POLITECHNIKA POZNAŃSKA
LABORATORIUM DIAGNOSTYKI SYSTEMÓW
Instrukcja do ć wiczenia Temat:
Opracowanie:
05
Diagnozowanie agregatu maszynowego
identyfikacja częstotliwości charakterystycznych
Roman Barczewski
podzespołów
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 wyposaŜenie niezbędne do wykonania ćwiczenia:
• agregat maszynowy wraz z oczujnikowaniem, przewody łączeniowe,
• PC z oprogramowaniem pomiarowo analizującym
• komplet mas (do symulacji niewywaŜenia),
• taśma izolacyjna (do symulacji uszkodzenia paska klinowego),
• suwmiarka, cyrkiel, przymiar
Fot.1 Agregat maszynowy : silnik , przekładnia pasowa napędzany wirnik
1
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 fs.
c) Pomierzyć średnice kół pasowych oraz określić wymiary paska klinowego
d) Obliczyć częstotliwości charakterystyczne podzespołów:
- częstotliwość obrotową napędzanego wirnika fw
- częstotliwość defektu punktowego paska klinowego fp
e) Przeprowadzić eksperyment czynny polegający na symulowaniu uszkodzeń agregatu:
- niewywaŜenie wirnika poprzez dołoŜenie 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 róŜnych wariantów symulowanych uszkodzeń (kaŜdy wykonujący ćwiczenie realizuje inny wariant). Wydrukować widma na formatce raportu g) Dokonać weryfikacji (porównania) obliczonych i wyznaczonych na drodze eksperymentu częstotliwości obrotowej napędzanego wirnika fw i częstotliwości defektu punktowego paska klinowego fp. (wartości rzeczywiste moŜna 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 kaŜdego 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 bę dą widoczne w widmie zwią zane z nim składowe) N
v
v 2
rms, paska =
∑ i⋅ fp (1) i=1
gdzie
vi fp – i-ta składowa ( nadharmoniczna) widma związana z defektem paska N – liczba składowych harmonicznych w analizowanym paśmie częstotliwości
M
v
v 2
rms, wirnika =
∑ i⋅ fw (2) i=1
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
v
v 2
rms, si ln ka =
∑ i⋅ fs (3) i=1
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
2
∆ f
∆ f
∆ f
N = ENT
M = ENT
P = ENT
(3)
f
f
fs
w
p
gdzie
∆f – pasmo analizy widmowej w Hz
ENT(…) operator część całkowita
fs częstotliwość obrotowa silnika ( czę stotliwoś ci podstawowa poliharmoniki zwią zanej z oddziaływaniem dynamicznym wirnika silnika )
fw częstotliwość obrotowa wirnika ( czę stotliwoś ci podstawowa poliharmoniki zwią zanej z oddziaływaniem dynamicznym napę dzanego wirnika ) fp - częstotliwości defektu punktowego paska klinowego ( czę stotliwoś ci podstawowa poliharmoniki zwią zanej z defektem punktowym paska klinowego)
k) Sprecyzować wnioski i spostrzeŜenia 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 rozbieŜności obliczonych i wyznaczonych na drodze eksperymentu częstotliwości odprawowych defektu punktowego paska oraz częstotliwości obrotowej napędzanego wirnika.
5. Wymogi bezpieczeństwa:
• Przy wykonywaniu pomiarów naleŜy wykazywać szczególną ostroŜność w obrębie przekładni pasowej. Rękawy i odzieŜ powinny być zapięta, tak aby uniknąć
niebezpieczeństwa wkręcenia luźnych elementów garderoby. Po Ŝadnym pozorem nie dokonywać Ŝadnych czynności regulacyjnych wkładać rąk , przedmiotów w obszarze pracującego urządzenia.
• Po zamocowaniu odwaŜników symulujących niewywaŜenie 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 przełoŜenia.
• Wyprowadzanie zaleŜności 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.
3