Діріл бірліктері: діріл ығысуы, діріл жылдамдығы, діріл үдеуі және оларды қалай аудару керек

Діріл үш шамамен өрнектеледі: ығысу (мкм, mil), жылдамдық (мм/с, in/s) және үдеу (м/с², g). f жиілікті синусоида үшін олар қарапайым байланысқан: v = 2πf·d, a = 2πf·v. Амплитуда ОКМ, шың немесе құлаш түрінде беріледі; синусоида үшін шың = 1,414·ОКМ, құлаш = 2,828·ОКМ. Кең жолақтағы жалпы деңгейді бұлай аударуға болмайды.

Үш шама және олардың бірліктері

Ығысуды, жылдамдықты немесе үдеуді өлшесек те, тербелістің пішіні мен периоды бірдей болып қалады. Амплитудасы мен фазасы ғана өзгереді. Қазіргі аспаптар әдетте үдеуді акселерометрмен өлшейді, ал жылдамдық пен ығысуды интегралдау арқылы алады.

Шама	SI бірліктері	Дюймдік бірліктер	Қайда қолданылады
Діріл ығысуы (d)	мкм, мм	mil (0,001 дюйм)	Төмен жиіліктер, саңылаулар, құйынды ток датчиктерімен өлшенетін біліктің орын ауыстыруы
Діріл жылдамдығы (v)	мм/с	in/s (дюйм/с)	Машинаның жалпы діріл деңгейі, ISO 10816/20816 нормалары
Діріл үдеуі (a)	м/с²	g, in/s²	Жоғары жиіліктер: домалау мойынтіректері, тісті берілістер

g бірлігі SI жүйесіне кірмейді, бірақ кеңінен қолданылады. Brüel & Kjær екі бірлікті шамамен 10 (9,81) коэффициенті байланыстыратынын, сондықтан ойша шамамен 2 % дәлдікпен аударуға болатынын атап өтеді.

ОКМ, шың және құлаш

Бір дірілді төрт тәсілмен сипаттауға болады:

• Құлаш (peak-to-peak, pk-pk) — минимумнан максимумға дейін. Саңылау немесе бөлшектегі кернеу маңызды болғанда пайдалы: мысалы, білік мойынтіректе қаншалықты «жүретінін» білу үшін.
• Шың (0-peak) — нөлден ең үлкен ауытқу. Қысқа соққыларды көрсетеді, бірақ сигналдың уақыт бойынша тарихы туралы ештеңе айтпайды.
• Орташа түзетілген мән — іс жүзінде маңызы аз.
• ОКМ (RMS) — сигналды уақыт бойынша толық ескереді және діріл энергиясымен, яғни оның бұзу қабілетімен тікелей байланысты. Сондықтан Brüel & Kjær ОКМ-ді амплитуданың ең маңызды өлшемі деп атайды.

Таза синусоида үшін коэффициенттер мынадай:

Неден	ОКМ-ге	Шыңға	Құлашқа
ОКМ	1	× 1,414 (√2)	× 2,828 (2√2)
Шың	× 0,707	1	× 2
Құлаш	× 0,354	× 0,5	1

Соққылары, соғулары және бірнеше жиілігі бар нақты сигналдар үшін бұл коэффициенттер дұрыс емес: шың мен ОКМ-ді бірінен бірін есептемей, өлшеу керек.

Синусоида үшін аудару формулалары

Бір f жиілікте (Гц) шамалар 2πf арқылы байланысқан:

1. Ығысудан жылдамдық: v = 2πf · d
2. Жылдамдықтан үдеу: a = 2πf · v
3. Ығысудан үдеу: a = (2πf)² · d
4. Кері: v = a / (2πf), d = v / (2πf)

Формулалар амплитуданың кез келген бірдей өлшемі үшін дұрыс: кірісте ОКМ болса, шығыста да ОКМ болады. Бірліктерді қадағалаңыз: d метрмен болса, v м/с-пен шығады.

