Ce este vibrația?
Vibrație este mișcare repetitivă (oscilantă). a unui obiect înainte și înapoi în jurul unei poziții de echilibru.
- O carcasă de motor tremurând ușor
- Un ventilator care provoacă bâzâitul unei conducte
- Un pod care se legănă în vânt
- Un telefon bâzâit (vibrație intenționată)
Toate acestea sunt vibrații: mișcare care alternează direcția și se repetă în timp.
De ce contează vibrațiile (impactul în lumea reală)
Vibrația poate fi:
- Inofensiv/normal (un motor care rulează are unele vibrații)
- Enervant (zgomot, disconfort)
- Dăunătoare (șuruburi slăbite, suduri fisurate, defecțiune a rulmentului, oboseală)
În sistemele industriale, vibrația este unul dintre cei mai utili indicatori timpurii ai:
- dezechilibru
- nealiniere
- lejeritate
- probleme cu rulmenții/curențele
- probleme de rezonanță
Termeni cheie de vibrație („vocabul vibrațiilor”)
1) Amplitudine (cât de mare este vibrația)
Amplitudinea descrie dimensiune a mișcării. În funcție de ceea ce măsurați, amplitudinea poate fi:
- Deplasare (cât de departe se mișcă) — µm, mm
- Viteză (cât de repede se mișcă) — mm/s
- Accelerare (cât de repede se schimbă viteza) — m/s² sau g
2) Frecvența (cât de repede oscilează)
Frecvența este câte cicluri pe secundă, măsurat în Hz.
- 10 Hz = 10 cicluri pe secundă
- Frecvența mai înaltă se simte de obicei „mai zgomotos” și se poate referi la anumite tipuri de defecte.
3) Faza (relația de timp)
Faza iti spune când un semnal de vibrație atinge vârfuri în raport cu altul.
Este util pentru diagnosticarea dezechilibrului, a nealinierii și a direcționalității cu mai mulți senzori.
Cele 3 moduri principale de a descrie vibrația (deplasare vs viteză vs accelerație)
Puteți măsura vibrația ca:
A) Deplasarea
Cel mai bun pentru: mișcare de joasă frecvență și mișcare structurală (balansare lentă, slăbiciune la viteză mică)
Unități: µm, mm
B) Viteza
Cel mai bun pentru: severitatea generală a vibrațiilor în multe mașini rotative
Unități: mm/s (adesea RMS)
Viteza este populară în monitorizarea stării, deoarece se corelează bine cu multe probleme mecanice comune pe o bandă largă.
Înrudit: Senzori de viteză a vibrațiilor
C) Accelerație
Cel mai bun pentru: evenimente cu frecvență mai mare, cum ar fi defecte ale rulmentului și impacturi
Unități: m/s² sau g
Senzorii de accelerație (accelerometre) sunt extrem de obișnuiți, deoarece sunt compacti, cu bandă largă și versatili.
Tipuri de vibrații (cum o clasifică inginerii)
1) Vibrație liberă vs vibrație forțată
- Vibrații libere: un sistem vibrează după ce este deranjat (ca un arc pe care îl tragi și eliberezi)
- Vibrații forțate: intrarea continuă provoacă vibrații (rotația motorului, angrenajul, turbulența fluxului de aer)
2) Vibrații amortizate vs neamortizate
- amortizat: vibrațiile se reduc treptat (sisteme din lumea reală)
- Neamortizat: vibrația continuă pentru totdeauna (model ideal)
3) Vibrații periodice vs aleatorii
- Periodic: se repetă previzibil (mașini rotative)
- Aleatoriu: imprevizibilă, cu spectru larg (turbulențe, vibrații ale drumului)
4) Rezonanță (efectul „amplificator”)
Rezonanţă apare atunci când frecvența forțată se potrivește cu frecvența naturală a unui sistem, determinând creșterea dramatică a amplitudinii vibrațiilor.
Acesta este motivul pentru care o mașină poate părea „fină” la o viteză, dar vibrează puternic la alta.
Cauze comune ale vibrațiilor la mașini
Echipamente rotative (motoare, ventilatoare, pompe, cutii de viteze)
- Dezechilibru (masa necentrata)
- Alinierea greșită (arborii nu sunt coliniari)
- Relaxare (suporturi, șuruburi, bază, rulmenți)
- Deteriorarea rulmentului (uzura, pitting)
- Probleme cu echipamentele (uzura dintilor, probleme cu ochiurile)
- Arbore îndoit sau excentricitatea
- Probleme electrice (forțe electromagnetice ale motoarelor)
Structuri și conducte
- Vibrații induse de flux (turbulență aer/lichid)
- Suporturi slabe sau cadre slab contravântuite
- Rezonanța conductelor, țevilor, panourilor
Cum se măsoară vibrația (prezentare de ansamblu practică)
1) Senzori (cele mai frecvente)
- Accelerometre (măsoară accelerația)
- Senzori de viteza / traductoare de viteză (măsurați direct viteza vibrațiilor)
- Senzori de deplasare (sonde curenți turbionari, LVDT, laser)
2) Ce fac instrumentele cu semnalul
- Spectacol forma de undă temporală (cum se schimbă vibrația în timp)
- Calcula RMS / vârf / vârf la vârf
- Convertiți în domeniul de frecvență folosind FFT (găsiți frecvențele dominante)
- Tendința se schimbă în săptămâni/luni pentru întreținerea predictivă
Unități de vibrație și valori comune
Unități comune
- Deplasare: µm, mm
- Viteză: mm/s
- Accelerare: m/s² sau g (1 g ≈ 9,81 m/s²)
conversie unități: https://quickconver.com/category/length-converter/
Valori comune
- RMS: indicator stabil al energiei totale (foarte frecvent)
- Vârf: surprinde excursie maximă
- De la vârf la vârf: adesea folosit pentru măsurători de tip deplasare
Vibrație vs zgomot (sunt legate, nu identice)
- Vibrație este mișcare mecanică
- Zgomot este variația presiunii în aer
Vibrația provoacă adesea zgomot (structurile radiază sunet), iar reducerea vibrațiilor reduce de obicei zgomotul.
Cum să reduceți vibrațiile (metode la nivel înalt)
- Echilibru piese rotative
- Alinia arborii în mod corespunzător
- Strângeți suporturile / îmbunătățiți rigiditatea bazei
- Înlocuiți rulmenții/roțile dințate uzate
- Adăuga amortizare material sau izolatori
- Modificați viteza de funcționare pentru a evita rezonanța
- Reproiectează structura (întărește, întărește, adaugă masă, schimbă frecvența naturală)
Întrebări frecvente: Ce este vibrația?
1) Toate vibrațiile sunt o problemă?
Nu. Multe mașini au vibrații normale de bază. Cheia este schimbare de tendință, componente de frecvență anormale sau severitate generală în creștere.
2) Care este cel mai simplu mod de a monitoriza vibrațiile în industrie?
O abordare comună este an accelerometru alimentarea unui monitor de vibrații care calculează RMS și îl prezintă în timp (adesea cu alarme).
3) De ce folosesc inginerii viteza vibrațiilor (mm/s) atât de des?
Viteza este adesea un indicator general puternic al sănătății mașinii rotative și este utilizată pe scară largă pentru tendința generală a severității vibrațiilor.
4) Ce este rezonanța în termeni simpli?
Rezonanța este atunci când un sistem este „împins” la frecvența sa naturală, determinând vibrația să devină mult mai mare, cum ar fi împingerea unui leagăn la momentul potrivit.
