Изоляция от вибраций (виброизоляция)

Вибрация машин и механизмов может быть вызвана несколькими причинами:

•разбалансированием валов; *

•магнитными силами в электрических агрегатах;

•силами трения в устройствах скольжения.

Для снижения вибраций необходимо, прежде всего, воздействовать на их причину: балансируя валы в моторах, плотнее наматывая катушки электрических агрегатов, смазывая трущиеся поверхности.

После того как использованы все возможности уменьшения вибраций внутри механизма, сам механизм изолируется от остальных объектов. Обычно это достигается его установкой на упругие элементы (пружины). Такая установка обладает резонансом, частота которого зависит от упругости пружины и веса объекта, закрепленного на основании с ее помощью. При этом смещение пружины под воздействием статической нагрузки пропорционально частоте резонанса.

В такой системе с увеличением частоты приложенной силы от нулевой до резонансной величина переданной вибрации неограниченно растет. Когда резонансная частота превышена, коэффициент передачи снижается и далее, когда при превышении некоторой частоты, пропускание вибраций падает ниже единицы (см. рис. 42.9), т.е. достигается эффект изоляции.

На практике, однако, упругие колебательные системы содержат внутренние потери, в основном на трение (затухание), которые приводят к ограничению амплитуды на резонансной частоте, и это очень важно для реальных систем с точки зрения исключения излишних отклонений смонтированного механизма. Влияние потерь иллюстрируется на на рис. 42.9 второй кривой, откуда видно, что изоляция вибраций на высоких частотах в этом случае уменьшается по сравнению с системой без потерь на трение.

Практика применения 42 / 923

Ю

Ш 1.0

си =г

-а

Отношение

частота вибраций собственная частота

НеТ РИСУНКА!!!

Рис. 42.9. Характеристики систем подвески с затуханием (потерями на трение) и без затухания

Важно поэтому, чтобы потери на демпфирование сводились к минимально необходимым.

В вышеприведенном примере частота будет выражена в виде 4х, или четыре раза от скорости вращения. Отметим, что из-за того, что подозрения о неисправностях связаны с этими особыми частотами, оказывается возможным отделить одни классы неисправностей от других.

Заметим, однако, что соотношение «частота - неисправность» не является безусловной, и эта специфическая проблема механики не может свестись к одной частоте. В то время как частота является важной частью информации о возможных неисправностях, это только одна из составляющих общей картины. Необходимо учесть все данные перед тем как делать выводы.

Амплитуда

Амплитудой обозначается максимальная величина движения или вибрации. Эта величина может быть представлена в единицах смещения (10 3 дюйм), скорости (дюйм/с), ускорения (дюйм/с2), каждая из которых обсуждается подробно ниже в разделе «Амплитуда вибраций».

Амплитуда может измеряться как в широкой полосе частот, отражая сумму всех сил, вызывающих вибрацию, так и относиться к характерной частотной компоненте или измеряться в узкой полосе частот. Эти три разновидности измерений амплитуды обсуждаются ниже в разделе 43.8 «Разновидности измерений». В этом же разделе обсуждаются другие параметры кривых: полный размах, отклонение в одну сторону и среднеквадратичная величина отклонения.

Амплитуда вибраций

Максимальная величина вибраций, или амплитуда может быть представлена смещением, скоростью или ускорением. Большинство микропроцессорных регистраторов преобразуют собранные данные в желаемую форму, выдавая их в частотном представлении. Поскольку промышленные стандарты вибрации повреждения выражаются в этих величинах, необходимо в них подробно разобраться.

Смещение

Смещение - это текущее изменение расстояния или позиции объекта от исходной точки отсчета. Оно обычно выражается в тысячных долях дюйма или миллиметрах (мм). Например при измерении радиальных и осевых смещений вала в качестве точки отсчета берут сами машины, а само измерение производится соответствующим зондом положения или датчик смещения, представляя показания в виде максимальных смещений (пиковых значений).