Бірліктерді аудару тұрақтылары:

Аудару	Көбейткіш
g → м/с²	9,80665
in/s → мм/с	25,4
mil → мкм	25,4
айн/мин (CPM) → Гц	÷ 60

Mil — дюймнің мыңнан бір бөлігі және ығысу бірлігі; оның миллиметрмен байланысы жоқ.

Есептеу мысалдары

1-мысал. Жылдамдықтан ығысу мен үдеуге. 1500 айн/мин қозғалтқыш, айналу жиілігі 25 Гц, мойынтіректе осы жиілікте 4,5 мм/с ОКМ.

1. 2πf = 2 × 3,1416 × 25 = 157,1 рад/с.
2. Ығысу: d = 4,5 / 157,1 = 0,0286 мм = 28,6 мкм ОКМ. Құлаш: 28,6 × 2,828 = 81 мкм, немесе 81 / 25,4 = 3,19 mil.
3. Үдеу: a = 0,0045 м/с × 157,1 = 0,707 м/с² ОКМ = 0,072 g ОКМ. Шың: 1,0 м/с² ≈ 0,10 g.
4. Дюйммен: 4,5 / 25,4 = 0,177 in/s ОКМ, шың 0,251 in/s.

2-мысал. Сол жылдамдық 250 Гц-те. 250 Гц жиілікте 4,5 мм/с ОКМ болғанда ығысу 10 есе аз (2,9 мкм ОКМ), ал үдеу 10 есе көп (7,07 м/с² ОКМ, 0,72 g). Жоғары жиіліктегі бірдей жылдамдық ығысуда әрең байқалады, ал үдеуде анық көрінеді.

4,5 мм/с ОКМ, жиілік	Ығысу, құлаш	Үдеу, ОКМ
25 Гц	81 мкм (3,19 mil)	0,707 м/с² (0,072 g)
250 Гц	8,1 мкм (0,32 mil)	7,07 м/с² (0,72 g)

3-мысал. Ығысу құлашынан жылдамдықтың ОКМ-іне. Біліктегі құйынды ток датчигі 50 Гц жиілікте 50 мкм құлаш көрсетеді. Ығысудың ОКМ-і: 50 / 2,828 = 17,7 мкм. Жылдамдық: 0,0177 мм × 2π × 50 = 5,55 мм/с ОКМ. Бірақ бұл біліктің мойынтірек корпусына қатысты жылдамдығы, оны корпусқа арналған нормамен салыстыруға болмайды (төменде қараңыз).

Қашан аударуға болмайды

• Кең жолақтағы жалпы деңгей. Мысалы, 10–1000 Гц жолағында өлшенген мән әртүрлі жиіліктегі құраушылардан тұрады. Әрқайсысын өз 2πf-іне бөлу керек болар еді, сондықтан оны бір формуламен аудару мүмкін емес. Спектрді сызықтар бойынша интегралдау немесе қажетті шаманы бірден өлшеу керек.
• Салыстырмалы және абсолюттік. Құйынды ток датчигі біліктің корпусқа қатысты қозғалысын өлшейді, ал акселерометр мен жылдамдық датчигі корпустың абсолюттік қозғалысын өлшейді. Корпус жылдамдығын ығысуға аударғанмен, білік датчигінің көрсеткішін ала алмайсыз.
• Синусоидалы емес сигнал. 1,414 және 2,828 коэффициенттері соққылы сигналға қолданылмайды.

