Titreşim Analizi Eğitimi: Kategori II
Teşhis çalışma kitabı: parametre seçimi, spektrum okuma, arıza imzaları, faz, rulmanlar, zarf analizi, dişliler, kayışlar, pompalar, pistonlu makineler ve rezonans.
Fmax’ı, çizgi sayısını, pencereyi ve ortalama düzenini girdiğinizde hesaplayıcı çizgi aralığını, iki tepenin gerçekten ihtiyaç duyduğu mesafeyi, her bloğun süresini ve makine başında geçecek toplam süreyi verir. Çizgi sayısı her yerde yazar. Ayarın gerçekte sağlayacağı ayırma neredeyse hiçbir yerde yazmaz; üstelik hemen herkesin kullandığı pencerede bu değer çizgi aralığının bir buçuk katıdır.
Bağıntılar
Fmax hertz cinsinden, çizgi spektrum çizgisi sayısı olmak üzere:
- Çizgi aralığı: Δf = Fmax / çizgi
- Gerçek ayırma: Δf × NEB (NEB, pencerenin çizgi cinsinden gürültü eşdeğeri bant genişliği)
- Blok süresi: T = 1 / Δf
- Toplam ölçüm süresi: N ortalama için T × (1 + (N − 1) × (1 − örtüşme))
- Örnekleme hızı: 2.56 × Fmax
- Blok boyutu: 2.56 × çizgi örnek
Mil devri de biliniyorsa, fr = dev/dak / 60 olmak üzere iki bağıntı daha eklenir:
- Devir katı çözünürlüğü: Δf / fr
- Blok başına devir: T × fr
Çizgi aralığı çözünürlük değildir
Pencere fonksiyonu, veri bloğunu tekrarlayan bir sinyalin tek bir periyodu gibi ele alabilmek için iki ucunda sıfıra indirir. Bunun bedeli, tek bir frekans bileşeninin artık tek bir çizgiye düşmemesidir. Bileşen yayılır ve ne kadar yayıldığını gürültü eşdeğeri bant genişliği söyler.
| Pencere | Yeri | Bedeli |
|---|---|---|
| Hanning | Çalışan bir makinenin genel analizi | İki çizgi arasına düşen tepede yüzde 16’ya varan genlik hatası |
| Flat top | Kalibrasyon ve genliğin kritik olduğu okumalar | Belirgin biçimde daha kötü frekans çözünürlüğü |
| Dikdörtgen (yok) | Tamamı blok içinde kalan geçici olaylar | Sürekli her sinyalde ağır sızıntı |
| Üstel | Darbe testinin sönüm kuyruğu | Sonuca yapay sönüm ekler |
Hesaplayıcının kullandığı ayırma katsayıları, Hanning için yaklaşık 1.5 çizgi, flat top için 4’e yakın ve hiç pencere kullanılmadığında 1, bu pencere biçimleri için yayımlanmış gürültü eşdeğeri bant genişlikleridir. Bunlar bir standardın sabitlediği değerler değil, çalışma değerleridir.
İnsanı yanıltan takas flat top’tadır. Genliği doğru ölçer, ki kalibrasyon ya da balans işinde istenen tam olarak budur, ve bunun bedeli neredeyse dört çizgilik ayırma kaybıdır. Rutin bir rotada flat top kullanırsanız Hanning’in ayıracağı yakın tepeler tek tepe hâlinde birleşir.
Üstel pencerenin ise bir ayırma katsayısı yoktur; hesaplayıcının bu pencere seçildiğinde ayırma değeri vermemesinin nedeni budur. Bedeli çizgi değil sönümdür ve miktarı sönüm zaman sabitine ve frekansa bağlı olduğu için tabloya bakılarak değil, o ölçüm için hesaplanarak bulunur. Bir sönüm oranı vermeden önce bu payı çıkarın: düşük frekansta pencere, modun kendi sönümünden fazlasını ekleyebilir.
Çözünürlüğün bedeli süredir
Blok süresi çizgi aralığının tersidir ve bu pazarlığa açık değildir. Çizgi aralığını yarıya indirmek, her ortalama için analistin makine başında geçirdiği saniyeyi iki katına çıkarır.
Ortalamayı katlanılabilir kılan şey örtüşmedir. Yüzde 50’de ilkinden sonraki her ortalama kaydı yarım blok, yüzde 75’te ise çeyrek blok ilerletir. Örtüşmesiz dört ortalama dört blok süresi tutar; aynı dört ortalama yüzde 50 örtüşmeyle 2.5 blok süresi tutar. Yüzde 75 örtüşmede sekiz ortalama sekiz değil 2.75 blok sürer; bu, sürenin dörtte biri değil üçte birinden biraz fazlasıdır: örtüşme ne olursa olsun ilk blok tam ödenir, ucuz olan ondan sonraki yedi tanesidir. Vazgeçilen şey bağımsızlıktır: örtüşen ortalamalar aynı örnekleri paylaştığı için rastgele gürültüyü aynı sayıda taze bloğun indireceği kadar indirmez.
