Что такое вибрация?
Вибрация является повторяющееся (колебательное) движение объекта вперед и назад вокруг положения равновесия.
- Корпус двигателя слегка трясется
- Вентилятор вызывает шум в воздуховоде
- Мост, качающийся на ветру
- Телефон гудит (намеренная вибрация)
Все это является вибрацией: движением, которое меняет направление и повторяется во времени.
Почему вибрация имеет значение (реальное влияние)
Вибрация может быть:
- Безвредный/нормальный (работающий двигатель имеет некоторую вибрацию)
- Раздражающий (шум, дискомфорт)
- Повреждающий (ослабленные болты, трещины сварных швов, выход из строя подшипников, усталость)
В промышленных системах вибрация является одним из наиболее полезных ранних индикаторов:
- дисбаланс
- перекос
- рыхлость
- проблемы с подшипниками/шестернями
- проблемы с резонансом
Ключевые термины, связанные с вибрацией («вибрационный словарь»)
1) Амплитуда (насколько велика вибрация)
Амплитуда описывает размер движения. В зависимости от того, что вы измеряете, амплитуда может быть:
- Смещение (насколько далеко он перемещается) — мкм, мм
- Скорость (насколько быстро он движется) — мм/с
- Ускорение (как быстро меняется скорость) — м/с² или g
2) Частота (насколько быстро он колеблется)
Частота сколько циклов в секунду, измеренный в Гц.
- 10 Гц = 10 циклов в секунду
- Более высокая частота обычно кажется более «шумной» и может относиться к определенным типам неисправностей.
3) Фаза (временная связь)
Фаза говорит вам когда пик одного сигнала вибрации относительно другого.
Это полезно для диагностики дисбаланса, смещения и направленности нескольких датчиков.
3 основных способа описания вибрации (смещение, скорость и ускорение)
Вы можете измерить вибрацию как:
А) Смещение
Лучше всего для: низкочастотное движение и структурное движение (медленное покачивание, расшатанность на низкой скорости)
Единицы: мкм, мм
Б) Скорость
Лучше всего для: общая интенсивность вибрации во многих вращающихся машинах
Единицы: мм/с (часто среднеквадратичное значение)
Скорость популярна при мониторинге состояния, поскольку она хорошо коррелирует со многими распространенными механическими проблемами в широком диапазоне.
Связанный: Датчики скорости вибрации
В) Ускорение
Лучше всего для: более частые события, такие как дефекты подшипников и удары
Единицы: м/с² или г
Датчики ускорения (акселерометры) чрезвычайно распространены, поскольку они компактны, широкополосны и универсальны.
Виды вибрации (как ее классифицируют инженеры)
1) Свободная вибрация и вынужденная вибрация
- Бесплатная вибрация: система вибрирует после того, как ее потревожили (как пружина, которую вы тянете и отпускаете)
- Принудительная вибрация: постоянный ввод вызывает вибрацию (вращение двигателя, зацепление шестерен, турбулентность воздушного потока)
2) Затухающая и незатухающая вибрация
- Демпфированный: вибрация постепенно снижается (реальные системы)
- Недемпфированный: вибрация продолжается вечно (идеальная модель)
3) Периодическая и случайная вибрация
- Периодический: предсказуемо повторяется (вращающиеся машины)
- Случайный: непредсказуемый, широкого спектра действия (турбулентность, вибрация дороги)
4) Резонанс (эффект «усилителя»)
Резонанс возникает, когда частота воздействия соответствует собственной частоте системы, что приводит к резкому увеличению амплитуды вибрации.
Вот почему машина может казаться «в порядке» на одной скорости, но сильно вибрировать на другой.
Распространенные причины вибрации в машинах
Вращающееся оборудование (двигатели, вентиляторы, насосы, редукторы)
- Дисбаланс (масса не центрирована)
- Несоосность (валы не коллинеарны)
- Рыхлость (крепления, болты, основание, подшипники)
- Повреждение подшипника (износ, питтинг)
- Проблемы со снаряжением (износ зубов, проблемы с сеткой)
- Изогнутый вал или эксцентриситет
- Электрические проблемы (электромагнитные силы двигателя)
Конструкции и трубопроводы
- Вибрация, вызванная потоком (турбулентность воздуха/жидкости)
- Слабые опоры или плохо закрепленные рамы.
- Резонанс воздуховодов, труб, панелей
Как измеряется вибрация (практический обзор)
1) Датчики (самые распространенные)
- Акселерометры (измерить ускорение)
- Датчики скорости / датчики скорости (измерить скорость вибрации напрямую)
- Датчики перемещения (вихретоковые датчики, LVDT, лазер)
2) Что инструменты делают с сигналом
- Показывать временной сигнал (как вибрация меняется со временем)
- Вычислить Среднеквадратичное значение / пик / размах
- Преобразование в частотную область с помощью БПФ (найти доминирующие частоты)
- Тенденции изменения в течение недель/месяцев для профилактического обслуживания
Единицы измерения вибрации и общие показатели
Общие единицы
- Водоизмещение: мкм, мм
- Скорость: мм/с
- Ускорение: м/с² или г (1 г ≈ 9,81 м/с²)
конвертировать единицы: https://quickconver.com/category/length-converter/
Общие показатели
- Среднеквадратичное значение: стабильный показатель общей энергии (очень часто)
- Пик: захватывает максимальную экскурсию
- Пик-пик: часто используется для измерений смещения
Вибрация и шум (они связаны, но не идентичны)
- Вибрация это механическое движение
- Шум это изменение давления в воздухе
Вибрация часто вызывает шум (конструкции излучают звук), а уменьшение вибрации обычно снижает шум.
Как снизить вибрацию (методы высокого уровня)
- Баланс вращающиеся части
- Выровнять валы правильно
- Затянуть крепления/улучшить жесткость основания
- Замените изношенные подшипники/шестерни.
- Добавлять демпфирование материал или изоляторы
- Измените рабочую скорость, чтобы избежать резонанса.
- Перепроектировать структуру (укрепить, усилить, добавить массу, изменить собственную частоту)
Часто задаваемые вопросы: Что такое вибрация?
1) Является ли вибрация проблемой?
Нет. Многие машины имеют нормальную базовую вибрацию. Ключ изменение тенденции, аномальные частотные компоненты или повышение общей тяжести.
2) Какой самый простой способ контролировать вибрацию в промышленности?
Общий подход – это Акселерометр питание монитора вибрации, который рассчитывает среднеквадратичное значение и анализирует его динамику с течением времени (часто с сигнализацией).
3) Почему инженеры так часто используют скорость вибрации (мм/с)?
Скорость часто является надежным общим индикатором состояния вращающихся машин и широко используется для определения тенденций общей интенсивности вибрации.
4) Что такое резонанс простым языком?
Резонанс – это когда система «подталкивается» к своей собственной частоте, вызывая гораздо большее вибрацию – это похоже на раскачивание в нужный момент.
