MASURAREA ELECTRICA A MARIMILOR NEELECTRICE MASURAREA VIBRATIILOR ELEMENTE

MASURAREA ELECTRICA A MARIMILOR NEELECTRICE MASURAREA VIBRATIILOR ELEMENTE DE VIBROMETRIE CURS 4

VIBRATII, OSCILATII SI UNDE � Vibraţiile sunt fenomene dinamice care iau naştere în medii elastice sau cvasielastice, datorită unei excitaţii locale, care se manifestă prin propagarea acesteia în interiorul mediului sub forma unor oscilaţii (unde) elastice. � Oscilaţia reprezintă fenomenul în cursul căruia se transformă periodic, revesibil sau parţial reversibil, o energie dintro formă în alta. � Unda este rezultatul propagării oscilaţilor într-un mediu elastic, adică evoluţia în timp şi repartiţia în spaţiu a mărimilor ce caracterizează oscilaţia. Sisteme oscilante: a) cu un grad de libertate; b) cu două grade de libertate; c) translaţie pe orizontală; d) translaţie pe verticală; e) torsiune.

MĂRIMILE CARACTERISTICE ŞI UNITĂŢILE DE MĂSURĂ SPECIFICE VIBRAŢIILOR Legea de mişcare a masei m este dată de ecuaţia: - forţa rezistentă (vâscoasă) - [N] - In cazul vibraţiilor de torsiune la care deplasarea liniară x este înlocuită cu unghiul de rotaţie : - Forţa de inerţie - [N] - k - cuplul forţelor elastice - [N∙m] Viteza unghiulara [rad/s] - cuplul forţelor de inerţie → [N∙m] M - cuplul activ - [N m]; J - moment de inerţie a discului [Kg m 2] m - masă în mişcare - [Kg] c - coeficient de amortizare - [N ∙ S/m] k - coeficient de rigiditate (constanta elastică)- [N∕m] F - forţa externă (de excitaţie)- [N] y - deplasare liniară - [m] φ - deplasare unghiulară - [rad] Acceleratia unghiulara [rad/s 2] Ky = forta elastica (k= constanta elastica) = forta rezistenta (c=constanta de amortizare) = forta de inertie (m=constanta de masa) Pentru o vibraţie sinusoidală ecuaţia ce descrie mişcarea punctului material este:

UTILIZAREA INFORMATIEI PRIVIND COMPONENTELE VIBRATIEI Amplitudinea vibraţiei dă informaţii asupra jocurilor (radiale, axiale) existente în maşini în special asupra jocurilor din piesele care vibrează (jocuri în lagăre, articulaţii etc). Traductoarele de deplasare sunt preferate numai pentru măsurarea amplitudinilor mari specifice vibraţiilor de joasă frecvenţă. Acceleraţia vibraţiei dă informaţii asupra forţelor care solicită maşina (instalaţia) sau materialul. Măsurarea acceleraţiilor se face în special atunci când este necesară evidenţierea vibraţiilor de înaltă frecvenţă. Viteza este factorul fizic de care depinde zgomotul produs de mediul care vibrează şi se măsoară cu traductoare de presiune acustică. PRINCIPIILE REALIZARII TRADUCTOARELOR DE VIBRATII La apariţia deplasării x(t) a carcasei (fixată rigid pe suportul ale cărui caracteristici vibratorii doresc a fi analizate) generată de forţa de inerţie F aplicată corpului mobil de masă m, aceasta se va deplasa pe o direcţie y paralelă cu axa x, după o lege exprimată prin ecuaţia: ELEMENT SENSIBIL LA VIBRATII (ESV) a) se consideră m –masa seismica – foarte mare, c şi k fiind neglijabile (amortizare şi resort slab). În aceste condiţii ecuaţia de mai sus devine: MASURAREA AMPLITUDINII VIBRATIEI b) Amortizarea este puternică (c - foarte mare), m şi k fiind neglijabile. În această situaţie ecuaţia de mai sus devine: MASURAREA VITEZEI VIBRATIEI -VIBROMETRU c) Resortul este foarte rigid (k - foarte mare), iar m şi c fiind neglijabile. MASURAREA ACCELERATIEI -ACCELEROMETRU y=x

