new approaches in materials and manufacturing education · 2011. 11. 4. · zavod za industrijsko...

ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE

1/45

MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA

Ver. 09.12.09.


Predmetni nastavnik:Prof. dr. sc. I. Čala

Obrada:Doc. dr. sc. D. Lisjak


2/45


S A D R Ž A J

1. DEFINICIJA VIBRACIJA

2. ZAŠTO MJERITI VIBRACIJE

3. IZVORI VIBRACIJA

4. VIBRACIJE KOTRLJAJUĆIH LEŽAJEVA

5. SUSTAV ZA MJERENJE VIBROTEST 60VIBROTEST 60

6. SUSTAV ZA MJERENJE SPM SPM -- LeonovaLeonova


3/45


Održavanje po stanju mjerenjem vibracija

Konvencionalni nadzor stanjaglobalno mjerenjem vibracija iusporedbom sa graničnim vrijednostima.

1960-1985

Subjektivna ocjena stanja strojasluh, vid, osjećaj. do 1960

od 1985

Vibracijsko-dijagnostički nadzor stanjaanalitičko višefunkcijsko (FFT) mjerenje vibracija, nadzor graničnih vrijednosti ovisno o pogonskom režimu,automatizirana dijagnostika.


4/45


Ciljevi održavanja po stanju općenito

Povećanjesigurnosti

pogona

Povećanjeraspoloživosti

pogona

Smanjenjetroškova

održavanja Produljenjevijeka trajanja

postrojenja


5/45


Definicije

• VibracijaVibracija je oscilacija čiji je iznos parametar koji definira gibanje sustava.

• OscilacijaOscilacija je promjena intenziteta neke veličine u odnosu na zadanureferentnu vrijednost, pri čemu se intenzitet naizmjenično mijenja iznad ili ispodreferentne vrijednosti.

Haris: “Shock and Vibration Handbook”

Svako gibanje koje se ponavlja unekom vremenskom intervalu zove sevibracijavibracija ili oscilacijaoscilacija.


6/45


Posljedice vibracija


7/45


Primjeri vibracija u svakodnevnom životu


8/45


Vibracije kao indikatori stanja stroja

Vibracije Vibracijska uzbudasusjednih strojevaVibracijska uzbudapreko cjevovodaPromjene natemeljima

Strano tijelo u rotoru

Odlomljeni dijelovi rotora

Mehaničkaneuravnoteženost

Vanjska uzbuda

Simptom Djelovanje Greške


9/45


Simptom Djelovanje Greške

Vibracije

Trošenje prstenastihraspora

Trošenje ležaja

Savijanje osovine

Savijanje kućišta

Kavitacija

Pumpa nije cjelovitoodzračena

Hidraulička neuravnoteženost

Trošenje

Struganje rotora uslijedtoplinskog izvitoperenja


10/45


Zašto mjeriti vibracije?

• Zbog provjere frekvencija i amplituda naprezanja kako senebi prešla dinamička izdržljivost materijala (Wöhlerova krivulja)

• Zbog izbjegavanja pobude rezonancije određenih dijelovastrojeva

• Zbog potrebe prigušenja i izolacije izvora vibracija• Zbog uvođenja sustava održavanja po stanju

• Zbog konstrukcije i verifikacije računalnih modela struktura


11/45


Mehanički parametri

• Mehanički sustavi sadrže tri komponente:- oprugu- prigušenje- masu

• Kad se svaka od tih komponenti izloži djelovanju konstantne sile, one reagirajukonstantnim pomakom pomakom (d)(d), konstantnom brzinom brzinom (v)(v) i konstantnim ubrzanjem ubrzanjem (a)(a)


12/45


Primjeri vibracijskih sustava

1. Sustav masa - opruga


13/45


2. Sustav dvije različite mase - opruga


14/45


3. Sustav masa – opruga - prigušivač


15/45


4. Sustav masa – opruga – prigušivač - sila


16/45


Odzivi teorijskih sustava


17/45


Odzivi “stvarnih” sustava


18/45


Sile i vibracije


19/45


Vrste vibracijskih signala


20/45


Deterministički vibracijski signali


21/45


Deterministički vibracijski signali i harmonici


22/45


Slučajni (Random) vibracijski signali


23/45


Udarno – Impulsni vibracijski signali


24/45


Načini mjerenja vibracijskih signala


25/45



26/45


Jedinice mjerenja vibracijskih signala


27/45


Analiza uzroka vibracija

• Neravnoteža sustava• Asimetričnost sustava• Savijanje osovine/vratila• Ekscentričnost• Ležajevi


