Skúšobné metódy pre náhodné úzkopásmové vibrácie s časovo premenlivou priemernou frekvenciou sa rozšírili. Majú nasledujúce výhody:
1) možnosť dosiahnuť významné úrovne zaťaženia pomocou menej výkonného zariadenia;
2) možnosť použitia jednoduchšieho ovládacieho zariadenia, ktoré si vyžaduje menej kvalifikovaný personál.
Ryža. 8. Schéma kontrolných skúšok pre úzkopásmové náhodné vibrácie: a - spektrálne hustoty úzkopásmových a širokopásmových vibrácií, b - štrukturálna schéma systému: 1 - frekvenčný snímací pohon, 2 - vibrometrické zariadenie, 3 - snímač, Obr. 4 - testovací produkt, 5 - vibračný budič, 6 - zosilňovač; 7 - automatické riadenie zisku, 8 - sprievodný filter; 9 - generátor bieleho šumu
Hlavnými úlohami je určiť zákon zmeny priemernej frekvencie v čase a zákon zmeny vibrácií v závislosti od frekvencie. Pri určovaní týchto zákonov sa riadia úvahami o určitej rovnocennosti skúšok pre úzkopásmové a širokopásmové náhodné vibrácie. Stanovuje sa napríklad pre únavové skúšky, ktoré vyžadujú identifikáciu rozloženia maximálneho a minimálneho zaťaženia pre úzkopásmové a širokopásmové vibrácie. Nainštalované
kde je efektívna hodnota preťaženia vibráciami (z hľadiska zrýchlenia v jednotkách pre úzkopásmové budenie. Ak by malo byť úmerné VI, potom gradient zrýchlenia pri skúškach pre úzkoosové vibrácie je konštantná hodnota. Čas testu pre a logaritmická zmena frekvencie
V súlade s tým najvyššie a najnižšie frekvencie rozsahu, v ktorom sa skenovanie vykonáva; čas testovania pre úzkopásmové a širokopásmové vibrácie; mierka.
Na reprodukciu podmienok, ktoré vznikajú pri širokopásmových vibráciách s rovnomernou spektrálnou hustotou vo frekvenčnom pásme (pozri obr. 8, a), sa gradient zrýchlenia vypočíta podľa vzorca
kde Priemerný koeficient prenosu vibračného systému; jeho prenosová funkcia.
V súlade s (18) a (19) je režim úzkopásmového vibračného testu určený koeficientmi, ktoré sa môžu meniť od 1,14 (pre jednoduché testy) do 3,3 (pre zrýchlené testy). V rámci toho sa koeficient zodpovedajúcim spôsobom mení
Na obr. 8a ukazuje spektrálne hustoty úzkopásmových a širokopásmových vibrácií. Sklon prerušovanej čiary, ktorý určuje rýchlosť nárastu spektrálnej hustoty so zmenou priemernej frekvencie, sa rovná druhej mocnine gradientu zrýchlenia.
Známy veľké číslo testovanie systémov priemyselnej automatizácie na úzkopásmové náhodné vibrácie. Sú postavené podľa schémy znázornenej na obr. 8, b. Úzkopásmový náhodný proces s časovo premenlivou strednou frekvenciou sa získava pomocou generátora bieleho šumu a sprievodného filtra, ktorého stredná frekvencia sa mení pomocou frekvenčného snímacieho pohonu.Rýchlosť otáčania je nastaviteľná v širokom rozsahu. RMS hodnota úzkopásmových vibrácií na výstupe vibračného systému je stabilizovaná pomocou systému automatického riadenia zisku (AGC). Spätný signál AGC prichádza z výstupu vibrometrického zariadenia
Štúdie skutočných vibrácií rôznych LL ukázali, že vibrácie sú náhodné funkciečas. Ich štatistické charakteristiky sú stanovené ako výsledok spracovania reálnych záznamov vibrácií. Účelom skúšok je reprodukovať na vibračnom stojane vibrácie so špecifikovanými štatistickými charakteristikami v kontrolných bodoch skúšaného objektu. Keďže ako dané štatistické charakteristiky sa používajú výsledky spracovania prirodzených vibrácií, náhodné vibračné testy najpresnejšie reprodukujú skutočný stav vibrácií testovaného výrobku.
Pri organizovaní náhodného vibračného testu sa akceptujú dve hypotézy:
1) o normalite zákona rozdelenia náhodných vibrácií;
2) o lokálnej stacionárnosti náhodných vibrácií.
