KutupASP DijitalBu yazıda zarf analiziyle tekrarlı darbeleri nasıl ayıklayacağınızı, dört arıza frekansını nasıl hesaplayacağınızı ve sonucu adım adım nasıl yorumlayacağınızı görürsünüz.
Yuvarlanan elemanlı bir rulmanda kusur, örneğin iç bilezikte bir çizik ya da dış bilezikte bir çukur, her temas geçişinde kısa bir darbe oluşturur. Bu darbeler makinenin yapısal rezonanslarını uyarır. Sonuçta yüksek frekanslı bir titreşim bandı, darbelerin tekrar hızıyla genliği değişen bir sinyal haline gelir. Buna genlik modülasyonu denir. Darbelerin tekrar hızı, kusurun büyüklüğünden değil rulman geometrisi ile mil hızından gelir; bu nedenle ölçülen tekrar frekansı, hesaplanan değerlerle eşleştirilebilir.
Sorun şu ki, ham ve düşük frekanslı spektrumda bu tekrar örüntüsü çoğu zaman dişli, dengesizlik ve motor bileşenlerinin güçlü tepeleri arasında kaybolur. Zarf analizi, modülasyonu ham sinyalden çıkarıp yalnızca tekrar hızını görünür kılmayı amaçlar.
Yöntem dört adımdan oluşur. Önce, bir rezonans çevresindeki bandı geçirecek bir band geçiren filtre uygulanır. İkinci adımda, Hilbert dönüşümünden elde edilen analitik sinyalin büyüklüğü alınarak zarf çıkarılır; bu işleme demodülasyon denir. Üçüncü adımda zarfın ortalama değeri, yani DC bileşeni çıkarılır. Son adımda zarfın FFT'si alınır ve tepeler arıza frekanslarıyla karşılaştırılır.
Adımların sırası ve band seçimi önemlidir. Ham sinyalin örnekleme hızı da yeterli olmalıdır; aksi halde yüksek frekanslı rezonans bandı, zarf alınmadan önce zaten katlanmış olur. Bu yüzden band seçmeden önce örnekleme hızını kontrol edin. Band çok dar seçilirse kusurun darbeleri kaçabilir; çok geniş seçilirse başka darbe kaynakları zarfa karışır. Bu yüzden bandı, spektrumdaki rezonans tepelerine bakarak seçin; rastgele seçmeyin. Rezonansları görmek zorsa, uygun bir çekiç testi ya da sağlıklı bir makinenin kaydındaki tepelerle karşılaştırma yardımcı olur.
Dört temel arıza frekansı, rulman geometrisi ve mil frekansı fr ile hesaplanır. Nb yuvarlanan eleman sayısı, d bilye çapı, D yuvarlanma elemanlarının merkez çemberinin çapı, φ ise temas açısıdır.
Bu formüller kayma olmadığını ve geometrinin ideal olduğunu varsayar. Gerçek rulmanlar kayabilir; bu nedenle ölçülen bir tepe hesaplanan değerin yakınında, ama tam üzerinde olmayabilir.
Örnek bir hesap (hipotetik). Nb = 9, d/D = 0,2, φ = 0 ve fr = 25 Hz olan bir rulman düşünün. cos 0 = 1 olduğu için:
Zarf spektrumunda 90 Hz civarında bir tepe ve onun harmonikleri görülürse, dış bilezik kusurundan şüphelenmek için bir neden olur. İç bilezik kusurlarında genellikle fr aralıklı yan bantlar görülür; bu örnekte 135 Hz tepesinin iki yanında 25 Hz aralıklı çiftler aranır. Bu yalnızca bir ön kontroldür, teşhisin yerini tutmaz.
Zarf analizi her durumda işe yaramaz. En sık hata, bandın yanlış bir rezonansa odaklanmasıdır. Bu durumda zarfta kusurun darbeleri yerine başka bir kaynağın darbeleri görünür ve tepeler yanlış yorumlanır. Dişli kavramasının tekrarları da zarf spektrumunda tepe üretebilir. Mil hızı kayıt boyunca değişiyorsa, sabit arıza frekansları yayılır ve tepeler bulanıklaşır.
Kayıt süresi de önemlidir: arıza frekansının birkaç periyodunu içerecek kadar uzun olmalıdır; aksi halde zarf spektrumunda çizgiler ayrışmaz. Bu nedenle tek bir kayıt yeterli değildir. Aynı ölçüm noktasından, benzer yük ve hız koşullarında alınmış birkaç kaydı karşılaştırın. Bir tepenin rulmandan gelip gelmediğine, hız, yük ve montaj bilgisini birlikte değerlendirerek karar verin.
Yöntemi kendi makinenizde uygulamadan önce açık bir veri kaynağında denemek işinize yarar. Case Western Reserve University Bearing Data Center, bilinen kusurlara sahip rulman kayıtlarını içeren açık bir veri kaynağıdır. Kendi tesisinizde başlamadan önce şunları kontrol edin:
Önce tek bir makine ve tek bir ölçüm noktasıyla başlayın. Yöntem bu dar durumda işe yaramıyorsa, kapsamı genişletmeden önce ölçüm yönünü ve bant seçimini yeniden gözden geçirin.
Ham düşük frekanslı spektrumda rulman darbeleri, dişli ve dengesizlik tepeleri arasında çoğu zaman kaybolur. Zarf analizi, yüksek frekanslı rezonans bandının genlik değişimini çıkarır ve darbelerin tekrar hızını düşük frekansta görünür yapar.
BPFO, dış bilezikteki kusurun tekrar frekansıdır; BPFI ise iç bilezikteki kusurun. İki formül yalnızca (d/D)cosφ teriminin işaretinde ayrılır. Temas açısı 90 dereceden küçük olduğunda BPFI, BPFO'dan yüksek çıkar; bu yüzden tepenin konumu iki durumu ayırt etmeye yardımcı olur.
Bu rehberdeki pilot adımları önerilen mühendislik iş akışlarıdır. Örnekler saha performansı iddiası içermez.
Bir titreşim kaydından FFT spektrumu çıkarırken frekans çözünürlüğünü hesaplayın, pencere seçimini gerekçelendirin ve tepe noktalarını teşhis değil, ipucu olarak yorumlayın.
Analiz bandınıza göre örnekleme hızını hesaplayın, aliasing'in yanıltıcı düşük frekanslı tepeler ürettiğini görün ve PLC ya da SCADA kayıtlarının neden yetersiz olduğunu anlayın.
Bu yazıdan sonra, bir makinenin geniş bantlı titreşim şiddetini kendi başlangıç ölçümüne göre izleyebilir ve ISO 20816 bölgelerini teşhis yerine geçmeden doğru bağlamda okuyabilirsiniz.
