Dasar-dasar dan teknologi

Osilasi harmonis dapat dideskripsikan secara matematis menggunakan fungsi sinusoidal. Berikut adalah beberapa variabel yang memengaruhi osilasi:

Periode T adalah waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus penuh. Inversi dari periode ini disebut frekuensi (f = 1/T). Pada kecepatan motor 3.000 putaran per menit, perputaran diulangi setiap 20 ms (Periode T), yang bersesuaian dengan frekuensi 50 Hz.

Amplitudo A merujuk pada perpindahan maksimal osilasi dari posisi ekuilibrium. Ada beberapa notasi yang dapat digunakan terkait dengan amplitudo. Selain nilai puncak klasik (= amplitudo, puncak), akar rata-rata kuadrat (= nilai RMS) dan amplitudo getaran (= 2x amplitudo, puncak-puncak) adalah dua metrik yang umum dipakai.

Fase merujuk pada perpindahan waktu dalam sebuah fenomena periodik, misalnya pada sebuah sinusoid dari suatu titik referensi (misalnya, pulsa dari sebuah encoder). Dalam kasus ini, fase adalah metrik yang penting untuk menyeimbangkan sistem yang berputar untuk menentukan posisi beban penyeimbang.

Dalam prakteknya, berbagai osilasi harmonik akan tumpang tindih, sehingga masing-masing fungsi sinusnya biasanya tidak lagi dapat diidentifikasi dalam sinyal waktu.

Domain waktu

Ketika menganalisis getaran dalam domain waktu, tumpangan sinyal getaran kompleks ditempatkan pada sumbu waktu. Sinyal atau pola transien dominan yang muncul pada sinyal waktu dapat digunakan untuk menarik kesimpulan tentang kerusakan.
Misalnya, kerusakan bantalan pada tahap awal akan menciptakan amplitudo periodik berbentuk jarum pada sinyal waktu.

RMS (akar rata-rata kuadrat) dan Puncak adalah parameter kondisi yang umum digunakan dalam domain waktu.
Misalnya, dalam pemantauan getaran, akar rata-rata kuadrat dari velositas getaran (v-RMS) digunakan untuk indikator ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, dan kekenduran, sementara akar rata-rata kuadrat dari akselerasi getaran (a-RMS) digunakan untuk indikator friksi atau kekurangan pelumas pada roda gigi atau bantalan.
Metrik yang umum digunakan untuk nilai puncak adalah nilai puncak dari akselerasi getaran a-peak, yang merepresentasikan kejadian transien, misalnya, akibat kerusakan bantalan atau terhentinya mesin secara tiba-tiba.

Domain frekuensi

Ketika menganalisis getaran dalam domain frekuensi, tumpangan sinyal waktu kompleks dipecah ke dalam komponen frekuensi dan amplitudo berbeda menggunakan Transformasi Fourier Cepat (FFT). Hal ini memungkinkan identifikasi frekuensi dominan secara cepat dan jelas, misalnya frekuensi ketidakseimbangan dalam campuran getaran.

Salah satu bentuk FFT khusus adalah spektrum kurva amplop (= H-FFT), yaitu penerapan demodulasi dan filter awal pada pulsa guncangan periodik (misalnya, kerusakan bantalan berputar) yang menstimulasi frekuensi alami pada sistem. Terutama dengan bantalan berputar atau kinematika mesin kompleks (misalnya, roda gigi), kelebihan dari analisis H-FFT adalah frekuensi pulsa guncangan berulang pada komponen yang rusak dapat dikenali dengan jelas.

Pengukuran pita lebar

Pengukuran pita lebar merekam dan menganalisis seluruh rentang frekuensi suatu sinyal, termasuk semua komponen frekuensinya. Pengukuran dilakukan dalam rentang frekuensi yang lebar (misalnya, 2...1000 Hz) dan parameter kondisi (seperti akar rata-rata kuadrat dari velositas getaran v-RMS) dihitung dari sini dan dikirim secara real-time untuk pemantauan kondisi.

Pengukuran pita sempit

Pengukuran pita sempit dilakukan hanya dalam rentang frekuensi yang sempit, atau dalam frekuensi spesifik dari keseluruhan spektrum. Pengukuran ini sering digunakan ketika diperlukan perhatian khusus pada komponen frekuensi tertentu (misalnya frekuensi bantalan pada bantalan berputar) atau dalam rentang frekuensi tertentu.