Zdôvodnením prvej hypotézy je, že vibračný stav produktu možno považovať za superpozíciu rôznych náhodných procesov generovaných štatisticky nezávislými zdrojmi. Treba brať do úvahy aj to, že ak je snímač vibrácií umiestnený na takom mieste konštrukcie, kde sa prejavujú jeho filtračné vlastnosti, potom sa zákon rozloženia výstupného signálu tohto snímača približuje k normálnemu.
Druhá hypotéza predpokladá, že štatistické charakteristiky vibrácií sa v čase menia pomerne pomaly. To nám umožňuje uvažovať, že niektoré priemerné charakteristiky vypočítané v určitom časovom intervale poskytujú adekvátny popis vibračného stavu v tomto časovom intervale.
Vlastnosti vibrácie ako stacionárneho centralizovaného normálneho procesu sú vo všeobecnom prípade úplne určené kovariančnou maticou alebo jej Fourierovou transformáciou - maticou spektrálnych hustôt. Vo frekvenčnom (skalárnom) prípade je proces charakterizovaný tým korelačnej funkcie alebo spektrálnej hustoty. Pretože testované štruktúry sú multirezonančné dynamické systémy s výraznými frekvenčne selektívnymi vlastnosťami sú spektrálne charakteristiky (buď aj vzájomné spektrá) najzreteľnejšie a majú pre skúšobného inžiniera rozhodujúci význam. Režim náhodného vibračného testu je určený spektrálnou hustotou zrýchlenia vibrácií riadenou v jednom bode a v jednom smere, alebo maticou spektrálnych hustôt pri analýze vektorovej vibrácie.
Širokopásmové vibračné testy zvyčajne pokrývajú frekvenčný rozsah jedného až dvoch desaťročí. Náhodné úzkopásmové vibrácie sa vybudia a študujú v pásme jednotiek alebo desiatok hertzov.
Širokopásmový test náhodných vibrácií. Širokopásmové náhodné procesy s daným energetickým spektrom sú široko používané ako fyzikálne modely reálnych vibračných procesov. Popis modelov reálnych vibroprocesov v rámci korelačnej teórie umožňuje charakterizovať ekvivalenciu reprodukovateľných a reálnych vibrácií stupňom blízkosti ich energetických spektier. V tomto prípade by dráha reprodukcie vibrácií vibrotestovacieho komplexu mala zabezpečiť reprodukciu v kontrolovanom bode alebo v súbore kontrolovaných bodov skúmaného objektu mechanických vibrácií s požadovaným energetickým spektrom.
Táto testovacia metóda zahŕňa súčasné budenie všetkých rezonančných frekvencií objektu. Schéma inštalácie na testovanie širokopásmovou náhodnou vibráciou je znázornená na obr. 2.24.
Správnej reprodukcii vibrácií bráni skresľujúci vplyv prostriedkov na budenie vibrácií. Preto je pred testovaním potrebné opraviť alebo vyrovnať amplitúdu; frekvenčná odozva trepačky. Pri testovaní v kontrolných bodoch produktu sa vybudia stacionárne náhodné vibrácie. ich číselné charakteristiky by sa mali približovať špecifikovaným, ktoré sú určené výsledkami testov v plnom rozsahu.
Metóda širokopásmového testu náhodných vibrácií vám umožňuje reprodukovať tie numerické vibračné charakteristiky prevádzkových podmienok, ktoré ovplyvňujú spoľahlivosť testovaného produktu. Kritériom podobnosti je spektrálna hustota zrýchlení vibrácií, pretože pravdepodobnosť zlyhania produktu alebo narušenia jeho prevádzkového režimu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa úrovňou spektrálnej hustoty vibrácií.
Skúšobný program je nastavený vo forme grafu závislosti spektrálnej hustoty na frekvenčných pásmach, v ktorých boli tieto merania realizované. Tento program je reprodukovaný trepačkou v kontrolnom bode produktu pomocou tvarovačov energetického spektra, ktoré sú vo všeobecnosti zdrojom širokopásmového náhodného signálu alebo bieleho šumu a sady nastaviteľných pásmových filtrov.
