Temeller ve teknoloji

Harmonik salınım, matematiksel olarak sinüzoidal bir fonksiyon kullanılarak tanımlanabilir. Salınımı etkileyen değişkenlerden bazıları şunlardır:

Periyot T tam bir çevrimi tamamlamak için gereken süredir. Periyodun tersi, frekans olarak adlandırılır (f = 1/T). Dakikada 3000 devir yapan bir motorda, dönüş her 20 ms'de (Periyot T) tekrarlanır; bu da 50 Hz'lik bir frekansa karşılık gelir.

Genlik A salınımın denge konumundan maksimum yer değiştirmesini ifade eder. Genlik ile bağlantılı olarak kullanılabilecek farklı kavramlar vardır. Klasik tepe değeri (= genlik, tepe noktası) dışında, ortalama karekök (= RMS değeri) ve titreşim genliği (= 2x genlik, tepe-tepe noktası) iki yaygın ölçümdür.

Faz periyodik bir olgunun, örneğin bir sinüzoidin bir referans noktasından (örneğin bir enkoderin darbesi) zaman içindeki yer değiştirmesini ifade eder. Bizim durumumuzda faz, sayaç ağırlığın pozisyonunu belirlemek amacıyla dönen bir sistemi dengelemek için önemli bir ölçüttür.

Uygulamada, birçok farklı harmonik salınım üst üste gelecektir, bu nedenle bireysel sinüs fonksiyonları genellikle zaman sinyalinde artık tanımlanamayacaktır.

Zaman alanı

Titreşimi zaman alanında analiz ederken, karmaşık üst üste bindirilmiş titreşim sinyali bir zaman ekseninde çizilir. Zaman sinyalinde meydana gelen baskın geçici sinyaller veya modeller, hasar hakkında sonuçlar çıkarmak için kullanılabilir.
Örneğin, erken bir aşamadaki yatak hasarı, zaman sinyalinde iğne benzeri periyodik genlikler oluşturur.

RMS (kök-ortalama-kare) ve Tepe, zaman alanında kullanılan yaygın koşul parametreleridir.
Örneğin, titreşim izlemede, titreşim hızının kök-ortalama-kare değeri (v-RMS) dengesizlik, yanlış hizalama ve gevşeme için kullanılırken, titreşim ivmesinin kök-ortalama-kare değeri (a-RMS) dişlilerde veya yataklarda sürtünme veya yetersiz yağlama için kullanılır.
Tepe değerleri için yaygın bir ölçüt, örneğin yatak hasarı veya ani bir makine çarpması sonucu geçici olayları temsil eden titreşim ivmesinin tepe değeri a-peak değeridir.

Frekans alanı

Titreşimi frekans alanında analiz ederken, karmaşık üst üste bindirilmiş zaman sinyali, Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) kullanılarak farklı frekans bileşenlerine ve genliklerine ayrıştırılır. Bu, titreşim karışımındaki dengesizlik frekansı gibi baskın frekansların hızlı ve net bir şekilde belirlenmesini mümkün kılar.

FFT’nin özel bir biçimi, sistemin doğal frekansını uyaran periyodik şok darbelerinin (örneğin makaralı yatak hasarı) demodüle edildiği ve buna göre ön filtrelendiği zarf eğrisi spektrumudur (= H-FFT). Özellikle makaralı yataklarda veya karmaşık makine kinematiğinde (örneğin dişliler), H-FFT analizlerinin avantajı, hasar gören parçanın tekrarlayan şok darbe frekanslarının net bir şekilde tanınabilmesidir.

Geniş bant ölçümü

Geniş bant ölçümleri, tüm frekans bileşenleri dahil olmak üzere bir sinyalin tüm frekans aralığını kaydeder ve analiz eder. Ölçümler, geniş bir frekans aralığında (örn. 2...1000 Hz) gerçekleştirilir ve durum parametreleri (titreşim hızının kök-ortalama-kare değeri v-RMS gibi) buradan hesaplanır ve durum denetimi için gerçek zamanlı olarak iletilir.

Dar bant ölçümü

Dar bant ölçümleri, yalnızca dar bir frekans aralığında veya genel spektrum içindeki belirli frekanslarda gerçekleştirilir. Genellikle belirli bir frekans bileşenine (bir makaralı yatağın yatak frekansları gibi) veya belirli bir frekans aralığına özel ilginin olduğu yerlerde kullanılırlar.