Örnekleme hızı ve blok boyutu
Analizörler kuramsal alt sınır olan iki kat yerine Fmax’ın 2.56 katıyla örnekler; çünkü örtüşme önleyici filtrenin sönümlenmek için Fmax’ın üzerinde bir banda ihtiyacı vardır. Aynı katsayı çizgi sayısını örnek sayısına çevirir; alışılmış çizgi sayılarının alışılmış ikinin kuvvetlerini vermesinin nedeni budur: 400 çizgi 1024 örnek, 1600 çizgi 4096 örnektir.
Genellikle değiştirilmesi gereken ayar
Çizgi sayısı tartışmalarının çoğu aslında tek bir soruya iner: mil frekansı aralıklı yan bantlar ayrışacak mı?
Rulman ya da dişli frekansı çevresindeki yan bantların aralığı mil frekansıdır ve teşhisi taşıyan onlardır. Mil frekansını gerçek ayırma değeriyle karşılaştırın. Ayırmanın üç katı ve üzeri rahattır. Bir buçuk ile üç kat arasında yan bantlar ayrı tepeler yerine ana tepenin omuzları olarak görünür. Bir buçuk katın altında ise hiç ayrışmaz ve çözüm daha dikkatli bakmak değil, çizgi sayısını yükseltmek ya da Fmax’ı düşürmektir.
Yavaş makinelerde çizgi sayısını yukarı iten şey budur. Yeni Fmax’ın üzerinde önemli bir şey kalmıyorsa Fmax’ı düşürmenin aynı sonucu süre ödemeden verdiğini de fark etmekte yarar var.
Örnek hesap
Fmax 1000 Hz, 1600 çizgi, Hanning penceresi, yüzde 50 örtüşmeyle 4 ortalama, 1480 dev/dak’ta dönen bir mil.
- Çizgi aralığı: 1000 / 1600 = 0.625 Hz
- Gerçek ayırma: 0.625 × 1.5 = 0.9375 Hz
- Blok süresi: 1 / 0.625 = 1.6 s
- Toplam ölçüm süresi: 1.6 × (1 + 3 × 0.5) = 4.0 s
- Örnekleme hızı: 2.56 × 1000 = 2560 Hz
- Blok boyutu: 2.56 × 1600 = 4096 örnek
- Mil frekansı: 1480 / 60 = 24.67 Hz
- Devir katı çözünürlüğü: 0.625 / 24.67 = 0.0253 devir katı
- Blok başına devir: 1.6 × 24.67 = 39.5
Mil frekansı aralıklı yan bantların arasında gerçek ayırma değerinin 24.67 / 0.9375 = 26.3 katı kadar mesafe vardır. Rahatça ayrışırlar.
Şimdi aynı ayarı 100 dev/dak’ta dönen bir mile taşıyın. Mil frekansı 1.67 Hz olur ve 1.67 / 0.9375 = 1.8 çıkar; bu sınırdaki bir değerdir, yan bantlar omuz olarak görünecektir. Çizgi sayısını 3200’e çıkarmak çizgi aralığını 0.3125 Hz’e, ayırmayı 0.46875 Hz’e indirir; oran 3.6 olur ve yan bantlar düzgün biçimde ayrışır. Aynı değişiklik blok süresini de 3.2 saniyeye çıkarır; tartışmanın tamamı bu tek satırdadır: yavaş makinelerde çözünürlük dakikayla ödenir.
Sık sorulan sorular
FFT frekans çözünürlüğü nasıl hesaplanır?
Çizgi aralığı, Fmax değerinin çizgi sayısına bölünmesiyle bulunur. 1600 çizgiyle alınan 1000 Hz'lik bir spektrumda çizgiler 0.625 Hz aralıklıdır. Bu değer, iki tepenin ayrı ayrı görünebilmesi için gereken mesafeyle aynı şey değildir; çünkü pencere fonksiyonu her tepeyi birden fazla çizgiye yayar. Hanning penceresiyle kullanılabilir ayırma, çizgi aralığının 1.5 katıdır; bu örnekte 0.9375 Hz eder.
Çizgi sayısı ile gerçek çözünürlük arasındaki fark nedir?
Çizgi sayısı spektrumun ne kadar ince bölündüğünü belirler; pencere fonksiyonu ise gerçekte ne kadar incelikle ayırt edebildiğini belirler. Her pencere tek bir frekans bileşenini bir grup çizgiye yayar ve gürültü eşdeğeri bant genişliği kaç çizgiye yayıldığını söyler. Yaygın pencere biçimleri için yayımlanmış değerler Hanning'de yaklaşık 1.5 çizgi, flat top'ta 4'e yakın, hiç pencere kullanılmadığında ise 1'dir. Çizgi aralığını bu katsayıyla çarpınca iki bileşenin gerçekten ihtiyaç duyduğu mesafe çıkar. Bunlar bir standardın sabitlediği değerler değil, pencere biçimlerinin özellikleridir; oldukları gibi, çalışma değeri olarak kullanın.