Úzkopásmový náhodný vibračný test. Meniaci sa režim úzkopásmových náhodných vibrácií je medzistupňom medzi režimom širokopásmových náhodných vibrácií a meniacim sa sínusovým režimom. Metóda je založená na nahradení budenia širokopásmovej hustoty s nízkou akceleráciou excitáciou s úzkopásmovou hustotou s vysokou akceleráciou, ktorá sa pomaly mení v určitej časti frekvenčného rozsahu.
Pri správnom nastavení metóda poskytuje rovnaký počet najdôležitejších zrýchlení na danej úrovni ako metóda širokopásmových vibrácií. Aby sa reprodukovali podmienky rezonancie a zaťaženia skúšobnej vzorky, úzkopásmové vibrácie musia mať rovnaké charakteristiky ako širokopásmové. Je tiež potrebné, aby počet zmien zrýchlenia pri akomkoľvek zvýšení napäťovej úrovne bol rovnaký.
Táto metóda má nasledujúce výhody:
1) možnosť dosiahnuť významné úrovne zaťaženia pomocou menej výkonného zariadenia;
2) možnosť využitia jednoduchšieho ovládacieho zariadenia a následne aj využitie menej kvalifikovaného personálu.
Hlavnými úlohami je určiť zákon zmeny priemernej frekvencie v čase a zákon zmeny vibrácií v závislosti od frekvencie. Pri určovaní týchto zákonitostí vychádzajú z ekvivalencie úzkopásmových a širokopásmových náhodných vibračných testov. Takáto ekvivalencia je napríklad stanovená pri únavových skúškach, ktoré vyžadujú, aby rozloženie maximálneho a minimálneho zaťaženia bolo rovnaké pre úzkopásmové a širokopásmové vibrácie. Identita nastáva v prípade, keď sa priemerná frekvencia f mení podľa logaritmického zákona a stredná kvadratická hodnota zrýchlenia vibrácií je úmerná druhej odmocnine frekvencie. Pre pohodlie nastavenia testovacieho režimu je zavedený parameter γ, ktorý sa nazýva gradient zrýchlenia:
kde σ y je stredná kvadratická hodnota preťaženia vibráciami (z hľadiska zrýchlenia v jednotkách g = 9,81 m×s 2) s úzkopásmovým budením. Ak má byť σ y úmerné , potom je gradient zrýchlenia v úzkopásmovej vibračnej skúške konštantnou hodnotou.
Čas testu pre logaritmickú zmenu frekvencie je definovaný ako
kde f y a f m - čas testovania s úzkopásmovými a širokopásmovými vibráciami; p - mierkový faktor; f a f a - v tomto poradí najvyššie a najnižšie frekvencie rozsahu, v ktorom sa vykonáva skenovanie. Na reprodukciu podmienok širokopásmových vibrácií s rovnomernou spektrálnou hustotou S 0 vo frekvenčnom pásme f in a F n (obr. 2.25) sa gradient zrýchlenia vypočíta podľa vzorca
kde kcf je priemerný koeficient prenosu vibračného systému;
H 0 (p) - prenosová funkcia ee.
Z výrazov (2.52) a (2.53) je zrejmé, že režim úzkopásmového vibračného testu je určený koeficientmi p a q. Koeficient q sa môže meniť od 1,14 (pre jednoduché testy) do 3,3 (pre zrýchlené testy).
Koeficient p sa zodpovedajúcim spôsobom mení v rozmedzí 0,65 - 0,025.
Na obr. 2.25a ukazuje spektrálne hustoty úzkopásmových a širokopásmových vibrácií. Smernica prerušovanej čiary (tgα), ktorá určuje rýchlosť nárastu spektrálnej hustoty so zmenou priemernej frekvencie f, sa rovná druhej mocnine gradientu zrýchlenia.
Dôležitá vlastnosť takýmito skúškami je možnosť automatického riadenia úrovne zaťaženia vibráciami (obr. 2.25.6).
Úzkopásmový náhodný proces s časovo premenlivou strednou frekvenciou / sa získa pomocou generátora bieleho šumu a sprievodného filtra, ktorého stredná frekvencia sa mení pomocou frekvenčného rozmietania (FSF). Rýchlosť otáčania PSC je nastaviteľná v širokom rozsahu. RMS hodnota úzkopásmových vibrácií na výstupe vibračného systému je stabilizovaná pomocou systému automatického riadenia zisku (AGC). Signál späť! komunikácia AGC pochádza z výstupu vibrometrického zariadenia (VA).