Perpindahan getaran d

Perpindahan getaran adalah jarak aktual suatu titik pengukuran yang menjauh dari posisi statis asalnya. Parameter ini digunakan untuk mendeteksi gerakan bersiklus dalam suatu aplikasi, misalnya pergerakan konveyor atau kondisi elemen peredam pada sebuah konveyor getar. Biasanya, perpindahan getaran direkam dalam rentang frekuensi di bawah 500 Hz.

Velositas getaran v

Velositas getaran, khususnya nilai RMS, adalah indikator yang bagus untuk mendeteksi energi yang bekerja pada suatu mesin. Ketidakseimbangan, kekenduran, ketidaksejajaran, atau terutama masalah sabuk dapat berakibat pada kenaikan nilai v-RMS. Aplikasi ini biasanya memiliki rentang frekuensi 2...1000 Hz (menurut ISO 10816-3 atau ISO 20816-3).

Akselerasi getaran a

Nilai karakteristik pita lebar frekuensi tinggi, seperti a-peak atau a-RMS adalah indikator yang dipakai untuk mengukur kerusakan, gesekan, friksi, atau kavitasi bantalan. Terutama pada tahap awal kerusakan, puncak akselerasi frekuensi tinggi tidak tercakup oleh rentang frekuensi ISO 20816. Oleh karena itu, akselerasi getaran sangat berguna sebagai indikator peringatan dini untuk pulsa guncangan transien pendek yang diakibatkan oleh tahap awal kerusakan bantalan atau gigi roda.

Faktor crest

Salah satu parameter khusus dalam pengukuran akselerasi getaran adalah faktor crest. Faktor ini dihitung dengan cara membagi nilai puncak dengan nilai RMS:
Crest = a−peak / a−RMS

Faktor crest berguna untuk mengevaluasi kerusakan bantalan. Terutama pada tahap awal kerusakan bantalan, elemen berputar yang melewati pitting secara periodik akan menyebabkan guncangan getaran pendek. Pulsa guncangan tersebut akan menyebabkan peningkatan nilai a-peak. Namun, dalam fase ini, nilai a-RMS masih akan relatif kecil. Seiring bertambahnya kerusakan, frekuensi pitting dan intensitas pulsa guncangan akan meningkat, sehingga memperbesar nilai a-RMS. Terutama dalam fase awal antara nilai a-peak tinggi dan a-RMS rendah, faktor crest adalah indikator tambahan yang berguna untuk mengidentifikasi kerusakan bantalan sejak dini, karena nilai faktor crest juga harus tinggi dalam fase ini dan akan perlahan menurun seiring nilai a-RMS meningkat.

Pengukuran satu sumbu vs. multi sumbu

Dalam kebanyakan aplikasi, pengukuran getaran satu sumbu sudah cukup, karena getaran utamanya memiliki arah radial dari poros.
Akan tetapi, pengukuran 3 sumbu dapat memiliki keuntungan yang signifikan dalam hal fungsi, fleksibilitas, dan biaya.

Misalnya, tergantung pada kinematika dan konstruksi mesin, suatu mesin dapat memiliki intensitas dan karakter kekakuan yang berbeda pada arah aksial, horizontal, atau vertikal. Pengukuran 3 sumbu memberikan fleksibilitas pemasangan dan merekam ketiga dimensinya secara presisi, dan mempertimbangkan berbagai stimulasi getaran.
Selain itu, geometri mesin dan pola kerusakan tertentu dapat berdampak signifikan terhadap arah perkembangan kerusakan. Misalnya, ketidaksejajaran poros bisa lebih dominan pada arah aksial atau radial, atau ketidakseimbangan/guncangan dapat memiliki arah yang lebih dominan pada geometri mesin tertentu.

Frekuensi alami adalah frekuensi tertentu dari suatu keseluruhan sistem yang akan menyebabkan sistem tersebut berosilasi dengan amplitudo yang besar, bahkan dengan eksitasi kecil. Resonansi terjadi ketika satu atau beberapa frekuensi eksitasi kebetulan sama dengan frekuensi alami dari sistem.

Suatu keseluruhan sistem memiliki beberapa frekuensi alami, sehingga eksitasi dapat menyebabkan beberapa resonansi. Misalnya, satu keseluruhan sistem yang terdiri dari sebuah motor listrik dan sebuah sensor getaran memiliki frekuensi alami yang berbeda, sehingga sinyal akselerasi dari sensor dapat mengandung resonansi motor, dan juga resonansinya sendiri.
Frekuensi alami sistem ditentukan oleh massa dan kekakuannya. Peredaman sistem menentukan amplifikasi dari eksitasi pada frekuensi alami.