pdt_i06_ver_03 1/3

1

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

LABORATORIUM DIAGNOSTYKI SYSTEMÓW

Instrukcja do ćwiczenia

06

Temat:

NIEWYWAśENIE WIRNIKÓW

identyfikacja na podstawie przebiegu drgań oraz

widma amplitudowego i fazowego

Opracowanie:

Roman Barczewski

1.

Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doskonalenie umiejętności w zakresie detekcji i identyfikacji niewyważenia
wirników na podstawie pomiarów, obserwacji i analiz widmowych drgań węzłów łożyskowych
wirników.

2.

Obiekt badań

Obiektem badań jest agregat maszynowy składający się z silnika elektrycznego i napędzanego nim
wirnika. Na wale wirnika zamontowane są dwie tarcze z nagwintowanymi otworami. Do tarcz można
przykręcać w dowolnych miejscach dodatkowe masy (śruby) i zadawać w ten sposób różne rodzaje
niewyważenia.
Wirnik podparty jest na dwóch podatnych podporach. Na podporach zamontowano przetworniki drgań
rejestrujące poziome przemieszczanie się podpór wirnika wywołane zadanym niewyważeniem.
Sygnały z przetworników drgań względnych przetwarzane są wstępnie w układzie kondycjonowania
(filtracja dolnoprzepustowa oraz wzmacniane). W przetworniku analogowo-cyfrowym PCL 818L lub
VibDAQ2 sygnały zamieniane są synchronicznie na postać cyfrową. Dalsze przetwarzanie realizowane
jest w oprogramowaniu wykonanym w systemie DasyLab.

3.

Aparatura i wyposażenie niezbędne do wykonania ćwiczenia:

•

Stanowisko badawcze z sondą

•

Miernik prędkości drgań (CMD-3 opcjonalnie)

•

System pomiarowo - analizujący,

•

kalkulator (we własnym zakresie).

4.

Przebieg ćwiczenia

a)

Zapoznać się z budową stanowiska laboratoryjnego, częścią mechaniczną. Narysować szkic
stanowiska wraz nanieść na nim rozmieszczenie i zorientowanie punktów pomiarowych. Odnotować
w sprawozdaniu typ stosowanej aparatury pomiarowo analizującej.

b)

Przeprowadzić próbę określenia niewyważenia na podstawie pomiarów prędkości drgań (pkt. 2
sprawozdania)

-

Wykonać pomiary wartości skutecznych prędkości drgań (drgania bezwzględne) na podporach
łożyskowych wirnika w kierunku pionowym i poziomym (punkt 2 sprawozdania). Do
wykonania pomiarów wykorzystać oprogramowanie (opcjonalnie miernik CMD-3). Pomiary
prędkości wykonujemy odrębnie w paśmie normowym (10–1000 Hz) oraz dla składowej
obrotowej, która jest związana z niewyważeniem.

-

Na podstawie wyników pomiarów prędkości drgań bezwzględnych sformułować wnioski, co do
możliwości identyfikacji niewyważenia wirnika i oszacowania rodzaju niewyważenia.

c)

Określenie rodzaju niewyważenia na podstawie synchronicznie rejestrowanych drgań podpór
łożyskowych (pkt.3 sprawozdania)

-

Korzystając z oprogramowania zarejestrować synchronicznie przebiegi przemieszczeń drgań w
kierunku poziomym.

pdt_i06_ver_03 2/3

2

-

Przy pomocy kursorów odczytać amplitud przemieszczeń drgań dla podpory A i B i umieścić w
tabeli pomiarowej i wpisać wartości w tabelkę.

-

Na podstawie okresu drgań podpór wywołanych niewyważeniem oraz przesunięcia czasowego
przebiegów drgań podpory prawej i lewej, oszacować (obliczyć) przesunięcie fazowe (wyrażone
w stopniach) przebiegów czasowych drgań zarejestrowanych na podporach A i B.

a)

b)

Rys. 1. Przykładowa postać przebiegów czasowych przemieszczeń drgań a) oddzielnie b) po nałożeniu

-

Przerysować przebiegi do raportu z badań; na rysunkach zaznaczyć amplitudy przemieszczeń
podpory drgań oraz przesunięcie fazowe. Wszystkie elementy wykresu dokładnie opisać (patrz
rys. 1b)

-

Na podstawie porównania amplitud drgań rejestrowanych na podporach i przesunięcia fazowego
określić rodzaj niewyważenia. Bierzemy pod uwagę jedynie składowe o częstotliwości
obrotowej.

d)

Oszacowanie typu niewyważenia na podstawie widm amplitudowych i fazowych przemieszczeń
drgań rejestrowanych na podporach A i B. (punkt 4 sprawozdania).

-

Wykonać synchronicznie widma amplitudowe i fazowe drgań.

-

Widma amplitudowe odwzorować na rysunkach w raporcie

-

Z widm drgań podpór A i B odczytać amplitudy oraz fazy dla składowej o częstotliwości
obrotowej.

-

Wyniki pomiarów amplitud i faz nanieść (w postaci wektorów) na wykresie biegunowym;
początek wektora zaczepić w środku wykresu; długość wektora odpowiada wartości amplitudy
natomiast kierunek (położenie kątowe) zależy od fazy.

-

Obliczyć przesunięcie fazowe przemieszczeń drgań pomiędzy podporami A i B

-

Na podstawie porównania amplitud i faz przemieszczeń na podporach określić rodzaj
niewyważenia.

e)

Na podstawie przeprowadzonego eksperymentu porównać wyniki uzyskane dwoma metodami.

f)

Sformułować wnioski oraz opisać spostrzeżenia.

5.

Wymogi bezpieczeństwa:

•

Przed uruchomieniem należy bezwzględnie zamknąć pokrywę agregatu. oraz sprawdzić
dokręcenie .

6.

Zagadnienia kontrolne.

-

Scharakteryzuj niewyważenie statyczne i sposób jego identyfikacji na podstawie przebiegu
czasowego oraz widma amplitudowego i fazowego (wykonaj odpowiednie rysunki)

-

Scharakteryzuj niewyważenie momentowe i sposób jego identyfikacji na podstawie przebiegu
czasowego oraz widma amplitudowego i fazowego (wykonaj odpowiednie rysunki)

-

Scharakteryzuj niewyważenie quasi-statyczne i sposób jego identyfikacji na podstawie przebiegu
czasowego oraz widma amplitudowego i fazowego (wykonaj odpowiednie rysunki)

∆

t

T

ampl. A

ampl. B

∆

t

ampl. A

ampl. B

pdt_i06_ver_03 3/3

3

-

Scharakteryzuj niewyważenie dynamiczne i sposób jego identyfikacji na podstawie przebiegu
czasowego oraz widma amplitudowego i fazowego (wykonaj odpowiednie rysunki)

-

W jaki sposób na podstawie pomiarów drgań odróżnisz niewyważenie od zgięcia wału (wykonaj
stosowny rysunek z opisem)

7.

Literatura uzupełniająca

[1]

Cempel.C Diagnostyka Wibroakustyczna Maszyn,

Niewyrównoważenie

rozdział 2.2.1

[2]

Cempel.C Diagnostyka Wibroakustyczna Maszyn,

Klasy niewyważenia dodatek D2