Zvýšenie efektívnej hodnoty signálu, ktoré je úmerné logaritmickej stupnici, zodpovedá sklonu 3 dB na oktávu. Preto sa na výstupe VA (pred vstupom AGC) zapne filter, ktorý má útlm 3 dB na oktávu. To zaisťuje stálosť gradientu zrýchlenia pri snímaní priemernej frekvencie.
Pri skúšaní účinkov vibrácií sa najčastejšie používajú tieto skúšobné metódy:
Metóda sínusových vibrácií s pevnou frekvenciou;
Metóda zametania;
Metóda širokopásmových náhodných vibrácií;
Metóda úzkopásmového náhodného kmitania.
Niekedy v laboratórne podmienky vykonať skúšky účinkov skutočných vibrácií.
Testy sínusových vibrácií s pevnou frekvenciou sa vykonáva nastavením špecifikovaných hodnôt parametrov vibrácií pri pevnej frekvencii. Testy je možné vykonať:
Na jednej pevnej frekvencii;
Pri množstve mechanických rezonančných frekvencií;
Pri počte frekvencií špecifikovaných v prevádzkovom rozsahu.
Skúšky na jednej pevnej frekvencii f(i) za daný čas t p s určitou amplitúdou zrýchlenia (posunu) sú neúčinné. Pretože pravdepodobnosť, že výrobok bude vystavený vibráciám s jednou frekvenciou počas prevádzky alebo prepravy, je veľmi malá. Tento typ počas výrobného procesu sa vykonávajú testy na identifikáciu nekvalitných spájkovaných a závitových spojov, ako aj iných výrobných chýb.
Skúšky metódou pevnej frekvencie pri mechanických rezonančných frekvenciách. Testované produkty vyžadujú predchádzajúce stanovenie týchto frekvencií. Skúšaný predmet je postupne vystavený vibráciám pri rezonančných frekvenciách, pričom sa určitý čas udržiava v každom režime. Dôstojnosť Táto metóda spočíva v tom, že testy sa vykonávajú pri frekvenciách, ktoré sú pre testovaný ES najnebezpečnejšie. nevýhodou je obtiažnosť automatizácie procesu testovania, pretože rezonančné frekvencie sa môžu počas testovacieho procesu trochu meniť.
Testy na množstve frekvencií špecifikovaných v prevádzkovom rozsahu je vhodné vykonať meranie charakteristík produktu v bodoch frekvenčného rozsahu prevádzky. Teoreticky je interval medzi dvoma susednými frekvenciami zvolený nie väčší ako šírka rezonančnej charakteristiky konštrukčného prvku. Deje sa tak, aby sa nevynechal možný výskyt rezonancie. V prípade zistenia rezonančných frekvencií alebo frekvencií, pri ktorých sa pozoruje zhoršenie kontrolovaných parametrov produktu, sa odporúča dodatočné podržanie na tejto frekvencii, aby sa objasnili a identifikovali príčiny nezrovnalosti.
Skúška frekvencie zametania sa uskutočňujú nepretržitou zmenou frekvencie vibrácií v smere jej zvyšovania a potom znižovania. Hlavné parametre charakterizujúce metódu rozmietanej frekvencie sú:
Čas jedného cyklu výkyvu T c;
Rýchlosť švihu n až;
Trvanie testu T p.
Dôležitý ukazovateľ metóda frekvencie rozmietania je rýchlosť rozmietania frekvencie. Na základe skutočnosti, že rozsah vysokých frekvencií vibrácií (1000 ... 5000 Hz) je oveľa širší ako rozsah nízkych frekvencií vibrácií (20 ... 1000 Hz), vyplýva, že pri kolísaní frekvencie s konštantná rýchlosť v prevádzkovom rozsahu prejde nízkofrekvenčná oblasť za kratší čas ako vysokofrekvenčná oblasť. V dôsledku toho bude detekcia rezonancií pri nízkych frekvenciách ťažká. Preto sa zmena frekvencie v rozsahu prevádzkovej frekvencie zvyčajne vykonáva podľa exponenciálneho zákona.
f v \u003d f 1 ×e kt,(3)
kde f v– frekvencia vibrácií v čase t, Hz; f1– nižšia frekvencia pracovného rozsahu, Hz; k je exponent charakterizujúci rýchlosť švihu.
