MASURAREA VIBRATIILOR

8/12/2019 MASURAREA VIBRATIILOR

1/22

MSURAREA I ANALIZA

VIBRAIILOR STRUCTURILOR

Msurarea vibraiilor


2/22

Cine produce vibraiile?

Principala cauz: efectele dinamice, urmate de toleraneletehnologice, de jocuri, de tipul contactelor dintre subansambleinu n ultimul rnd de masele neechilibrate aflate n micarede rotaie.

Adesea, vibraii de intensitate mic, care cu uurin trecneobservate, pot excita prin fenomenul de rezonanalte priale structurii, amplificnd la valori mari vibraiile izgomotele.

Indiferent c este vorba de micorarea nivelului vibraiilor izgomotelor mainilorsau de aspectele pozitive de utilizare alefenomenelor vibratoare, cerina fundamental const n

priceperea de a obine, prin msurare i analiz, o descrierect mai exacta vibraiei.


3/22

Ce este vibraia? Este o micare de oscilaie raportat la o poziie

de referin. Frecvena vibraiei, msurat nhertz (Hz) reprezint numrul de micri ciclice

complet efectuate ntr-o secund. Micarea de vibraie poate avea o singur

component, la o anumit frecven ca deexemplu n cazul diapazonului, iniiallovit iapoilsat liber s vibreze, sau mai multe componenteexistente simultan dar la frecvenediferiteca deexemplu micarea pistonului ntr-un motor cu

ardre intern. Descompunerea semnalului vibrator n

componentele de baz din punct de vedere alefrecveneloracestorapoartnumele de analiznfrecven i reprezint baza oricrui proces dediagnozcare folosetemsurareavibraiilor.

Atunci cnd se face o analiz n frecven a uneimaini, de regul se gsesc componente a crorfrecven este strict legat de frecvenafundamental, cea care corespunde micriifundamentale a componentelor mainii. Astfel,folosind analiza n frecven se pot determinasursele de vibraiinedorite.


4/22

Cuantificarea nivelului vibraiei

Amplitudinea vibraiei,este parametrul care descrie intensitatea vibraiei,ipoate fi cuantificat n diverse moduri:

Valoarea vrf-vrf este valoarea care indicextensia maxima formei de und,o cantitate necesarcnd,

de exemplu, deplasrile unor pri componente ale mainii n momentul vibraiei pot lua valori critice

corespunztoareunor tensiuni sau deplasrimaxime admise.

Valoarea vrfeste n particular folositn cazul micrilorcu o duratrelativ scurtn timp, cum ar fi cazulocurilor. Dar, aacum se poate observa idin grafic, valoarea vrf este cea care aratnivelul maxim atins,

fra inecont de evoluian timp a semnalului vibrator.

Spre deosebire de cea anterioar,valoarea medieia n considerare evoluia n timp a vibraiei. Cu toate

acestea ea nu prezint interes practic deoarece nu existnici o legturdirect ntre ea i vreo cantitate

fizicfolositoare.

Valoarea RMS este cea mai relevant msur a amplitudinii vibraiei pentru c ia n considerare att

variaian timp a acesteia, dar, n acelaitimp, este idirect legatde energia distructiva ei:

T

(t)v

2

T

1=

vef 0dt


5/22

Acceleraie. Vitez. Deplasare. Uniti de msur

Asemntor, aceeai micare de vibraie poate fi descris prin deplasare, vitez sauacceleraie i pentru toi cei trei parametri forma de und i perioada rmn aceleai.Deosebirea dintre cei trei parametri const n existenadefazajelor dintre formele lor deundamplitudine-timp.

Unitilede msursunt cele universale, din sistemul metric, respectiv msau mmpentrudeplasare, m/ssau mm/spentru vitez,n timp ce pentru acceleraiese foloseteatt m/s2sau mm/s2, ct iacceleraiagravitaionalg, deiea nu apare n sistemul ISO, 1 g = 9,81m/s2.


6/22

Ce msurm: acceleraie, vitez sau deplasare?

Atunci cnd semnalul vibraieiare componente ntr-un spectru larg defrecvene,este importantalegerea parametrului care descrie micareade vibraie. Astfel, n timp ce deplasarea accentuaz rspunsul lafrecvene joase, acceleraia accentueaz rspunsul la frecvene nalte.Experiena a artat c msurnd valori RMS ale vitezei, pe ntregspectrul de frecven, ntre 10 Hz i 1000 Hz, aceasta are un spectrurelativ constant pe ntreg domeniul de frecvene i constituie un bunindicator a intensitiivibraiei.

