bằng của rôto không cân bằng biểu hiện dưới dạng dao động hình sin với tần số quay của rôto, sự thay đổi tần số quay dẫn đến sự thay đổi biên độ dao động theo quan hệ bậc hai;
- uốn trục, lệch trục - được xác định bằng cách tăng biên độ của các sóng hài bậc 2 hoặc bậc 4, biểu hiện theo hướng xuyên tâm và hướng trục;
- Xoay vòng ổ trục trên trục hoặc trong vỏ có thể dẫn đến xuất hiện các sóng hài lẻ - bậc 3 hoặc thứ 5.
- Subharmonics– các phần phân số của sóng hài thứ nhất (1/2, 1/3, 1/4, ... tốc độ quay), sự xuất hiện của chúng trong phổ rung động cho thấy sự hiện diện của các khoảng trống, độ tuân thủ tăng lên của các bộ phận và giá đỡ (). Đôi khi sự tuân thủ tăng lên và các khoảng trống trong các nút dẫn đến sự xuất hiện của các sóng hài một rưỡi của tần số 1½, 2½, 3½….revolution ().
- Tần số cộng hưởng- tần số dao động tự nhiên của các bộ phận cơ cấu. Tần số cộng hưởng không thay đổi khi tốc độ quay trục () thay đổi.
- Rung động không điều hòa– tại các tần số này xuất hiện hư hỏng ổ lăn. Trong phổ rung động, các thành phần xuất hiện với tần suất có thể gây hư hỏng vòng bi ():
- hư hỏng vòng ngoài f nc = 0,5 × z × f thời gian × (1 – d × cos β / D);
- hư hỏng vòng trong f vk = 0,5 × z × f vr × (1 + d × cos β / D);
- hư hỏng các bộ phận lăn f tk = (D × f thời gian / d) ×;
- hư hỏng dải phân cách f с = 0,5 × f thời gian × (1 – d × cos β / D),
Ở đâu f vr- tốc độ quay của trục; z số lượng con lăn; d- đường kính của con lăn; β - góc tiếp xúc (tiếp xúc giữa các con lăn và máy chạy bộ); D– đường kính của vòng tròn đi qua tâm của các con lăn ().
Với sự phát triển đáng kể của thiệt hại, các thành phần hài hòa xuất hiện. Mức độ hư hỏng ổ trục được xác định bằng số sóng hài của một hư hỏng nhất định.
Hư hỏng ổ lăn dẫn đến xuất hiện một số lượng lớn các thành phần trong phổ gia tốc rung ở vùng tần số tự nhiên của ổ lăn là 2000…4000 Hz ().
- Tần số sóng– tần số bằng tích của tần số quay của trục và số phần tử (số răng, số cánh, số ngón tay):
f lượt = z × f lượt,
Ở đâu z- số răng bánh xe hoặc số lượng lưỡi dao.
Hư hỏng biểu hiện ở tần số răng có thể tạo ra các thành phần hài hòa khi hư hỏng tiến triển thêm ().
- Sọc bên– sự điều biến của quá trình, xuất hiện cùng với sự phát triển của hư hỏng bánh răng và ổ lăn. Lý do cho sự xuất hiện là sự thay đổi tốc độ trong quá trình tương tác của các bề mặt bị hư hỏng. Giá trị điều chế cho biết nguồn kích thích của dao động. Phân tích điều biến cho phép bạn tìm ra nguồn gốc và mức độ phát triển hư hỏng (Hình 110).
- Rung động có nguồn gốc điện thường được quan sát ở tần số 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz và các sóng hài khác (). Tần số dao động có nguồn gốc điện từ biến mất trong quang phổ khi tắt năng lượng điện. Nguyên nhân hư hỏng có thể là do hư hỏng cơ học, ví dụ như lỏng các mối nối ren giữ chặt stato với khung.
- Thành phần tiếng ồn, xảy ra khi bị kẹt, tiếp xúc cơ học hoặc tốc độ quay không ổn định. Chúng được đặc trưng bởi một số lượng lớn các thành phần có biên độ khác nhau ().
Nếu bạn có kiến thức về các thành phần của phổ, bạn có thể phân biệt chúng trong phổ tần số và xác định nguyên nhân, hậu quả của thiệt hại ().
|
(MỘT) |
(b) |
|
(V) |
(G) |
a) biểu đồ phổ tốc độ rung của cơ cấu có sự mất cân bằng rôto và tần số hài bậc nhất là 10 Hz; b) phổ rung động của ổ lăn có hư hỏng ở vòng ngoài - xuất hiện các sóng hài với tần số của các phần tử lăn lăn dọc theo vòng ngoài; c) Biểu đồ gia tốc rung tương ứng với hư hỏng ổ lăn của trục chính máy phay đứng - thành phần cộng hưởng ở tần số 7000...9500 Hz; d) biểu đồ phổ gia tốc rung trong quá trình chỉnh đặt loại thứ hai, bộ phận được gia công trên máy cắt kim loại
Quy tắc phân tích thành phần quang phổ
- Một số lượng lớn các sóng hài đặc trưng cho sự hư hỏng lớn hơn đối với cơ chế.