Pri voľbe vysokej rýchlosti švihu sa hodnotenie vlastností testovaného ES uskutoční s veľkými chybami, pretože amplitúda rezonančné kmity produkt dosiahne nižšie hodnoty ako pri nízkej rýchlosti a sú možné aj preskoky (nedetekcia) rezonancií. Ak sa zvolí nízka rýchlosť kývania, dlhý prechod prevádzkového frekvenčného rozsahu môže spôsobiť poškodenie testovaného produktu pri rezonančných frekvenciách a predĺženie trvania testu. Rýchlosť zmeny frekvencie by mala byť taká, aby čas zmeny frekvencie v rezonančnom frekvenčnom pásme t D f nebol kratší ako čas nárastu amplitúdy vibrácií produktu pri rezonancii na ustálenú hodnotu t von a čas definitívneho zriadenia pohyblivej časti meracieho alebo záznamového zariadenia t y. Tie. rýchlosť zmeny frekvencie bude obmedzená nasledujúcimi podmienkami:
t D f > t out,(4)
t D f > t y .
Čas nábehu amplitúdy vibrácií pri rezonancii na ustálenú hodnotu možno približne vypočítať podľa vzorca:
t nar \u003d k 1 × Q / f 0, (5)
kde f 0 – rezonančná frekvencia, Hz; Q - kvalitatívny faktor produktu; k 1 je koeficient, ktorý zohľadňuje zvýšenie doby nábehu amplitúdy na ustálenú hodnotu v dôsledku odchýlky zmien amplitúdy od lineárneho zákona.
Vzhľadom na vyššie uvedené sa rýchlosť zmeny frekvencie vypočíta podľa vzorca:
n až =2000×lg(2×Q+1/2×Q)/t Df,(6)
kde t D f - vyberte si v súlade s podmienkami (4). Ak rýchlosť zmeny frekvencie zistená vzorcom presiahne 2 oktávy / s, potom sú akceptované aj tak 2 oktávy / s - to je limit maximálna rýchlosť zmeny frekvencie.
Skúšky metódou širokopásmových náhodných vibrácií. V tomto prípade sa realizuje súčasné budenie všetkých rezonancií testovaného produktu, čo umožňuje odhaliť ich spoločný vplyv. Prísnejšie testovacie podmienky v dôsledku súčasného budenia rezonančných frekvencií skracujú čas testovania v porovnaní s metódou rozmietanej frekvencie.
Stupeň náročnosti skúšok metódou širokopásmových náhodných vibrácií je určený kombináciou nasledujúcich parametrov:
frekvenčný rozsah;
Spektrálna hustota zrýchlenia;
Trvanie testu.
Úrovne závažnosti sú uvedené v tabuľke 5.1.
Tabuľka 5.1
TO cnosti táto metóda môže zahŕňať:
Blízkosť k mechanickým vplyvom počas skutočnej prevádzky;
Schopnosť identifikovať všetky účinky mechanického vplyvu rôznych konštrukčných prvkov;
Najkratšie trvanie testovania.
TO nedostatky zahŕňajú vysoké náklady a zložitosť testovaného zariadenia.
Úzkopásmové náhodné vibračné testy. Táto metóda sa nazýva aj metóda náhodných vibrácií so skenovaním frekvenčného pásma. Náhodné vibrácie sú v tomto prípade vybudené v úzkom frekvenčnom pásme, ktorého stredná frekvencia podľa exponenciálneho zákona počas testu pomaly skenuje vo frekvenčnom rozsahu.
Táto metóda implementuje kompromis medzi širokopásmovými a rozmietanými sínusovými testovacími metódami.
Aby bola skúška náhodných vibrácií ekvivalentná skúške skenovania frekvenčného pásma a skúške náhodných širokopásmových vibrácií, musí byť splnená táto podmienka:
g=s/(2×pi×f) 1/2 = konšt.,(7)
kde g je gradient zrýchlenia, g×с 1/2; s je efektívne zrýchlenie vibrácií v úzkom frekvenčnom pásme, merané v kontrolnom bode, g; f je stredná frekvencia pásma.
Stupeň závažnosti testu je v tomto prípade určený kombináciou nasledujúcich parametrov:
frekvenčný rozsah;
Šírka pásma skenovania;
Gradient zrýchlenia;
Trvanie testu.
Hodnota gradientu zrýchlenia sa zistí podľa vzorca:
g=0,22 x S(f) 1/2,(8)
kde S(f) je spektrálna hustota zrýchlenia vibrácií pri testovaní metódou širokopásmových náhodných vibrácií.