Скорость

Скорость определяется как изменение во времени смещения (то есть первая производная:

дХ или X') и обычно выражается в дюйма или дюймах в секунду (дюйм/с). В отличие г смещения, скорость смещения описывает i как быстро вибрационная компонента смещается, а не какие смещения достигаются.

Выделение в измерениях максимальных значений скорости позволяет наилучшим образом контролировать работу блока подшипников машин. (Отметим, что большинство программ контроля ориентировано именно на сбор данных для станин и блоков подшипников.) В большинстве случаев измерения скорости проводятся на частотах от 0 до 1000 Гц и данные после обработки в микропроцессорном блоке выводятся в частотном представлении.

 

 

Ускорение

Ускорение определяется как скорость изменения скорости (то есть вторая производная от смещения, или X") и выражается в дюймах или сантиметрах в секунду в квадрате (дюйм/с2. см/с2). Вибрации на частотах выше 1000 Гц следует всегда измерять акселерометром.

Ускорение обычно выражается по отношению к величине ускорения силы тяжести g, которое равно 9,81 м/с2. Данные по ускорению обычно выводятся в виде пиковых или среднеквадратичных значений, что наилучшим образом характеризует работу машины, будь то несколько вибрационных компонент или одна компонента вибрации.

Разновидности измерений

В вибрационном анализе используются, по крайней мере, три разновидности измерений амплитуд: в широкой, узкой полосе частот и на отдельных частотах.

Широкополосные измерения

При амплитудных измерениях полная энергия всех частотных компонент, генерируемых машиной, отражается в широкой или всей 

Эксплуатационный контроль

Тот факт, что колебания имеют место во всех устройствах с элементами вращения, позволяют использовать технологию, основанную на анализе вибраций, для эксплуатационного контроля. Вибрационный анализ является одной из нескольких технологий эксплуатационного контроля, наблюдения и анализа наиболее важных машин, оборудования и систем на производстве. Однако, как уже было замечено, именно техно-логия вибрационного анализа для наблюдения устройств, содержащих вращающиеся элементы, является наиболее важной при выявлении проблем в зародыше и предотвращения аварий, по сравнению с иными программами эксплуатационного управления.

Входной контроль

Вибрационный анализ является испытательным средством проверки достоверности характеристик, заложенных в параметры новых устройств, процессов и производственного оборудования. Предварительные испытания, выполненные на заводе сразу после монтажа, могут стать гарантией того, что новое оборудование достаточно эффективно и затраты на него оправданы. Конструктивные недочеты, также как и возможные повреждения при погрузке или монтаже, могут быть исправлены до того, как произойдет значительная авария с неожиданными расходами.

Контроль качества

Лин™ Вдбрщшййй проверки продукции является эффективным методом обеспечения ее качества, зависящего от обрабатывающих инструментов. Например в результате такой проверки можно получить опережающее предупреждение, что чистота обработки поверхности близка к отклонению от нормы. На линиях непрерывных процессов, таких как производство бумаги, линии чистовой обработки стали или прокатные станы, вибрационный анализ может выявить ненормальные колебания компонентов, что в результате может привести к потере качества продукции.

Выявления посторонних включений

43 / 930 Основы вибрационного анализа

Вибрационный анализ полезен как диагностический инструмент для обнаружения чужеродных включений на технологических линиях или в рабочая средах. Он применяется, и с большим успехом, в атомной энергетике и в других отраслях промышленности.

Контроль шума

Федеральные, государственные и местные нормы обращают серьезное внимание на уровни шума внутри производственных помещений. Вибрационный анализ может помочь при изоляции источника шума, исходящего от промышленного оборудования, также как и источников фоновых шумов, таких как флуоресцентные лампы и другие, менее заметные источники. Эффективность изоляции того или иного источника шума зависит от стоимости работ.

Выявление утечек

Течи в сосудах и устройствах, таких как клапаны, являются серьезной проблемой в большинстве производств. Определенные разновидности вибрационного контроля и анализа помогут в выявлении утечек и их ликвидации. В системе определения течи снаружи к рабочей трубе прикрепляется акселерометр, который позволяет определять параметры вибрации для того, чтобы выявить ту особую частоту, которую генерирует поток или утечка.