1

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

LABORATORIUM DIAGNOSTYKI SYSTEMÓW

Instrukcja do ćwiczenia

05

Temat:

Diagnozowanie agregatu maszynowego

identyfikacja częstotliwości charakterystycznych

podzespołów

Opracowanie:

Roman Barczewski

1.

Cel ćwiczenia

Nabycie umiejętności dokonywania analizy kinematycznej agregatu maszynowego.
Wyznaczanie na drodze obliczeniowej częstotliwości charakterystycznych poszczególnych
podzespołów oraz weryfikacja doświadczalna drodze eksperymentu czynnego.
Doskonalenie umiejętności identyfikacji uszkodzeń defektów i zjawisk na podstawie
wyników analizy widmowej drgań agregatu.

2.

Obiekt badań

Agregat maszynowy składający się z wirnika napędzanego silnikiem elektrycznym poprzez
przekładnię pasową.

3.

Aparatura i wyposażenie niezbędne do wykonania ćwiczenia:

•

agregat maszynowy wraz z oczujnikowaniem, przewody łączeniowe,

•

PC z oprogramowaniem pomiarowo analizującym

•

komplet mas (do symulacji niewyważenia),

•

taśma izolacyjna (do symulacji uszkodzenia paska klinowego),

•

suwmiarka, cyrkiel, przymiar

Fot.1 Agregat maszynowy : silnik , przekładnia pasowa napędzany wirnik

2

4.

Przebieg ćwiczenia

a)

Zapoznać się z budową agregatu maszynowego. Naszkicować jego schemat kinematyczny
stosując zasady uproszczeń stosowanych w rysunku technicznym. Przeprowadzić analizę
kinematyczną agregatu.

b)

Określić częstotliwość obrotową jednostki napędowej agregatu f

s

.

c)

Pomierzyć średnice kół pasowych oraz określić wymiary paska klinowego

d)

Obliczyć częstotliwości charakterystyczne podzespołów:
- częstotliwość obrotową napędzanego wirnika f

w

- częstotliwość defektu punktowego paska klinowego f

p

e)

Przeprowadzić eksperyment czynny polegający na symulowaniu uszkodzeń agregatu:
- niewyważenie wirnika poprzez dołożenie masy na tarczy wirnika ,
.- uszkodzenie paska klinowego poprzez doklejenie taśmy izolacyjnej

f)

Wykonać analizy widmowe prędkości drgań z wybranego lub wskazanego przez
prowadzącego przetwornika drgań dla różnych wariantów symulowanych uszkodzeń (każdy
wykonujący ćwiczenie realizuje inny wariant). Wydrukować widma na formatce raportu

g)

Dokonać weryfikacji (porównania) obliczonych i wyznaczonych na drodze eksperymentu
częstotliwości obrotowej napędzanego wirnika f

w

i częstotliwości defektu punktowego

paska klinowego f

p

. (wartości rzeczywiste można odczytać z widm posługując się kursorami).

h)

Wyznaczyć błąd bezwzględny i względny obliczonych częstotliwości w odniesieniu do
wartości eksperymentalnych (rzeczywistych).

i)

Zidentyfikować w widmie prędkości drgań składowe związane z defektem paska klinowego i
oddziaływaniem dynamicznym napędzanego wirnika oraz wirnika jednostki napędowej
(silnika). Opisać i oznaczyć zidentyfikowane składowe innymi kolorami dla każdego
podzespołu (paska, napędzanego wirnika, wirnika silnika).

j)

Wpisać w tabelę częstotliwości i amplitudy zidentyfikowanych składowych

k)

Na podstawie amplitud składowych związanych z paskiem i wirnikami, wyznaczyć wartości
skuteczne prędkości drgań dla oddziaływań paska klinowego i napędzanego wirnika (oraz
wirnika silnika, o ile będą widoczne w widmie związane z nim składowe)