Podobné informácie.
Ak zoberieme štruktúru pozostávajúcu z niekoľkých lúčov rôznych dĺžok a začneme ju budiť posuvnou sínusoidou, tak každý lúč bude pri vybudení svojej vlastnej frekvencie intenzívne oscilovať. Ak však tú istú štruktúru vybudíme širokopásmovým náhodným signálom, uvidíme, že všetky lúče sa začnú silne kývať, ako keby boli v signáli súčasne prítomné všetky frekvencie. Je to tak a zároveň to tak nie je. Obraz bude realistickejší, ak predpokladáme, že po určitú dobu sú tieto frekvenčné zložky prítomné v budiacom signáli, ale ich úroveň a fáza sa náhodne menia. Čas je kľúčom k porozumeniu náhodný proces. Teoreticky musíme zvážiť nekonečné časové obdobie, aby sme mali skutočný náhodný signál. Ak je signál skutočne náhodný, nikdy sa neopakuje.
Predtým sa na analýzu náhodného procesu využívalo zariadenie na báze pásmových filtrov, ktoré vyčlenili a odhadli jednotlivé frekvenčné zložky. Moderné spektrálne analyzátory používajú algoritmus rýchlej Fourierovej transformácie (FFT). Náhodný spojitý signál sa meria a vzorkuje v čase. Potom sa pre každý časový bod signálu vypočítajú funkcie sínus a kosínus, ktoré určujú úrovne frekvenčných zložiek signálu prítomných v analyzovanej perióde signálu. Ďalej je signál meraný a analyzovaný pre ďalší časový interval a jeho výsledky sú spriemerované s výsledkami predchádzajúcej analýzy. Toto sa opakuje, kým sa nezíska prijateľný priemer. V praxi sa počet spriemerovaní môže meniť od dvoch alebo troch do niekoľkých desiatok alebo dokonca stoviek.
Obrázok nižšie ukazuje, ako súčet sínusoidov s rôznymi frekvenciami vytvára komplexný tvar vlny. Môže sa zdať, že súčet signálov je náhodný. Ale nie je to tak, pretože komponenty majú konštantnú amplitúdu a fázu a menia sa podľa sínusového zákona. Zobrazený proces je teda periodický, opakujúci sa a predvídateľný.
V skutočnosti má náhodný signál zložky, ktorých amplitúdy a fázy sa náhodne menia.
Obrázok nižšie ukazuje spektrum súčtového signálu. Každá frekvenčná zložka súčtového signálu má konštantnú hodnotu, ale pre skutočne náhodný signál sa hodnota každej zložky bude neustále meniť a spektrálna analýza ukáže časovo spriemerované hodnoty.
Algoritmus FFT spracováva náhodný signál počas doby analýzy a určuje veľkosť každej frekvenčnej zložky. Tieto hodnoty sú reprezentované hodnotami RMS, ktoré sa potom umocnia na druhú. Keďže meriame zrýchlenie, meracou jednotkou bude preťaženie gn rms a po kvadratúre - gn 2 rms. Ak je frekvenčné rozlíšenie analýzy 1 Hz, potom nameraná hodnota bude vyjadrená ako veľkosť zrýchlenia na druhú vo frekvenčnom pásme 1 Hz a jednotka bude gn 2 /Hz. Zároveň treba pripomenúť, že gn je gn dobre.
Jednotka gn 2 /Hz sa používa pri výpočte spektrálnej hustoty a v podstate vyjadruje priemerný výkon obsiahnutý vo frekvenčnom pásme 1 Hz. Z profilu náhodného vibračného testu môžeme určiť celkový výkon sčítaním výkonov každého 1 Hz pásma. Profil zobrazený nižšie má iba tri 1 Hz pásma, ale daná metóda sa vzťahuje na akýkoľvek profil.
Celkové zrýchlenie (preťaženie) gn profilu RMS možno získať sčítaním, ale keďže hodnoty sú odmocnina, sú zhrnuté takto:
Rovnaký výsledok možno získať pomocou všeobecnejšieho vzorca:
Náhodné vibračné profily, ktoré sa v súčasnosti používajú, sú však zriedka ploché a skôr pripomínajú sekčný skalný masív.