Este avantajoas alegerea acelui parametru al crui spectru prezintvalori relativ constante pe ntreg domeniul de frecvene i care face

posibilefectuarea msurriipe ntreg domeniul dinamic al aparatului

de msur(diferenadintre cea mai micicea mai mare valoare carepoate fi corect msurat).

Prin natura lor sistemele mecanice prezint deplasri mari numai ndomeniul de joas frecven i de aceea, n tehnic, msurareadeplasrii se face ntr-un numr relativ mic de cazuri. Totui sunt

situaiin care msurareadeplasriieste indispensabil.


7/22

Accelerometrul piezoelectr ic

n prezent, accelerometrul piezoelectric este celmai folosit la msurarea vibraiilor, acest lucrudatorndu-seproprietilorsale:

ipstreazcaracteristicile n toate condiiiledefuncionare;

are o band larg a frecvenelor n care se potface msurrilein plus,

pe ntreaga band, domeniul su dinamicprezintobunliniaritate;

este rezistent i i pstreaz proprietile ntimp;

este auto-generator, el neavnd nevoie de o sursde energie exterioar;

nu are elemente n micare, deci nu se puneproblema uzurii;

dar poate cea mai important proprietate aaccelerometrului piezoelectric constn faptul cmrimea de ieire este proporional cuacceleraia corpului la care a fost ataataccelerometrul, semnalul electric putnd s fieapoi cu uurin integrat, obinndu-se viteza ideplasarea.


8/22

Tipur i de accelerometre


9/22

Caracter isticile accelerometrelorsensibilitatea, masai domeniul dinamic

Este de dorit de a folosi un traductor cu o sensibilitatect mai mare,care sfurnizeze la ieireun semnal ct mai puternic, dar, dinpcate,trebuie fcutun compromis pentru co sensibilitate mare atrage dupsine un accelerometru de masidimensiuni mari.

Masarelativ mare a unui accelerometru montat pe o structuruoar

duce la apariia erorilor de msur prin modificarea frecvenelorproprii i a rspunsului dinamic al structurii respective. Ca o regulgeneral, masa traductorului nu trebuie s depeasc o zecime dinmasa structurii pe care acesta se monteaz.

Alegerea accelerometrului n funcie de domeniul dinamic trebuiefcutcu atenieatunci cnd se msoardomeniul dejoasfrecven(zgomotele electrice induse) sau foarte naltfrecven(limitarea estedat de ctreproprietile fizice ale accelerometrului, mai exact de

rezistenalui).


10/22

Domeniul de frecven al accelerometrului

La majoritatea sistemelor mecanice energia vibraiei este cuprins ntr-undomeniu relativ ngust, mai exact ntre 10 Hz i1000 Hz. Cu toate acesteaexistnumeroase situaii n care se fac msurripn n jurul valorii de 10kHz, deoarece uneori sunt interesante de studiat i componentele de nalt

frecven. De aceea, atunci cnd se alege un accelerometru, utilizatorultrebuie s-l aleagpe cel a cruiplajde frecvenacoperplaja de interes.

Ca o regul general, dac se alege limita superioar ca fiind valoareacorespunztoare unei treimi din frecvena de rezonan, atunci msurrileefectuate peste limita superioarde frecvenvor avea erori, dar nu mai mari

de +12%.


11/22

Evitarea erorilor cauzate de rezonana accelerometrului

La captulsuperior al domeniului de frecven,ca urmare a apariiei rezonanei accelerometrului,

sensibilitatea acestuia crete dar semnalul de ieiredin el nu va reprezenta corect micareade vibraie.

Aceast problem poate fi rezolvat fie prinalegerea unui accelerometru cu obandde frecvende lucru mai mare n domeniul superior defrecvene, fie prin utilizarea filtrelor trece band,care de regul se gsesc mpreun cuamplificatoarele i circuitele de integrare naparatele de msur, filtre care taie semnalelecorespunztoare frecvenelor nalte ale rezonaneiaccelerometrului.

Dacmsurareavibraieise face n domeniul dejoasfrecven,efectele rezonaneiaccelerometruluipot fi evitate prin mijloace mecanice simple. Deexemplu, o reducre a limitei superioare n domeniul0,55 kHz poate fi realizatprin introducerea unui

material, de tip cauciuc, ntre accelerometru isuprafaape care acesta se monteaz.


12/22

Montarea accelerometrului

Accelerometrul trebuie montat astfel nct axa pe caresensibilitatea sa este maximscoincidcu direciapecare se doretesse facmsurarea.

Msurarea vibraiei unui obiect dicteaz i poziiapunctului de msur.

Exactitatea rezultatelor msurrii vibraiei esteputernic influenat de corectitudinea montriiaccelerometrului pe corpul de studiu. Existmai multe

metode, cu avantaje i dezavantaje specifice. Cu ctns legtura dintre accelerometru i corp este maislab, cu att se reduce domeniul dinamic alaccelerometrului.