- Biên độ hài sẽ giảm khi số lượng hài tăng.
- Biên độ của hài phụ phải nhỏ hơn biên độ của hài thứ nhất.
- Sự gia tăng số lượng sọc bên cho thấy sự phát triển của thiệt hại.
- Biên độ của sóng hài đầu tiên phải có giá trị lớn hơn.
- Độ sâu điều chế (tỷ lệ giữa biên độ hài với biên độ dải biên) xác định mức độ hư hỏng của cơ chế.
- Biên độ của các thành phần vận tốc rung không được vượt quá giá trị cho phép được chấp nhận khi phân tích mức rung tổng thể. Một trong những dấu hiệu hư hỏng đáng kể là sự hiện diện trong phổ gia tốc rung của các bộ phận có giá trị lớn hơn 9,8 m/s 2 .
Để giám sát hiệu quả tình trạng kỹ thuật, việc giám sát phân tích quang phổ hàng tháng của các thành phần vận tốc rung là cần thiết. Có một số giai đoạn trong lịch sử phát triển thiệt hại:
|
(MỘT) |
(b) |
|
(V) |
(G) |
a) tình trạng tốt; b) sự mất cân bằng ban đầu; c) mức độ thiệt hại trung bình; d) thiệt hại đáng kể
Một trong những hư hỏng đặc trưng của cơ cấu sau khi vận hành lâu dài (10...15 năm) là các bề mặt đỡ thân máy và bệ máy không song song, trong khi trọng lượng của máy phân bố trên ba hoặc hai phần. hỗ trợ. Phổ vận tốc rung trong trường hợp này chứa các thành phần hài có biên độ lớn hơn 4,5 mm/s và một sóng hài rưỡi. Hư hỏng dẫn đến tăng độ tuân thủ của vỏ theo một trong các hướng và mất ổn định góc pha trong quá trình cân bằng. Do đó, hiện tượng không song song của thân máy và bệ đỡ, nới lỏng các kết nối ren, mòn ổ trục, tăng độ tác động dọc trục của ổ trục phải được loại bỏ trước khi cân bằng rôto.
Các biến thể của sự xuất hiện và phát triển của sóng hài một rưỡi được trình bày trong Hình 115. Biên độ nhỏ của sóng hài một rưỡi là đặc điểm của giai đoạn đầu phát triển của hư hỏng này (a). Phát triển hơn nữa có thể có hai cách:
Nhu cầu sửa chữa sẽ phát sinh nếu biên độ của sóng hài một rưỡi vượt quá biên độ của tần số ngược (r).
|
(MỘT) |
(b) |
|
(V) |
(G) |
a) giai đoạn đầu của sự phát triển hư hỏng - biên độ nhỏ của một sóng hài rưỡi; b) sự phát triển của hư hỏng – tăng biên độ của sóng hài một rưỡi;
c) sự phát triển của hư hỏng – xuất hiện các sóng hài 1¼, 1½, 1¾, v.v.;
d) nhu cầu sửa chữa – biên độ của sóng hài một rưỡi vượt quá
biên độ tần số ngược
Đối với ổ lăn, cũng có thể xác định các biểu đồ phổ đặc trưng của gia tốc rung liên quan đến các mức độ hư hỏng khác nhau (Hình 116). Trạng thái có thể sử dụng được đặc trưng bởi sự hiện diện của các thành phần biên độ không đáng kể trong vùng tần số thấp của phổ đang nghiên cứu, 10...4000 Hz (a). Giai đoạn hư hỏng ban đầu có một số thành phần có biên độ 3,0...6,0 m/s 2 ở phần giữa của quang phổ (b). Mức độ thiệt hại trung bình có liên quan đến việc hình thành một “bướu năng lượng” trong phạm vi 2…4 kHz với giá trị cực đại là 5,0…7,0 m/s 2 (c). Thiệt hại đáng kể dẫn đến sự gia tăng giá trị biên độ của các thành phần của “bướu năng lượng” trên 10 m/s 2 (g). Ổ trục nên được thay thế sau khi các thành phần đỉnh bắt đầu giảm. Trong trường hợp này, bản chất của ma sát thay đổi - ma sát trượt xuất hiện trong ổ lăn, các phần tử lăn bắt đầu trượt so với máy chạy bộ.
