БИБЛИОТЕКА по теме «Исcледование работоспособного состояния привода»
|
|
|
|
БИБЛИОТЕКА по теме «Исcледование работоспособного состояния привода» |
|
|
1. Основы спектрального анализа вибрации
Вибрация и шум - естественные процессы, протекающие в машинах и оборудовании. Возбуждаются они теми же динамическими силами, которые являются причинами износа и разных видов дефектов и повреждений. Вибрация и шум трансформируются друг в друга на границах газовой и твердой сред, а человек непосредственно воспринимает звук, и лишь в ограниченном низкочастотном диапазоне - вибрацию.
Вибрационные процессы можно разделить на стационарные (детерминированные) - определённые во времени и нестационарные – неопределённые во времени. Стационарные процессы могут быть периодическими, гармоническими или полигармоническими и непериодическими – почти периодическими, переходными, а также случайными.
Периодические колебания – колебания, при которых каждое значение колеблющейся величины повторяется через равные интервалы времени. Простейшие периодические сигналы – гармонические колебания.
Гармонические колебания – колебания, при которых значения колеблющейся величины изменяются во времени по закону синуса или косинуса.
При гармонических колебаниях амплитуда, начальная фаза и угловая скорость постоянны. При почти гармонических колебаниях они - медленно меняющиеся функции времени, некоторые из них могут быть постоянными, некоторые возрастающими или убывающими (например, амплитуда угловой скорости при запуске либо при остановке механизма).
Полигармонические колебания – колебания, которые могут быть представлены в виде суммы двух или более гармонических колебаний (гармоник), частоты гармоник кратны основной (оборотной) частоте (рисунок - 1).
Рисунок 1 - Полигармонический колебательный процесс
Периодическая вибрация может быть представлена в виде спектра. В нем может быть одна составляющая (гармонический сигнал) или много кратных (рисунок - 2).
Рисунок 2 - Временные сигналы вибрации и их спектры
Спектр удобен тем, что он делит вибрацию на компоненты с разными свойствами, а достаточно часто и разной природы. Типовой спектр характеризуется, как правило, большим количеством гармонических составляющих в области низких частот. По мере увеличения частоты гармонических составляющих становится меньше, и они практически отсутствуют в области высоких частот.
2. Сведения об информативных частотах
Конкретные повреждения при спектральном анализе идентифицируют путем сопоставления с так называемыми информативными частотами неисправностей. Порядку расчета информативных частот в научно-технической литературе уделяется достаточно пристальное внимание. Так формулы для их определения приведены в работах [3, 5 и др.].
Следует отметить, что информативные частоты можно рассматривать в рамках трех групп:
Расчет информативных частот для конкретного механизма при проведении спектрального анализа осуществляется следующим образом:
3. Методика проведения диагностического обследования методом спектрального анализа
Спектральный анализ – это такой метод обработки сигналов, который позволяет выявить частотный состав сигнала. Выявлением повышенных амплитуд вибрации на частотах, совпадающих с собственной частотой механизма, узла оборудования (или ее гармоник) или на частотах протекания рабочего процесса можно идентифицировать неисправности данного оборудования.
Существует два способа описания сигнала вибрации – во временной области и частотной области. Измерение на определённой частоте даёт информацию о неисправности раньше, чем измерение общего уровня вибрации [3,с. 57]. Поиск повреждений проводится на заранее определенных частотах возможных повреждений конкретного механизма, называемых информативными частотами повреждений.
4. Применение комплексного подхода к определению технического состояния механического оборудования при спектральном анализе вибрации
Следует отметить, что спектральный анализ в настоящее время предполагает опосредованное рассмотрение полученных спектрограмм. Не учитывается тот факт, что силовое взаимодействие, неоднородность жесткости и демпфирующих свойств элементов машины носят сложный взаимосвязанный характер, что может приводить к искажению, зашумлению или затуханию результирующего сигнала. Так, порою, достаточно трудно отличить неисправность, относящуюся непосредственно к подшипниковому узлу либо к другому элементу машины (двигателю, муфте или рабочему органу). До сих пор не установлен порядок анализа вибрации по направлениям и влияние каждого из них на итоговый диагноз. В ряде случаев это приводит к существенному снижению точности и адекватности диагностических решений.
С целью устранения указанных недостатков необходимо выявить порядок взаимодействия элементов машин при тех либо иных неисправностях, а также отражение этого взаимодействия в виде изменения вибрации по одной или нескольким контрольным точкам и направлениям измерений. Это может быть сделано путем моделирования неисправных ситуаций на экспериментальном стенде.
Тем не менее, общее правило можно сформулировать следующим образом: неисправность, связанная с отклонениями в работе подшипника, проявляется в соответствующей контрольной точке; неисправность, связанная с отклонениями в работе двигателя, муфты или рабочего органа, проявляется в двух точках, смежных с этими элементами.
1. Диагностирование механического оборудования металлургических предприятий: Монография / Седуш В.Я., Кравченко В.М., Сидоров В.А., Ошовская Е.В. – Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2004. – 100 с.
- гармонические – кратны оборотной частоте вращения (расцентровка, дисбаланс, дефекты зубчатых зацеплений и муфт и т.д.);
- негармонические – связаны с оборотной частотой вращения дробными коэффициентами и прочими нецелыми соотношениями (повреждения наружного и внутреннего колец подшипников качения);
- резонансные - возникают при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний и вызывают значительное увеличение амплитуды колебаний, что может привести к аварии (вынужденные колебания, вызывающие резонанс, могут совпасть с частотой собственных колебаний ротора, рамы агрегата, фундамента, приводных ремней и т.д.).
1. Определение оборотной частоты (частоты вращения главного вала).
2. Определение гармоник (частот, кратных оборотной).
3. Определение субгармоник (дробных, кратных (1/2, 1/3…) оборотной).
4. Определение информативных частот повреждений подшипников.
5. Определение информативных частот повреждений зубчатых зацеплений, муфт и прочих элементов.
2. Кравченко В.М. Техническое обслуживание и диагностика промышленного оборудования: Монография. – Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2004. – 504 с.
3. Техническая диагностика механического оборудования / Сидоров В.А., Кравченко В.М., Седуш В.Я., Ошовская Е.В. – Донецк: Новый мир, 2003. – 125 с.
4. Кравченко В.М., Сидоров В.А. Визуальное диагностирование механического оборудования. – Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2004. – 120 с.
5. Барков А.В., Баркова Н.А., Федорищев В.В. Вибрационная диагностика колесно-редукторных блоков на железнодорожном транспорте. – СПб.: Изд. центр СПбМТУ, 2002. – 103 с.