Қай шаманы таңдау керек

Міндет	Шама	Неге
Машина күйін жалпы бағалау	Діріл жылдамдығының ОКМ-і, мм/с, 10–1000 Гц	Жылдамдық энергиямен байланысты, төмен және жоғары жиіліктер шамамен бірдей ескеріледі; ISO 20816-1 оны негізгі көрсеткіш ретінде алады
Домалау мойынтіректері, тісті берілістер, жоғары жиіліктер	Үдеу, м/с² немесе g	Үдеу жоғары жиіліктерге салмақ береді
Баяу жүрісті машиналар, саңылаулар, сырғанау мойынтіректеріндегі білік	Ығысу, мкм немесе mil	Айтарлықтай ығысулар тек төмен жиіліктерде болады; құйынды ток датчиктері әрқашан ығысу береді

Brüel & Kjær мұны былай түсіндіреді: ығысу төмен жиілікті құраушыларға, үдеу жоғары жиілікті құраушыларға көбірек салмақ береді. Механизмдер дірілінің энергиясы негізінен 10–1000 Гц диапазонында жатады, бірақ қызықты құраушылар 10 кГц-ке дейін де кездеседі, сондықтан спектрлік талдау үшін әдетте жылдамдықты немесе үдеуді алады: олардың спектрі тегісірек және аспаптың динамикалық диапазоны жақсырақ пайдаланылады.

Emerson деректері бойынша сырғанау мойынтіректерінде біліктің дірілін құйынды ток датчиктерімен өлшеп, ығысу құлашымен өрнектейді, ал біліктің осьтік жағдайы әдетте 0-шың түрінде беріледі. Электродинамикалық (сейсмикалық) жылдамдық датчигі шамамен 4-тен 1000 Гц-ке дейін жарамды: 4 Гц-тен төмен масса датчик корпусымен бірге қозғалады. Пьезоэлектрлік жылдамдық датчиктерінде әдетте алғашқы 2–3 Гц-ті кесетін жоғары жиілік сүзгісі болады, себебі интегралдау ең төменгі жиіліктерде амплитуданы асырып көрсетеді.

Қозғалтқыштар мен сорғыларға арналған діріл аймақтарының нормалары «ISO 10816-3 бойынша электр қозғалтқышының діріл нормалары» мақаласында, ал қай датчик нені өлшейтіні «Діріл датчигін қалай таңдау керек» мақаласында жинақталған.

Жиі кездесетін қателер

1. Амплитуда түрі көрсетілмеген. ОКМ немесе шың ретіндегі «3 мм/с» 1,414 есе ерекшеленеді. Түрін де, жиілік жолағын да жазыңыз.
2. Жалпы деңгейді бір жиілік бойынша аудару. Ешқандай мағынасы жоқ сан шығады.
3. mil мен мм шатастырылған. 3 mil — бұл 76 мкм, 3 мм емес.
4. g-ді м/с² ретінде аударусыз пайдалану. Айырмашылық 10 есеге жуық.
5. Біліктің ығысу құлашын корпус жылдамдығының ОКМ нормасымен салыстыру. Бұл әртүрлі шамалар және әртүрлі өлшеу нүктелері.

Немен өлшеу керек

Өндірушінің деректер парағы бойынша Bently Nevada vb7 тасымалы анализаторы үдеуді g немесе м/с²-пен, жылдамдықты in/s немесе мм/с-пен, ығысуды mil, мм немесе мкм-мен көрсетеді, ал амплитуданы 0-шың, құлаш немесе ОКМ түрінде береді, сондықтан қолмен аударудың қажеті жоқ. Сырғанау мойынтіректеріндегі біліктің дірілі мен жағдайы үшін — 3300 XL құйынды ток жүйесі. Қарапайым виброметр мен анализатордың айырмашылығы «Виброметр немесе виброанализатор» мақаласында талданған. KEG TRK Қазақстанда Bently Nevada жабдығын жеткізеді. Бағасы сұраныс бойынша.

Дереккөздер

• Brüel & Kjær. Measuring Vibration (BR 0094).
• Emerson. Measurement Types: Online Machinery Monitoring.
• Sensemore. Vibration Unit Converter.
• Specto Technology. Machine Vibration Measurements.
• Bently Nevada. vb7 Portable Data Collector, Analyzer and Balancer, datasheet 116M5255 Rev. F.