Titreşim analizörleri neden Fmax'ın 2.56 katıyla örnekleme yapar?
Örnekleme teoremi alt sınırı ilgilenilen en yüksek frekansın iki katına koyar, ancak gerçek bir örtüşme önleyici filtre tam o frekansta dik biçimde kesemez. Fmax'ın 2.56 katıyla örneklemek, filtrenin sönümlenebilmesi için Fmax'ın üzerinde bir bant bırakır; böylece spektruma katlanacak enerji sayısallaştırılmadan önce bastırılır. Aynı katsayı çizgi sayısını blok uzunluğuna çevirir: 1600 çizgi 4096 örnek demektir.
Titreşim analizinde hangi pencere fonksiyonu kullanılmalı?
Çalışan bir makinenin rutin spektrumları için Hanning, çünkü birbirine yakın bileşenleri, genliği doğru veren seçeneklerden daha iyi ayırır; bedeli, iki çizginin arasına düşen bir tepede yüzde 16'ya kadar çıkabilen genlik hatasıdır. Kalibrasyon ya da balans çalışması gibi genliğin kendisinin doğru olması gereken işlerde flat top kullanılır; bunun karşılığında tepeler arasında çok daha fazla mesafe ister. Dikdörtgen pencere, yani hiç pencere kullanmamak, yalnızca tamamı blok içinde kalan geçici olaylar içindir. Darbe testinin sönüm kuyruğu için üstel pencere kullanılır.
Darbe testi hangi pencereyi ister?
Yaygın hatanın aksine, dikdörtgeni değil. Sönüm kuyruğu blok içinde bitmez; dolayısıyla pencere kullanılmazsa kayıt sönümün ortasında kesilir ve ciddi biçimde sızar, Hanning kullanılırsa sönüm kuyruğunun bir kısmı atılır. Doğru cevap, yanıt kanalına sönümün blok bitmeden sıfıra inmesini sağlayan üstel pencere, kuvvet ölçen bir çekiç kullanılıyorsa kuvvet kanalına da dikdörtgen penceredir. Kuvvet kanalı yoksa yalnızca yanıt kaydedilir ve tepeler okunur. Üstel pencere kendi sönümünü ekler; miktarı hesaplanabilir ve herhangi bir sönüm değeri verilmeden önce bu pay çıkarılmalıdır.
Örtüşmeli ortalama ölçümü hızlandırır mı?
Hızlandırır ve bir bedeli vardır. Örtüşme yokken her ortalama kendi taze veri bloğunu ister; sekiz ortalama sekiz blok süresi tutar. Yüzde 50 örtüşmede ilkinden sonraki her ortalama kaydı yarım blok, yüzde 75'te ise çeyrek blok ilerletir; böylece sekiz ortalama sırasıyla 4.5 ve 2.75 blok süresi tutar. Kazanç gerçektir, ancak örtüşen ortalamalar aynı örnekleri paylaşır ve istatistiksel olarak bağımsız olmaktan çıkar.
Bu aracın arkasındaki çalışma materyali
Hesaplayıcı size sayıyı verir. Bu ders kitapları o sayının ne anlama geldiğini ve onu üreten ölçümün nasıl alınması gerektiğini anlatır.
Titreşim Analizi Deneme Sınavı: Kategori II
Teşhis sınavı: parametre seçimi, yaygın arıza imzaları, faz, rulmanlar, zarf analizi, dişliler, kayış tahrikleri, pompalar, pistonlu makineler ve rezonans.
Titreşim Analizi Cep Rehberi
Ölçümden teşhise saha başvuru kaynağı; ölçüm parametreleri, şiddet değerlendirmesi, yaygın arıza kalıpları ve rulman arıza frekansı formülleri tek PDF'te.
Bu konudaki diğer araçlar
- ISO 20816 Titreşim Şiddeti HesaplayıcıGeniş bant RMS hız ölçümünüzü makine grubu ve yataklama sınıfına göre ISO 20816-3 değerlendirme bölgelerine yerleştirin ve değişim ölçütüyle sınayın.
- Rulman Arıza Frekansı HesaplayıcıBPFO, BPFI, BSF ve FTF değerlerini rulman ölçülerinden, üreticinin yayımladığı frekans katsayılarından ya da yalnızca yuvarlanma elemanı sayısından hesaplayın.
- Titreşim Birim DönüştürücüTitreşimi tek bir frekansta ivme, hız ve yer değiştirme arasında dönüştürün: g, m/s², mm/s, in/s, µm ve mil birimlerinde, RMS, tepe veya tepeden tepeye.
- Zorlama Frekansı HesaplayıcıDişli kavrama ve avlanan diş, kayış frekansı, asenkron motor kayması ve kutup geçişi, kanat geçişi. Bir makinenin yapısı gereği ürettiği frekanslar.