عوامل ایجاد ارتعاش در ماشین آلات صنعتی

متداولترین عوامل ایجاد ارتعاش در ماشین آلات صنعتی  به شرح ذیل می باشند:

1. عدم تعادل جرمی
2. عدم هم محوری در کوپلینگ
3. محورهای خمیده
4. چرخ دنده های سائیده شده
5. یاتاقان های سائیده شده و خراب
6. تماس موتور با قسمت های ساکن
7.  نیروهای الکترومغناطیسی
8. نیروهای هیدرولیکی و آیرودینامیکی و کاویتاسیون
9. لقی
10. تشدید

اهداف اندازه گيری ارتعاشات در ماشين الات صنعتی

• عيب يابی و بازرسی فنی ماشين‌آلات
• كنترل ارتعاشات
• تقاضا برای تولیدات صنعتی زیاد است از اینرو برای استفاده بهتر از مواد اولیه، ماشین های پرسرعت و سازه های سبک تر مورد نیاز است؛ که احتمال وقوع تشدید در آن ها بیشتر و اطمینان پذیری آن ها کم است لذا تعیین آزمایش مشخصات ارتعاشی مجموعه اهمیت زیادی دارد.
• با اندازه گیری فرکانس های طبیعی مجموعه می توان سرعت های دور از حالت تشدید را انتخاب کرد.
• با اندازه گیری مشخصات ورودی و خروجی ارتعاشی یک مجموعه می توان جرم، سفتی و میرایی معادل آن را بدست آورد.
• برای طراحی ساختمان ها،سکوهای نفتی،مجموعه تعلیق خودرو و ...؛ اطلاعات مربوط به ارتعاشات زمین ناشی از زلزله،طوفان،امواج اقیانوس ها و زبری سطح جاده ها اهمیت دارد و برای این نوع ارتعاشات معمولا روش های تئوری وجود ندارد.

نكات مهم قبل از اندازه گيری ارتعاشات

1. هدف اندازه گيری: هدف اندازه‌گيری شامل ارزيابی ارتعاشی دستگاه می باشد.
2. وسيله اندازه گيری
3. كاليبراسيون: صفر كردن دستگاه در مكانی كه هيچ گونه ارتعاشی نداریم.

چه نکاتی در انتخاب نوسان کننده ضروری است؟

• گستره فركانس و دامنه
• اندازه مجموعه
•  شرايط كاركرد مجموعه
• نوع پردازش داده ها

دقت در انتخاب نوع  سنسورهای ارتعاش سنج:

• نوع سنسور: انتخاب صحیح سنسور، با توجه به مشخصات سنسور
• نصب صحیح سنسور
• وضعیت مناسب اتصالات سنسور و کابل آن

کاربرد شتاب سنج پيزو الكتريك

المان اصلی این نوع از شتاب سنج ها از مواد پیزوالکتریک مثل کوارتز و یا انواع خاصی از سرامیک ساخته می شود. این مواد بر اثر تحریک شدن، سیگنال الکتریکی تولید می کنند.اجزاء اصلی عبارتند از:

• یک وزنه
• ماده کریستال (پیزوالکتریک)
• یک فنر برای پیش بارگذاری
• تقویت کننده و پایه.

 این نوع پیکربندی به گونه ای است که نیروی وارد بر ماده پیزوالکتریک و در نتیجه سیگنال الکتریکی تولید شده توسط آن، متناسب با شتابی است که بر پایه (base) وارد می شود.

مزایا و معایب سنسور با یک نگه دارنده مغناطیسی چيست؟

نصب کردن سنسور با یک نگه دارنده مغناطیسی روی نقطه اندازه گیری، محدوده فرکانسی قابل استفاده وسیعی را فراهم می سازد و حرکت کردن سنسور در طول مدت اندازه گیری منتفی میباشد. عمل نصب سنسور تقریباً سریعتر از روش نگه داری با دست میباشد.با این حال، سطح نقطه اندازه گیری بایستی طبیعتا مغناطیس پذیر بوده و نیز عاری از هر گونه روغن یا گریس باشد.