∑

=

⋅

=

N

i

fp

i

paska

rms

v

v

1

2

,

(1)

gdzie

v

i fp

– i-ta składowa ( nadharmoniczna) widma związana z defektem paska

N – liczba składowych harmonicznych w analizowanym paśmie częstotliwości

∑

=

⋅

=

M

i

fw

i

wirnika

rms

v

v

1

2

,

(2)

gdzie

v

,i fw

– i-ta składowa (nadharmoniczna) widma związana z napędzanym wirnikiem

M – liczba składowych harmonicznych związanych z wirnikiem w analizowanym paśmie

częstotliwości

∑

=

⋅

=

P

i

fs

i

ka

si

rms

v

v

1

2

ln

,

(3)

gdzie

v

,i fs

– i-ta składowa (nadharmoniczna) widma związana z wirnikiem silnika

M – liczba składowych harmonicznych związanych z wirnikiem silnika w analizowanym

paśmie częstotliwości

3















∆

=

p

f

f

ENT

N













∆

=

w

f

f

ENT

M













∆

=

s

f

f

ENT

P

(3)

gdzie

∆

f – pasmo analizy widmowej w Hz

ENT(…) operator część całkowita
f

s

częstotliwość obrotowa silnika (częstotliwości podstawowa poliharmoniki

związanej z oddziaływaniem dynamicznym wirnika silnika )

f

w

częstotliwość obrotowa wirnika (częstotliwości podstawowa poliharmoniki

związanej z oddziaływaniem dynamicznym napędzanego wirnika )

f

p

- częstotliwości defektu punktowego paska klinowego (częstotliwości podstawowa

poliharmoniki związanej z defektem punktowym paska klinowego)

k)

Sprecyzować wnioski i spostrzeżenia z przeprowadzonego eksperymentu. Przeprowadzić
analize ilościową - określić, który element jest bardziej wibroaktywny Przeprowadzić analizę
jakościową –dotyczącą składu widmowego poliharmonik, które składowe są dominujące, a
które mało widoczne. Określić przyczyny rozbieżności obliczonych i wyznaczonych na
drodze eksperymentu częstotliwości odprawowych defektu punktowego paska oraz
częstotliwości obrotowej napędzanego wirnika.

5. Wymogi bezpieczeństwa:

•

Przy wykonywaniu pomiarów należy wykazywać szczególną ostrożność w obrębie
przekładni pasowej. Rękawy i odzież powinny być zapięta, tak aby uniknąć
niebezpieczeństwa wkręcenia luźnych elementów garderoby. Po żadnym pozorem nie
dokonywać żadnych czynności regulacyjnych wkładać rąk , przedmiotów w obszarze
pracującego urządzenia.

•

Po zamocowaniu odważników symulujących niewyważenie sprawdzić czy są one
właściwie zamocowane oraz czy podczas obrotu wału nie dochodzi do ocierania
zahaczanie o elementy stanowiska.

•

Załączenie i wyłączenie agregatu dokonuje jedynie prowadzący ćwiczenie.

6.

Zagadnienia kontrolne.

•

Identyfikacja zjawisk i defektów na podstawie analizy widmowej (częstotliwości
charakterystyczne defektów i uszkodzeń, miejsca i kierunki pomiaru)

•

Podstawy konstrukcji maszyn – przekładnia pasowa, elementy , wymiary charakterystyczne,
wyznaczanie przełożenia.

•

Wyprowadzanie zależności na częstotliwości charakterystyczną defektu paska klinowego
przy znajomości wymiarów kół długości i typu paska, prędkości obrotowej kół pasowych

7.

Literatura uzupełniająca

[1]

Poradnik Mechanika

[2]

Cempel C., Wibroakustyczna diagnostyka Maszyn Wydawnictwo Politechniki
Poznańskiej 1985.

[3]

Cempel C. Podstawy wibroakustycznej diagnostyki maszyn, PWN 1982

[4]

Diagnostyka Maszyn Zasady ogólne Przykłady zastosowań Praca zbiorowa pod red, C.
Cempla i F.Tomaszewskiego, MCNEMT, Radom 1992.