Spektrumanalízis

Rezonanciajelenségek

A mechanikus struktúrák különböző frekvenciákon más-más merevséget mutatnak. Azokon a frekvenciákon, amelyeken kicsi a szerkezet merevsége, már akár nagyon kis erők is képesek a szerkezetet erős lengésbe (rezgésbe) hozni. E frekvenciákat rezonanciafrekvenciáknak, a körülvevő frekvenciatartományt pedig rezonanciatartománynak nevezzük. Ha a gerjesztés frekvenciája viszont antirezonanciás frekvenciatartományba esik, akkor akár az is előfordulhat, hogy semmilyen rezgés nem keletkezik a gerjesztett anyagban.

Tény, hogy minden ipari forgógépnek van egy vagy több rezonanciája, mivel ez a gépstruktúrák alapvető tulajdonsága. Baj csupán akkor van, ha a rezonanciafrekvenciák valamelyike egybeesik a gép forgásfrekvenciájával, illetve annak többszörösével. A változtatható fordulatszámú gépek esetén sajnos nagy a valószínűsége annak, hogy rezonanciafrekvencián ill. valamelyik többszörösén is üzemel.

Rezonanciák jellegzetességei:

• Ha a gerjesztés kismértékű frekvenciaváltozás (pl. enyhe fordulatszám változás) esetén nagy rezgésamplitúdó-változást okoz, többnyire rezonanciajelenség van jelen.
• A rezonanciák a gépstruktúra tulajdonságai, amelyek döntően az anyag és a gépszerkezet kialakításától függnek. A rezonanciák hely- és irányfüggők.
• A kemény (rugalmatlan) anyagok magas kiemelkedésekkel járó keskeny rezonanciatartományokkal rendelkeznek. A lágy (rugalmas) anyagok "lapos" és széles rezonanciatartományokkal bírnak.

• nagy amplitúdójú alapharmonikus, melynek értéke kis fordulatszám-változásokra erősen megváltozik
• a kritikus fordulatszám elérésekor az alapharmonikus amplitúdója eléri maximumát

Vizsgálati módszerek

Ütésteszt

A legegyszerűbb rezonanciateszt az ütésteszt. Lényege, hogy egyszeri ütéssel gerjesztjük a gépszerkezetet, és rögzítjük az ütésre keletkező rezgések spektrumát. A rezonanciafrekvenciák a spektrumban található kiemelkedések (amplitúdóhegyek) formájában láthatóvá válnak. Az antirezonanciás tartományok viszont völgyekként jelennek meg. A kiemelkedések és a völgyszerű tartományok szélessége jól jellemzi a csillapítást.

Négy rezonanciafrekvenciát kimutató, ütésteszttel rögzített spektrum

Csúcsmegtartásos (peak-hold) spektrumfelvétel

Kihasználja a legtöbb műszerben meglévő képességet, miszerint a műszerek több spektrumot képesek átlagolni, méghozzá csúcsmegtartásos módon (mindegyik frekvencián a hozzá tartozó legnagyobb amplitúdóértéket megtartják). A gép leállása, illetve felfutása alatt folyamatosan történik a spektrumok rögzítése és csúcsmegtartásos (Peak-Hold) átlagolása. Ennek eredményeként "elmosódott" spektrumot kapunk, amelyből kivehetők a rezonanciákra utaló amplitúdóhegyek.

Csúcsmegtartásos rezgésspektrum egy gépleállásról

Vízesés-spektrum felvétel

Nagy tudású (nagy tárolókapacitású és gyors spektrumanalízisre képes) kéziműszereket kíván, mivel a lefutás alatt vagy beállított időközönként, vagy a fordulatszám függvényében rögzíteni kell egy-egy rezgésspektrumot. E spektrumokat egymás mögött szokás megjeleníteni, így az úgynevezett vízesésspektrum ábrázolásához jutunk, amely igen szemléletes megjelenítési forma, és segítségével az összes amplitúdókiemelkedés könnyen felismerhető.

Tipikus vízesés-spektrum egy gép felfútásáról

Rezgésamplitúdó és fázisszög fordulatszámfüggő felvétele

Alapja, hogy a leállás vagy a felfutás alatt folyamatosan rögzítésre kerül a forgásfrekvenciájú rezgésamplitúdó és a hozzá tartozó fázisszög. Ezek grafikus ábrázolásával nemcsak az amplitúdókiemelkedés válik láthatóvá, hanem a rezonanciafrekvencián bekövetkező fázisszög-megfordulás (tehát mintegy 180°-os megfordulása) is .

Rezgésamplitúdó- és fázisszög-méréssel megállapítható rezonancia 4450 fordulat/percen

VISSZA

TOVÁBB