13/22

Montarea accelerometrului


14/22

Influena factorilor externi asupra funcionrii

accelerometrelor

Principalii factori externi care influeneaz negativ buna funcionare aaccelerometrelor sunt: umiditatea, variaiile de temperatur, radiaiile nucleare,temperatura ambient, interferene magnetice, zgomote puternice, vibraiitransversale.

Accelerometrele obinuitepot tolera temperaturi depnla 250

o

C.Dactotuiaccelerometrul trebuie montat pe o suprafaa creitemperaturi depete

250oC, se recomandutilizarea unor elemente intermediare, cuproprietide izolaretermic, ntre suprafaa accelerometrului i suprafaa corpului, iar uneori chiarfolosirea unor sisteme suplimentare de rcire.

Pentru efectuarea de msurri la temperaturi mai mari de 400o

C se folosescaccelerometre cuplcueceramice piezoelectrice speciale.

I fl f il i f i ii


15/22

Influena factorilor externi asupra funcionrii

accelerometrelor

Uneori, buclele de mpmntare se nchid prin cablurile de conexiune din cauza

faptului c aparatul de msur i accelerometrul au mpmntri diferite. Problema serezolv dac se izoleaz electric accelerometrul n momentul montrii lui pe corpul de

studiu.

Zgomotele triboelectrice sunt adesea induse n cablurile accelerometrelor ca urmare amicrii mecanice a cablului propriu-zis: ncovoierea, compresiunea cablului iapariiatensiunilor n regim dinamic duc la modificarea capacitiiacestuia iimplicit

a ncrcriilui electrice. Problema poate fi evitatprin fixarea cablului de conexiunen zona adiacentaccelerometrului.


16/22

Calibrarea accelerometrelor

n condiiinormale de depozitare iutilizare ele nu-ischimbcaracteristicile cumai mult de 2% pe o perioada ndelungatde timp.

Raportul dintre cele dou citiri, de referin i cea necunoscut, este directproporionalcu raportul sensibilitilorlor:

Marele avantaj al acetui tip de calibator portabil const n faptul c se pot faceverificriale accelerometrelor nainte de nceperea propriu-zisa msurrilor.

anecunoscutateaSensibilit

referintadeateaSensibilit=

v

v

nec

ref

C l d f


17/22

Captorul de for


18/22

Ce este analiza n frecven?

Analiza n frecven este metoda prin care se pun n evidenfrecvenele componente, mai exact spus semnalul global este

descompus ntr-o sum de frecvene, fiecreia corespunzndu-i unanumit nivel al vibraiei.

n analiza n frecven a semnalelor de vibraie sunt folosite doutipuri de filtre: unul n care limea de band este constant, de

exemplu 3 Hz, 10 Hz etc., sau un altul n care limea de bandreprezint un procent din valoarea frecvenei care centreaz aceealimedeband,de exemplu 3%, 10% etc.

Dac intereseaz curba de rspuns n frecven a unei maini,structuri mecanice etc. supus la vibraiiforatepe un domeniu largde frecvene,se recomandfolosireafiltrului cu procentaj constantia unei scrilogaritmicea frecvenelor.

Dac vrem s obinem o rezoluiebun n domeniul frecvenelornalte, pentru a putea identifica armonicele superioare, se recomand

filtrul cu limeconstantifolosirea scriiliniare.


19/22

Filtru cu procentaj constant


20/22

Instrumente de msurare a vibraiilor

C f l i l l ii ib i i?


21/22

Cum folosim rezultatele msurrii vibraiei?Dac dorim s facem o inspecie

rapid a strii de funciune a uneimaini, pe un domeniu larg defrecvene, se recomand msurareanivelului global RMS icompararealui cu valorile publicate nstandarde sub form de tabele sau

diagrame.Dac dorim ns s facem o

vibrodiagnoza unei maini,atuncitrebuie fcuto analizn frecven

detaliat, pentru a pune ncoresponden frecvenelecorespunztoare amplitudinilorrelativ mari din spectru, cu

frecvenele unor fore excitatoaredin interiorul sau exteriorul mainii.

Amplitudinea vitezei [m/s] Aprecierea

0 - 127 Extrem de linitit

127 - 254 Foarte linitit

254 - 508 Linitit

508 - 1016 Foarte bun

1016 - 2032 Bun

2032 - 4064 Acceptabil

4064 - 8128 Slab

8128 - 16256 Necorespunztor

16256 - ..... Periculos


22/22

Cum folosim rezultatele msurrii vibraiei?

MASURAREA VIBRATIILOR

Documents

Transcript of MASURAREA VIBRATIILOR