مزایا ومعایب شتاب سنج  پیزوالکتریک

مزایا:

• ساختمان مقاوم
• حساسیت نداشتن به میدان های معناطیسی
• قابل استفاده در هر جهت
• ابعاد کوچک
• بدنه فولادی زنگ نزن و غیر قابل نفوذ

معایب:

داشتن حساسیت پائین در اندازه گیری از فرکانس های پائین

اساس كار پیک آپ ارتعاش سنج

پیک آپ ارتعاشات مبدلی است که همراه با یک وسیله دیگر برای اندازه گیری ارتعاشات مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال زلزله سنج یک نوع پیک آپ است. این وسیله به صورت یک جرم، فنر، میراکننده است که داخل یک  محفظه قرار گرفته است. با این ارایش حرکت انتهای  فنر و انتهای میرا کننده مانند حرکت محفظه است. به این ترتیب با به کارگیری یک عقربه(که به جرم نوسان کننده متصل است) و یک مقیاس درجه بندی شده(که به محفظه متصل است) تغییر مکان جرم نوسانی را نسبت به پایه میتوان اندازه گرفت.
اساس کار سنسورهای ارتعاش سنجی
سنسور ارتعاش سنجی اولین وسیله مورد نیاز برای اندازه گیری ارتعاشات و ابزاری است که حرکت ارتعاشی را حس کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی AC متناسب با حرکت ارتعاشی، تبدیل می کند. سنسورهای ارتعاش سنجی تماسی در 3 گروه دسته بندی می شوند:

1. شتاب سنج  (Accelerometers)
2. سرعت سنج (Velocity meters)
3. جابجایی سنج (Displacement Probes)

 اعوجاج فاز در اندازه گیری ارتعاش به چه علت به وجود می آید؟

این پدیده به علت تأخیر زمانی (lag ) بین ورودی و خروجی ابزار اندازه گیری ، وقتی که ارتعاش مورد نظر جمع چند ارتعاش نوسانی ساده باشد اهمیت پیدامی کند . هر ابزار اندازه گیری از حرکت جسم تا ارسال سیگنال یک تاخیر زمانی دارد. برای فهم این پدیده خوب به شکل مقابل دقت کنید در نمودار بالایی سیگنال ورودی و در نمودار پایینی سیگنال خروجی مشاهده  می شود. خطوط پر نمایانگر دو ارتعاش نوسانی ساده (هارمونیک) با فرکانس های ω و ω  3 است که اولی 90 و دومی 180 درجه تاخیر(shift) دارد. میزان تاخیر این دو علاوه بر این که در واحد فاز متفاوت است در واحد  زمان هم متفاوت است بنابراین شکل سیگنال اصلی که با خطوط خط چین نشان داده شده و جمع این دو سیگنال است در ورودی و خروجی کاملا متفاوت می شود و ما در خروجی دستگاه اندازه گیری سیگنال متفاوتی از مقدار واقعی می خوانیم به این پدیده اعوجاج فاز (Phase distortion) می گویند. روش های تحلیلی تقریبی مختلفی برای تبدیل سیگنال خروجی به سیگنال واقعی وجود دارد.

 وسایل اندازه گیری فرکانس ارتعاش

1. دورسنج تک نواری یا دور سنج فولارتون (Single reed or Fullarton Tachometer)
2.  دورسنج چند نوار یا دورسنج فرام (Multi reed Frahm Tachometer)
3. استروب اسکوپ.(stroboscope)

توجه :
اصطلاح درست تر تاکومتر(Tachometer) است نه دورسنج چون بسیاری از وسایل مرتعش حالت دورانی ندارند.

این ابزارها بر مبنای اصل تشدید در نوسان ها عمل میکنند.

 معایب استفاده از محرک های چکش ضربه ای چیست؟

اولاً نمی تواند انرژی کافی را برای ایجاد سیگنال در یک گسترۀ دلخواه فرکانس برآورده کند، ثانیاً کنترل جهت نیروی وارده در آن نیز مشکل است.
محرک الکترودینامیکی دارای دو فرکانس طبیعی است: یکی متناظر با فرکانس طبیعی تکیه گاه انعطاف پذیر و دیگری متناظر با فرکانس طبیعی قسمت متحرک که ممکن است خیلی بزرگ باشد.

روش های مختلف عيب يابی ارتعاشی

روش تحليل زمانی، تحليل فرکانسی (Spectrum Analysis)، تحليل سپستروم (Cepstrum)، تبديل فوريه زمان کوتاه (Short Time Fourier Transform) و تحليل موجک (Wavelet Transform). روش تحليل موجک با استفاده از مقاطع اسکيلوگرام و کمک گرفتن از پارامترهای آماری برای مقايسه آن ها، می تواند بهترين روش برای تشخيص وجود و يا پيشرفت عيوب نقطه ای کوچک باشد.

ابزار کاربردی برای پایش ماشین آلات صنعتی

1. عیب یاب ثابت
2. عیب یاب قابل حمل
3. عیب یاب کامپیوتری