Titreşim yer değiştirmesi d

Titreşim yer değiştirmesi, bir ölçüm noktasının orijinal statik konumundan uzaklaştığı gerçek mesafedir. Parametre, konveyör hareketi veya titreşimli bir konveyörün sönümleme elemanlarının durumu gibi bir uygulamadaki döngüsel hareketleri tespit etmek için kullanılır. Tipik olarak, titreşim yer değiştirmesi 500 Hz'in altındaki bir frekans aralığında kaydedilir.

Titreşim hızı v

Titreşim hızı, özellikle RMS değeri, bir makineye etki eden enerjinin iyi bir göstergesidir. Özellikle dengesizlik, gevşeme, yanlış hizalama veya kayış sorunları v-RMS'nin artmasına neden olabilir. Bu uygulamalar tipik olarak 2...1000 Hz frekans aralığına sahiptir (ISO 10816-3 veya ISO 20816-3'e göre).

Titreşim hızı a

A-peak veya a-RMS gibi yüksek frekanslı geniş bant karakteristik değerleri, yatak hasarı, sürtünme, aşınma veya kavitasyonun yerleşik göstergeleridir. Özellikle hasarın erken aşamalarında, yüksek frekanslı ivme tepe noktaları ISO 20816 frekans aralığı kapsamında değildir. Bu nedenle, titreşim ivmesi özellikle yeni başlayan yatak hasarı veya dişli dişi arızalarından kaynaklanan kısa geçici şok darbelerinin erken uyarı göstergesi olarak kullanışlıdır.

Tepe faktörü

Titreşim ivmesi ölçümlerinin özel bir parametresi tepe faktörüdür. Tepe değerinin RMS değerine bölünmesiyle hesaplanır:
Tepe = a-peak / a-RMS

Tepe faktörü, yatak hasarını değerlendirmek için kullanışlıdır. Özellikle yatak hasarının ilk aşamalarında, periyodik olarak oyuklardan geçen yuvarlanma elemanları kısa titreşim şoklarına neden olacaktır. Bu şok darbeleri a-peak noktasının artmasına yol açacaktır. Ancak bu aşamada a-RMS değeri nispeten küçük kalacaktır. Hasar ilerledikçe, çukurlaşma sıklığı ve şok darbelerinin yoğunluğu artacak ve bu da a-RMS'nin artmasına yol açacaktır. Özellikle yüksek a-peak ve düşük a-RMS değerleri arasındaki bu ilk aşamada, tepe faktörü, yatak hasarını erken tespit etmek için yararlı bir ek göstergedir, çünkü tepe faktörü de bu aşamada yüksek olmalıdır ve artan a-RMS değerleri ile kademeli olarak düşecektir.

Tek eksenli ve çok eksenli ölçüm

Çoğu uygulamada, ana titreşim şafttan radyal yönde gerçekleştiği için tek eksenli titreşim ölçümü yeterlidir.
Bununla birlikte, 3 eksenli ölçümler işlev, esneklik ve maliyet açısından belirleyici avantajlara sahip olabilir.

Örneğin, kinematiğe ve makine yapısına bağlı olarak, bir makinenin sertliği eksenel, yatay veya dikey yönde yoğunluk ve özellik bakımından farklı olabilir. 3 eksenli ölçümler montaj esnekliği sağlar ve farklı titreşim uyarımlarını dikkate alarak üç boyutu da hedefli bir şekilde yakalar.
Ayrıca, bazı makine geometrileri ve hata desenleri hasar gelişiminin yönünü önemli ölçüde etkiler. Örneğin, şaft hizalama bozuklukları eksenel veya radyal yönde baskın olabilir veya dengesizlik/şoklar belirli makine geometrilerinde farklı baskın yönlere sahip olabilir.

Doğal frekans, hafif bir uyarımla bile sistemin yüksek genliklerde salınmasına neden olacak genel bir sistemin belirli bir frekansıdır. Rezonans, uyarılma frekansının veya onun bir katının sistemin doğal frekansıyla çakışması durumunda meydana gelir.

Genel bir sistemin birden fazla doğal frekansı vardır, bu da uyarım sonucu birden fazla rezonansın oluşabileceği anlamına gelir. Örneğin, bir elektrik motoru ve bir titreşim sensöründen oluşan genel bir sistem farklı doğal frekanslara sahiptir, bu nedenle sensörün ivme sinyali motorun rezonansının yanı sıra kendi rezonansını da içerebilir.
Sistemin doğal frekansı, kütlesi ve sertliği ile tanımlanır. Bir sistemin sönümlenmesi, uyarının doğal frekansındaki yükseltilmesini belirler.