2. Общие сведения.

2.1.Источники колебания

Одним из наиболее часто встречающихся источников колебания в механизмах являются неуравновешенные силы движущихся деталей и моменты этих сил. Наличие этих сил и моментов может определяться непосредственно кинематической схемой механизмов ( поршневые механизмы и т.п. ) или его конструктивным решением ( навешанные агрегаты выбор материала и т.п.). К такому же результату приводит плохая центровка механизмов и транспортных приспособлений. Неоднородность материала деталей и неточность их обработки также связаны с неравномерностью распределения масс относительно оси вращения по длине валопроводов и роторов. Такая неравномерность распределения масс вызывает переменные динамические усилия, появляющиеся в виде колебаний подшипников и всего механизма.

Колебательные процессы возникают и вследствие неравномерности вращения механизма. К таким колебательным процессам следует отнести:

1. Крутильные колебания валопроводов, вызываемые неравномерностью вращения двигателя или переменным упором гребного винта, или совместным действием обеих причин.

2. Изгибные колебания концов консольных элементов, вызванные неравномерным воздействием внешних сил.

3. Поперечные колебания двигателя, связанные с действием нормальных сил в верхней части цилиндра, которые раскачивают двигатель относительно фундамента.

4. Поперечные колебания ротативных механизмов, обусловленные несовпадением линии центра масс вращающихся элементов с геометрической осью удерживающих сил и т.п.

Переменность нагрузки различных узлов механизмов при наличии зазоров в местах сочленения деталей вызывает соударение этих деталей. Явление ударов также возникает при работе форсунок /взрыве рабочей смеси в цилиндре дизеля. Во всех этих случаях наблюдается колебание деталей , возбужденных ударом , причем образуется всевозможные виды собственных колебаний.

размерах последнего. Положение трансформатора относительно двигателя несущественно временная реализация тока будет той же самой.

При этом испытании двигатель должен работать под нагрузкой, так как в противном случае проскальзывание будет очень низким и не будет развиваться необходимый для обнаружения дефекта крутящий момент.

В трехфазных двигателях достаточно измерять только одну фазу.

Анализатор должен был обладать высоким разрешением в диапазоне от 0 Гц до приблизительно 70 Гц или спектр в режиме увеличенного разрешения (zoom) от 50 Гц до 70 Гц. Желательно иметь спектральное разрешение в 1600 линий, чтобы отличить боковые полосы удвоенной частоты проскальзывания от других боковых полос, вызванных изменениями нагрузки и т.п.

Спектр с высоким или увеличенным (zoom) разрешением желателен, потому что боковые полосы удвоенной частоты проскальзывания будут очень близко прилегать к сетевой частоте 50 Гц. Например, при скорости вращения 1460 об/мин частота проскальзывания будет 1500 - 1460 = 40 об/мин, то есть 0.667 Гц. Тогда боковые полосы будут следовать с шагом 1.334 Гц.

Если уровни боковых полос на 55-60 дБ ниже сетевого пика (50 Гц), то считают, что стержни находятся в хорошем состоянии, но если эта разность меньше 40 дБ, то они повреждены. При известном количестве стержней можно откалибровать систему так, чтобы она связывала фактическое число повреждений с уровнями боковых полос.

Выше показан спектр тока электродвигателя, работающего на скорости 1760 об/мин и имеющего дефектные роторные стержни.

Двигатели постоянного тока.

Чрезмерная вибрация двигателей переменного тока может быть вызвана неправильной формой или изъязвлением сегментов коллектора или плохим щеточным контактом. Эта вибрация происходит на частоте прохождения сегментов, равной произведению их числа на частоту вращения.

В системах электронного управления скоростью больших двигателей обычно используются кремниевые выпрямители (SCR), преобразующие трехфазный сетевой переменный ток в постоянный. Эти выпрямители могут генерировать высокие гармоники сетевой частоты, особенно 300 Гц (шестая гармоника). Когда эти помехи попадают в обмотки двигателя, они вызывают вибрацию на тех же частотах.

Если в спектре вибрации существенно возрастает пик на частоте 300 Гц, то вероятной причиной является разрыв обмотки, ослабление электрических контактов или неисправность выпрямителей.

Турбины.

Газовые и паровые турбины, с механической точки зрения, устроены одинаково, за исключением того, что газовые имеют дополнительно камеру сгорания. Вибрационные характеристики газовых турбин, как правило, содержат широкополосный шум, вызванный процесс сгорания.

Диагностика турбин.

Турбины часто имеют сильную вибрационную составляющую на частоте прохождения лопаток, равной произведению количества лопаток турбины на частоту вращения ротора. Уровень этой составляющей зависит от внутренней геометрии установки. Если геометрия меняется, напрямик из-за растрескивания, деформации или изъязвления лопаток, составляющая прохождения лопаток также меняется, причем обычно в худшую сторону.

Если лопатки изнашиваются равномерно, то в спектре вибрации будет четко выделяться только отмеченная выше компонента. Однако при повреждении части ротора, например, сломанной лопатке, частота лопаток будет модулироваться частотой вращения ротора или частотой прохождения сопел турбины. В этом случае в спектре появятся боковые полосы.

Насосы

Сегодня существует множество различных типов насосов, при их вибрационные характеристики варьируются в широких пределах. При мониторинге вибрации насосов важно, чтобы все измерения проводились в одинаковых условиях, что обеспечивает их сопоставимость. На вибрационную характеристику оказывают влияние давление всасывания, давление нагнетания и, особенно, напуск воздуха и кавитация.

Этот спектр, содержащий широкополосный высокочастотный шум, указывает на кавитации вызванную низким входным давлением.

Центробежные насосы

VdB

0 20 40 60 80 100 140 160

об/мин (х 1000)

Спектр центробежных насосов всегда имеет доминирующую компоненту на частоте прохождения лопастей, которая равна произведению количества лопастей рабочего колеса частоту его вращения. Если амплитуда данного пика значительно увеличивается, то это обычно свидетельствует о внутренней неисправности, например, о несоосности, о повреждении лопастей.

Для подобных насосов, также характерны гармоники частоты прохождения лопастей.

Интенсивность вибрации ударного происхождения величиной действующих ударных сил или величиной конечной скорости соударяющихся деталей, упругостью и внутренним трением материала.

Интенсивность вибрации ударного происхождения определяется величиной действующих ударных сил величиной конечной скорости соударяющихся деталей упругостью и внутренним трением материала.

Колебательные процессы, протекающие в механизмах, непосредственно связаны с силами трения скольжения, возникающих в местах сочленения деталей. Различают следующие виды трения: чистое, сухое, полусухое, граничное, полужидкое и жидкостное.

Полусухое трение характеризуется сильным сближением поверхностей контакта и определяет аварийное состояние механизма. Причиной колебаний является непосредственный контакт между поверхностями и связанное с этим периодическое изменение силы трения при относительном перемещении поверхностей. Это явление наблюдается в подшипниках скольжения.

Интенсивность колебаний, обусловленное процессами трения, определяется отклонениями размеров деталей от номинальных размеров, а также овальностью, гранностью, несоосностью, искажениями формы.