|
(MỘT) |
(b) |
|
(V) |
(G) |
a) tình trạng tốt; b) giai đoạn ban đầu; c) mức độ thiệt hại trung bình;
d) thiệt hại đáng kể
Phân tích phong bì
Hoạt động của vòng bi lăn được đặc trưng bởi sự phát sinh liên tục tiếng ồn và độ rung trong dải tần số rộng. Vòng bi mới tạo ra tiếng ồn thấp và rung động cơ học gần như không thể nhận thấy. Khi ổ trục bị mòn, cái gọi là âm ổ trục bắt đầu xuất hiện trong các quá trình rung, biên độ của nó tăng lên khi các khuyết tật phát triển. Kết quả là, tín hiệu rung do ổ trục bị lỗi tạo ra có thể được biểu diễn, với một số giá trị gần đúng, dưới dạng quá trình điều chế biên độ ngẫu nhiên ().
Hình dạng của đường bao và độ sâu điều biến là những chỉ số rất nhạy cảm về tình trạng kỹ thuật của ổ lăn và do đó tạo thành cơ sở cho việc phân tích. Để đo tình trạng kỹ thuật, một số chương trình sử dụng hệ số điều chế biên độ:
K m = (U p,max – U p,min) / (U p,max + U p,min).
Khi bắt đầu phát triển các khuyết tật, âm mang bắt đầu xuất hiện trong “nền tiếng ồn”, âm thanh này tăng lên khi các khuyết tật phát triển khoảng 20 dB so với mức của “nền tiếng ồn”. Ở giai đoạn phát triển sau này của khuyết tật, khi trở nên nghiêm trọng, độ ồn bắt đầu tăng lên và đạt đến mức âm thanh trong điều kiện kỹ thuật không thể chấp nhận được.
Phần nhiễu tần số cao của tín hiệu thay đổi biên độ theo thời gian và được điều chế bởi tín hiệu tần số thấp. Tín hiệu điều chế này cũng chứa thông tin về tình trạng của ổ trục. Phương pháp này cho kết quả tốt nhất nếu bạn phân tích việc điều chế không phải tín hiệu băng thông rộng mà trước tiên thực hiện lọc băng thông của tín hiệu rung trong phạm vi khoảng 6...18 kHz và phân tích việc điều chế tín hiệu này. Để làm điều này, tín hiệu đã lọc được phát hiện, tín hiệu điều chế được tách ra, tín hiệu này được đưa đến máy phân tích phổ băng hẹp, nơi hình thành phổ đường bao.
Các khuyết tật nhỏ trong ổ trục không thể gây ra rung động đáng chú ý ở vùng tần số thấp và trung bình do ổ trục tạo ra. Đồng thời, để điều chỉnh tiếng ồn rung tần số cao, năng lượng của các tác động tạo ra khá đủ, phương pháp này có độ nhạy rất cao.
Quang phổ bao luôn có hình dạng rất đặc trưng. Trong trường hợp không có khuyết tật, nó xuất hiện dưới dạng một đường gần như nằm ngang, hơi gợn sóng. Khi các khuyết tật xuất hiện, các thành phần rời rạc bắt đầu tăng lên trên mức của đường nền rắn khá nhẵn này, tần số của chúng được tính toán từ động học và số vòng quay của ổ trục. Thành phần tần số của phổ đường bao giúp xác định sự hiện diện của khuyết tật và sự vượt quá của các thành phần tương ứng phía trên nền mô tả rõ ràng độ sâu của từng khuyết tật.
Khi chẩn đoán ổ lăn bằng cách sử dụng đường bao, có thể xác định được các lỗi riêng lẻ. Các tần số của phổ đường bao rung động tại đó các lỗi được phát hiện trùng với tần số của phổ rung động. Khi đo bằng đường bao, cần nhập tần số sóng mang vào thiết bị và lọc tín hiệu (băng thông không quá 1/3 quãng tám).
Câu hỏi để tự kiểm soát
- Phân tích quang phổ được sử dụng cho mục đích chẩn đoán nào?
- Làm thế nào để xác định tần số quay và sóng hài?
- Trong trường hợp nào các hài phụ xuất hiện trong phổ rung động?
- Tần số cộng hưởng có những tính chất gì?
- Ở tần số nào xảy ra hư hỏng vòng bi lăn?
- Những dấu hiệu nào tương ứng với sự hư hỏng của bánh răng?
- Điều chế tín hiệu rung là gì?
- Những dấu hiệu nào cho thấy sự rung động có nguồn gốc điện?
- Bản chất của các mẫu quang phổ thay đổi như thế nào trong quá trình phát triển thiệt hại?
- Khi nào phân tích đường bao được sử dụng?
