3.4.3 Датчики для вимірювання параметрів вібрації

За вимірювання механічних коливань обов'язковою умовою є наявність нерухомої точки відліку – штучного «нуля», відносно якого і виконуються вимірювання. Широкий діапазон вимірюваних значень параметрів вібрації обмежує застосування механічних вимірювальних систем. Основним конструктивним рішенням в даний час є перетворення механічних коливань в електричний сигнал за допомогою вібраційних датчиків.

Вібраційний датчик – пристрій, що генерує електричний сигнал, пропорційний вібраційному процесу, що вивчається. Різні види датчиків вимірюють різні параметри вібраційного сигналу: проксиметр – використовується при вимірах віброзсуву; велосиметри – заміряють віброшвидкість; акселерометр генерує сигнал, пропорційний віброприскоренню.

Проксиметр (датчик переміщення) – стаціонарно встановлений пристрій, що має підсилювач сигналів і генеруючу напругу на виході, пропорційну відстані до ротора, що обертається. Датчик (вихрострумовий) безконтактно вимірює відносне переміщення валу в межах зазору підшипника. Для вимірювання радіальної вібрації, датчики встановлюють парами під кутом 90  перпендикулярно до валу. Це робить можливою візуалізацію на екрані осцилографа орбіти руху валу, полярну діаграму траєкторії центру валу в радіальній площині. Частотний діапазон цих датчиків від 0 до 1000 Гц.

Для вимірювання вібрації, як правило, використовуються датчики віброприскорення, що працюють на п'єзоефекті. Лише у ряді стаціонарних систем контролю вібрації масивних машин з підшипниками ковзання використовуються датчики коливального зсуву, що вбудовуються в підшипник (по два датчики на підшипник).

Для вимірювання шуму використовуються мікрофони з різними способами перетворення звукового тиску в електричний сигнал.

3.4.4 Точки і напрями вимірювання вібрації

Основою вимірювання вібрації є аксіома про відсутність вібрацій в ідеальній машині. У ній вся енергія перетворюється на корисну роботу. У реальному механізмі, вібрації, які виникають, є побічним явищем (наслідком) взаємодії елементів машини. Значення вібрації визначають ступінь порушення нормальної передачі динамічних сил через механічну систему. Характерною ознакою нормальної роботи машини є низький рівень вібрації. При збільшенні зазорів, появі пошкоджень відбувається локальне збільшення вібрації найближчого до дефекту підшипника. Підшипниковий вузол виступає в даному випадку як елемент, що передає динамічні зусилля від пошкодженої деталі на корпус механізму.

Важливе значення при визначенні причини вібрації має напрям вимірювання. Регламентується проведення вимірювань в трьох взаємно перпендикулярних напрямах: вертикальному, горизонтальному і осьовому (малюнок 3.2). При нормальній роботі горизонтальна складова має максимальне, а осьова - мінімальне значення.

Рисунок 3.2 - Напрями вимірювань загального рівня вібрації

Основною причиною виникнення вібрації є неврівноваженість елементу, що обертається (валу), що виникає унаслідок зносу підшипників, або із-за дисбалансу ротора - виконавчого елементу. Відцентрова сила, що викликає механічні коливання, має радіальний напрям. Проте жорсткість механізму у вертикальному напрямі зазвичай вища, ніж в горизонтальному. Відповідно вертикальна складова вібрації менша, ніж горизонтальна. Даний механізм реалізує обертальний рух і не призначений для створення осьових переміщень. Тому, осьова складова повинна мати мінімальне значення. Збільшення осьової складової пов'язане з появою додаткового степеня свободи або із-за впливу дефектів, що викликають динамічні сили в осьовому напрямі. Ці основні передумови дозволили сформувати ознаки прояву можливих дефектів механізму.

Збільшення вібрації переважне у вертикальному напрямі викликається наявністю тріщин в опорах або основі, низькою жорсткістю основи, ослабленням різьбових з'єднань. Підвищена горизонтальна складова визначається дисбалансом ротора, зносом підшипників, ослабленням посадки підшипників. Найбільша або підвищена осьова складова виникає при порушенні центрування валів, дефектах муфт і неправильному монтажі або регулюванні підшипників кочення. Вимірювання вібрації проводяться для кожного підшипникового вузла.