Na prvý pohľad je určenie celkového zrýchlenia gn zobrazeného profilu pomerne jednoduchá úloha a je definovaná ako rms súčet hodnôt štyroch segmentov. Profil je však zobrazený v logaritmickej mierke a šikmé čiary nie sú v skutočnosti rovné. Tieto čiary sú exponenciálne krivky. Preto musíme vypočítať plochu pod krivkami a táto úloha je oveľa náročnejšia. Ako to urobiť, nebudeme uvažovať, ale môžeme povedať, že celkové zrýchlenie sa rovná 12,62 g RMS.
Najjednoduchší spôsob, ako určiť stav jednotky, je zmerať RMS vibrácií pomocou najjednoduchšieho vibrometra a porovnať ich s normami. Normy vibrácií sú definované množstvom noriem alebo sú uvedené v dokumentácii k jednotke a sú mechanikom dobre známe.
čo je SCZ? RMS - odmocnina z kvadratickej hodnoty ľubovoľného parametra. Normy sa zvyčajne udávajú pre rýchlosť vibrácií, a preto najčastejšie zaznieva kombinácia RMS rýchlosti vibrácií (niekedy hovoria len RMS). Normy definujú metódu merania RMS - vo frekvenčnom rozsahu od 10 do 1000 Hz a množstvo RMS rýchlosti vibrácií: ... 4,5, 7,1, 11,2, ... - líšia sa asi 1,6 krát. Pre jednotky rôzneho typu a výkonu sú nastavené hodnoty noriem z tejto série.
Máme zaznamenaný časový signál rýchlosti vibrácií s dĺžkou 512 impulzov (x0 ... x511). Potom sa RMS vypočíta podľa vzorca:
Je ešte jednoduchšie vypočítať RMS z amplitúdy spektra:
Vo vzorci RMS pre spektrum sa index j posúva nie z 0, ale z 2, keďže RMS sa počíta v rozsahu od 10 Hz. Pri výpočte RMS z časového signálu sme nútení použiť nejaký druh filtrov na výber požadovaného frekvenčného rozsahu.
Zvážte príklad. Vygenerujme signál z dvoch harmonických a šumu.
Hodnota RMS pre časový signál je o niečo väčšia ako pre spektrum, pretože obsahuje frekvencie menšie ako 10 Hz a tie sme v spektre vyradili. Ak v príklade odstránime posledný výraz rnd(4)-2, ktorý pridáva šum, hodnoty sa budú presne zhodovať. Ak zvýšite hluk, napríklad rnd(10)-5, potom bude rozdiel ešte väčší.
Ďalšie zaujímavé vlastnosti: RMS hodnota nezávisí od frekvencie harmonickej, samozrejme, ak spadá do rozsahu 10-1000 Hz (skúste zmeniť čísla 10 a 17) a od fázy (zmena (i + 7) ) na niečo iné). Závisí len od amplitúdy (čísla 5 a 3 pred sínusom).
Pre jeden harmonický signál:
RMS posunu vibrácií alebo zrýchlenia vibrácií je možné vypočítať z RMS rýchlosti vibrácií len v najjednoduchších prípadoch. Napríklad, keď máme signál z jednej reverznej harmonickej (alebo je oveľa väčšia ako ostatné) a poznáme jej frekvenciu F. Potom:
Napríklad pre frekvenciu obratu 50 Hz:
rmsusc = 3,5 m/s2
RMS rýchlosť = 11,2 mm/s
Celková úroveň je zvyčajne chápaná ako rms alebo maximálna hodnota vibrácií v určitom frekvenčnom pásme.
Najtypickejšia a najbežnejšia je hodnota rýchlosti vibrácií v pásme 10-1000 Hz. Vo všeobecnosti existuje veľa GOST na túto tému:
ISO10816-1-97 - Monitorovanie stavu strojov od meraní vibrácií ďalej
nerotujúce časti. Všeobecné požiadavky.
ISO10816-3-98 - Monitorovanie stavu strojov od meraní vibrácií ďalej
nerotujúce časti. Priemyselné stroje s menovitým výkonom nad 15 kW a
menovité otáčky od 120 do 15 000 ot./min.
ISO10816-4-98 - Monitorovanie stavu strojov od meraní vibrácií ďalej
nerotujúce časti. Zariadenia plynových turbín, s výnimkou zariadení založených na
letecké turbíny.
GOST 25364-97 Stacionárne jednotky parnej turbíny. Podporujte normy vibrácií
hriadeľ a všeobecné požiadavky na merania.