28/45


Statička neravnoteža• Jednak fazni pomak na svaki od ležajeva• Uglavnom radijalne vibracije

Neravnoteža

Dinamička neravnoteža• Fazni pomak od 180°• Uglavnom radijalne vibracije

Neravnoteža konzolnog opterećenja• Istovremene radijalne i aksijalne vibracije• Statička i dinamička neravnoteža


29/45


Asimetričnost

A. Paralelna

B. Kutna

• Radijalne vibracije safaznim pomakom od 180°

• Aksijalne vibracije sa faznim pomakom od 0°


30/45


Savijanje osovine

• Aksijalne i radijalne vibracije• 180° fazni pomak kod aksijalnih vibracija• 0° fazni pomak kod radijalnih vibracija


31/45


Ekscentričnost

• Centar rotacije različit od geometrijskog centra• Radijalna i aksijalna faza jednake ili različite od 180°


32/45


Vibracije kotrljajućih ležajeva

• Greške kotrljajućih ležajeva detektiraju se pomoćuCPB metode u visokofrekvencijskom opsegu

• Primjena “Envelope spectra” metode za detekcijui dijagnozu stanja ležaja

• U slučaju da grešaka nema dobiva se tzv. “flat envelope” spektar


33/45


Izračunavanje frekvencija elemenata ležajeva

f Hz f BDPDcage r

( ) cos= −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

12

1 β

f Hz n f BDPDouter r

( ) cos= −⎛⎝⎜

⎞⎠⎟2

1 β

f Hz n f BDPDinner r

( ) cos= +⎛⎝⎜

⎞⎠⎟2

1 β

f Hz f PDBD

BDPDball r

( ) cos= − ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

12

β

BPFO =

BSF =

BPFI =

D1 D2

PD D D= +1 22

n = broj kuglica

f r = frekvencija rotacijeBD

β


34/45


1. Greške vanjske staze kotrljanja• Ball Pass Frequency Outer Race (BPFO)• Traje mjesecima

2. Greške unutarnje staze kotrljanja• Ball Pass Frequency Inner Race (BPFI)• Traje danima ili tjednima

3. Greške kuglica• Ball Spin frequency (BSF)• Često u kombinaciji sa BPFO i BPFI• Zahtijeva hitnu zamjenu ležaja


35/45


Vibracije ležajeva zbog grešaka montaže

Asimetričnost rotoraNeravnoteža rotora

Radijalno naprezanje ležaja

Asimetričnost vanjske staze kotrljanja

Nepravilnosti staze zbog ugradnje sjedišta

Greške podmazivanja


36/45


Procjena vibracijskog stanja sustava prema ISO 2372ISO 2372


37/45


Metoda udarnih impulsa SPMSPM – Shock Pulse Methods

• Švedski patent razvijen 60-tih godina• SPM SPM -om se mjere udarni valovi (impulsi) koji nastaju zbog prolaza

kotrljajućeg elementa ležaja preko oštećenja


38/45


Procjena vibracijskog stanja sustava kod SPMSPM metode

• dBmdBm – decibel maximum value – maksimalna vrijednost udarnog impulsa umjerenom signalu u dB.

• dBcdBc – decibel carpet value – “tepih” vrijednost udarnih impulsa u mjerenomsignalu u dB.

• dBdBNN – normalized shock value – normirana vrijednost udarnih impulsa u dB.

dobro stanje: 0...20 dB

loše stanje: 21...34 dB

kritično stanje: > 35 dB


39/45


Propagacija oštećenja ležaja tijekom životnog vijeka

dBmdBm vrijednosti:• 30...40 – blagoblago oštećenje ležaja• 40...45 – jakojako oštećenje ležaja• > 45 – tetešškoko oštećenje ležaja (visok rizik od otkazivanja!)


40/45


Sustav za mjerenje vibracija VIBROTEST VIBROTEST -- 6060


42/45


Primjer mjerenja sa VIBROTESTVIBROTEST-- 6060


43/45


Sustav za mjerenje vibracija SPM SPM -- LeonovaLeonova


44/45


Primjeri mjerenja sustavom SPM SPM -- LeonovaLeonova

• Mjerenje vibracija• SPM• Mjerenje temperature• Mjerenje broja okretaja


45/45


Primjer prikaza rezultata mjerenja SPMSPM metodom

new approaches in materials and manufacturing education · 2011. 11. 4. · zavod za industrijsko...

Documents