TIPURI DE ELEMENTE VIBRATII (ESV) SENSIBILE Convertor intermediar rezistiv tensometric LA Convertor intermediar capacitiv CONVERTOARE INTERMEDIARE INDUCTIVE: a) – cu miez mobil; b) – cu întrefier variabil ADAPTOARE PENTRU SENZORI DE VIBRATII

MONTAREA ACCELEROMETRULUI

INSTRUMENTE DE MĂSURARE A VIBRAŢIILOR

SENZORI PENTRU MASURA VIBRATIILOR-EFECTUL PIEZOELECTRIC Adaptoarele pentru traductoarele de vibraţii se diferenţiază în funcţie de tipul convertorului intermediar, în adaptoare pentru convertoare parametrice şi adaptoare pentru convertoare generatoare. Adaptorul pentru elemente sensibile parametrice conţine o schemă de măsurare de tip Wheatstone, dacă ES sunt rezistive (mărci tensometrice, mărci piezorezistive etc. ) sau o schemă de tip punte Wien, Maxwell, dacă elementele sensibile sunt inductive sau capacitive. Tensiunile de dezechilibru din punte sunt amplificate şi prelucrate ulterior în scopul obţinerii semnalelor unificate. Adaptoarele pentru convertoare intermediare generatoare (piezoelectrice) conţin preamplificatoare pentru a transforma impedanţa de ieşire (de valoare mare) a convertorului intermediar într-o impedanţă mai mică, convenabilă operaţiei de măsurare, cât şi pentru a amplifica semnalul de nivel mic generat de către detectorul piezoelectric

CUANTIFICAREA NIVELULUI VIBRAŢIEI Amplitudinea vibraţiei, este parametrul care descrie intensitatea vibraţiei, şi poate fi cuantificat în diverse moduri: � Valoarea vârf-vârf este valoarea care indică extensia maximă a formei de undă, o cantitate necesară când, de exemplu, deplasările unor părţi componente ale maşinii în momentul vibraţiei pot lua valori critice corespunzătoare unor tensiuni sau deplasări maxime admise. � Valoarea vârf este în particular folosită în cazul mişcărilor cu o durată relativ scurtă în timp, cum ar fi cazul şocurilor. Dar, aşa cum se poate observa şi din grafic, valoarea vârf este cea care arată nivelul maxim atins, fără a ţine cont de evoluţia în timp a semnalului vibrator. � Spre deosebire de cea anterioară, valoarea medie ia în considerare evoluţia în timp a vibraţiei. Cu toate acestea ea nu prezintă interes practic deoarece nu există nici o legătură directă între ea şi vreo cantitate fizică folositoare. � Valoarea RMS este cea mai relevantă măsură a amplitudinii vibraţiei pentru că ia în considerare atât variaţia în timp a acesteia, dar, în acelaşi timp, este şi direct legată de energia distructivă a ei:

CUM FOLOSIM REZULTATELE MĂSURĂRII VIBRAŢIEI? � Dacă dorim să facem o inspecţie rapidă a stării de funcţiune a unei maşini, pe un domeniu larg de frecvenţe, se recomandă măsurarea nivelului global RMS şi compararea lui cu valorile publicate în standarde sub formă de tabele sau diagrame. � Dacă dorim însă să facem o vibrodiagnoză a unei maşini, atunci trebuie făcută o analiză în frecvenţă detaliată, pentru a pune în corespondenţă frecvenţele corespunzătoare amplitudinilor relativ mari din spectru, cu frecvenţele unor forţe excitatoare din interiorul sau exteriorul maşinii. Amplitudinea vitezei [μm/s] Aprecierea 0 - 127 Extrem de liniştit 127 - 254 Foarte liniştit 254 - 508 Liniştit 508 - 1016 Foarte bun 1016 - 2032 Bun 2032 - 4064 Acceptabil 4064 - 8128 Slab 8128 - 16256 Necorespunzător 16256 -. . . Periculos

CIRCUITUL ACCELEROMETRU ADXL 202/210