GOST 30576-98: Odstredivé napájacie čerpadlá pre tepelné elektrárne. Normy
vibrácie a všeobecné požiadavky na meranie.
Podľa väčšiny GOST sa vyžaduje meranie stredných kvadratických hodnôt rýchlosti vibrácií.
To znamená, že musíte vziať snímač rýchlosti vibrácií, digitalizovať signál na nejaký čas, filtrovať signál, aby ste odstránili zložky signálu mimo pásma, vziať súčet druhých mocnín všetkých hodnôt, extrahovať z neho Odmocnina, delené počtom naskladaných hodnôt a to je všetko - to je všetko všeobecná úroveň!
Ak urobíte to isté, ale namiesto RMS vezmete len maximum, dostanete „Peak value“ A ak zoberiete rozdiel medzi maximom a minimom, dostanete takzvaný „Double range“ alebo „peak- vrchol". Pre oscilácie v jednoduchom režime je stredná kvadratická hodnota 1,41-krát menšia ako špičková hodnota a 2,82-krát menšia ako vrcholová hodnota.
Toto je digitálne, existujú aj analógové detektory, integrátory, filtre atď.
Ak používate snímač zrýchlenia, musíte najskôr integrovať signál.
Pointa je, že stačí sčítať hodnoty všetkých zložiek spektra v záujmovom frekvenčnom pásme (samozrejme, nie samotné hodnoty, ale odmocninu zo súčtu štvorcov) . Takto fungovalo naše (VAST) zariadenie SD-12 - presne vypočítalo RMS celkové úrovne zo spektier, no teraz SD-12M vypočítava skutočné hodnoty celkových úrovní, použitím filtrovania atď. numerické spracovanie v časovej oblasti, takže pri meraní celkovej úrovne súčasne počíta RMS, peak, peak-to-peak a peak factor, čo umožňuje správne sledovanie...
Existuje niekoľko ďalších poznámok - spektrá by samozrejme mali byť v lineárnych jednotkách a v tých, v ktorých potrebujete získať celkovú úroveň (nie logaritmickú, teda nie v dB, ale v mms). Ak sú spektrá v zrýchlení (G alebo ms), potom musia byť integrované - vydeľte každú hodnotu 2*pi*frekvenciou zodpovedajúcou tejto hodnote. A ešte je tu nejaký problém - spektrá sa zvyčajne počítajú pomocou určitého váhového okna, napríklad Hanning, tieto okná tiež robia korekcie, čo robí veci oveľa zložitejšími - musíte vedieť, ktoré okno a jeho vlastnosti - najjednoduchší spôsob je pozrite sa do referenčnej knihy o digitálnom spracovaní signálu.
Napríklad, ak máme spektrum zrýchlenia vibrácií získané pomocou hanningového okna, potom na získanie RMS zrýchlenia vibrácií musíme rozdeliť všetky kanály spektra 2pi * frekvenciou kanála a potom vypočítať súčet štvorcov hodnoty v správnom frekvenčnom pásme, potom vynásobte dvoma tretinami (príspevok okna hanning), potom extrahujte koreň z výsledku.
Existujú všetky druhy špičkových a krížových faktorov, ktoré sa získajú vydelením maxima efektívnou hodnotou celkových úrovní vibrácií. Ak je hodnota týchto špičkových faktorov veľká, potom sú v mechanizme silné jednotlivé vplyvy, to znamená, že stav zariadenia je zlý, napríklad zariadenia ako SPM sú založené na tomto. Rovnaký princíp, ale v štatistickej interpretácii, používa Diamech vo forme Kurtosis - to sú hrbole v diferenciálnom rozdelení (ako sa to prefíkane nazýva!) hodnôt časového signálu vo vzťahu k obvyklému " normálne“ rozdelenie.
Problém s týmito faktormi je však v tom, že tieto faktory najprv rastú (so zhoršovaním stavu zariadenia, objavením sa defektov) a potom začnú klesať, keď sa stav ešte viac zhorší, a tu je problém - musíte pochopiť či vrcholový faktor s kurtózou stále rastie, ak už klesá...
Vo všeobecnosti ich musíte sledovať. Pravidlo je hrubé, ale viac-menej rozumné, vyzerá to takto - keď vrcholový faktor začal klesať a celková úroveň začala prudko stúpať, potom je všetko zlé, je potrebné opraviť zariadenie!
A existuje mnoho ďalších zaujímavých vecí!
