애플리케이션 노트 | 회전 기계

단일 빔 LDV를 이용한 회전축 진동 분석

단일 빔 Ommatidia Qmini는 물리적 접촉 없이 회전하는 드릴 축의 진동을 측정했습니다. 이 측정 결과는 약 29Hz 부근의 주 작동 속도 응답, 약 21Hz 부근의 보조 구성 요소, 그리고 엔지니어가 회전 시스템의 동작을 정확히 파악하는 데 도움이 되는 고조파 콘텐츠를 보여줍니다.

~21 HzFFT에서 보이는 2차 저주파 구성 요소
~29 Hz측정된 응답에서 가장 큰 스펙트럼 구성 요소
~95 mm/s시선에 대한 접선 속도 투영으로 인한 평균 오프셋
단일 빔회전하거나 접근하기 어려운 대상에 대한 비접촉식 지점 측정

중요한 이유

회전 부품에 센서를 장착하지 않고 샤프트 진동 측정

이것이 바로 레이저 도플러 진동 측정이 유용한 이유입니다. Qmini는 접촉식 센서 사용이 불가능하거나 응답을 변화시킬 수 있는 상황에서 광학적으로 속도를 포착합니다. 샤프트, 스핀들, 커플링, 고온 표면, 전원이 공급되는 장비, 그리고 테스트 중에 접촉해서는 안 되는 기타 대상에 사용하십시오.

비접촉

테스트 대상 변경 없음

레이저는 회전 부품에 센서 질량 부하, 접착제 준비 또는 케이블 연결 없이 속도를 읽습니다.

더 빠른 진단

단일 작동 속도 피크 이상 확인

측정은 주 응답, 그 고조파, 그리고 단순 회전과 비선형 동작을 분리하는 데 도움이 되는 혼합 주파수 항을 보여줍니다.

사용 사례

회전 기계 문제 해결에 적합

접근이 제한되거나 접촉 감지가 바람직하지 않은 샤프트, 베어링, 커플링, 소형 모터 및 기타 구성 요소에 대한 특정 검사에 사용하십시오.

측정 설정

Ommatidia Qmini로 측정한 가정용 드릴 축

Ommatidia Qmini는 회전하는 축의 한 지점을 관찰하여 표준 진동 분석 워크플로에 즉시 사용할 수 있는 데이터를 캡처합니다. 이는 집중된 비접촉 측정이 어떻게 접근하기 어려운 대상을 명확한 진단 신호로 변환할 수 있는지 보여줍니다.

신호 경로

1

빔 조준

응답을 가장 쉽게 해석할 수 있는 회전 축의 시선에 맞춥니다.

2

속도 판독

진동과 회전 기하학에 의해 도입된 시선 바이어스를 포함하여 시간 추적을 캡처합니다.

3

FFT로 변환

추적을 진단하기 더 쉬운 스펙트럼 피크, 고조파 및 혼합 주파수 콘텐츠로 변환합니다.

4

메커니즘 해석

주파수 구조를 사용하여 기본 작동 속도 동작을 불균형, 정렬 불량, 클리어런스, 선회 또는 기타 비선형 효과와 분리합니다.

대상가정용 전동 드릴의 회전 축.
장비물리적 접촉 없이 지점 속도 측정을 위한 Ommatidia Qmini 단일 빔 LDV.
데이터 제품시간 영역 속도 추적 및 FFT 진동 스펙트럼.
워크플로 적합성더 광범위한 회전 기계 조사로 확장될 수 있는 특정 지점 진단.
드릴 비트 측정 설정에서 Qmini를 관찰하는 확대 이미지
드릴 비트 측정 설정에 정렬된 Qmini의 확대 이미지.

측정 결과

시간 추적은 도플러 오프셋을 보여주고, FFT는 기계 서명을 보여줍니다.

10초 간격 동안 측정된 속도는 0 주변에서 진동하는 대신 양의 평균값에 가깝게 유지됩니다. 이 오프셋은 측정 기하학에서 비롯됩니다. 빔은 원하는 진동 운동과 축의 접선 속도의 투영된 구성 요소를 포착합니다. 이 바이어스가 이해되면 나머지 진동 콘텐츠는 샤프트 진동 자체로 읽을 수 있습니다. 스펙트럼 분석에 덜 익숙한 독자를 위해, 이는 일반적으로 FFT와 관련된 것과 동일한 유형의 주파수 분해입니다.

회전 축 측정에서 얻은 속도 추적 및 FFT 스펙트럼
속도 추적 및 FFT는 지배적인 응답, 보조 구성 요소 및 고차 스펙트럼 콘텐츠를 보여줍니다.

측정 판독

이 플롯은 양의 도플러 오프셋을 가진 시간 영역 추적, 약 29Hz 부근의 지배적인 피크, 약 21Hz 부근의 2차 구성 요소, 그리고 비선형 회전 시스템 동작을 나타내는 고조파-조합 패턴을 보여줍니다.

지배적인 피크

약 21Hz와 29Hz에서 두 가지 주요 구성 요소가 나타나며, 29Hz 피크가 더 큰 진폭을 보입니다.

고조파

지배적인 주파수의 정수배가 보이며, 2f2, 3f2, 4f2, 5f2를 포함하고, f1의 약한 고조파도 존재합니다.

조합 항

f2 마이너스 f1, f2 플러스 f1과 같은 혼합 구성 요소 및 고차 조합은 단일의 깨끗한 톤이 아닌 기계 시스템 내부의 상호 작용을 나타냅니다.

기하학적 구조

시간 추적에 양의 오프셋이 있는 이유

레이저 빔이 국부 샤프트 반경과 완벽하게 정렬되지 않으면, 시선은 진동 속도와 접선 표면 속도의 투영을 모두 포함합니다. 간결하게 표현하면 측정값은 vLDV = vvib + vtan cos(theta)로 쓸 수 있습니다. 이 접선 항은 여기에서 거의 일정하게 유지되며 시간 추적에서 도플러 바이어스로 나타납니다.

접선 속도 투영 및 시선 측정을 보여주는 회전 축 LDV 기하학
시선(Line of sight)은 접선 표면 속도의 투영된 공유분을 포착하여 LDV 추적에서 일정한 오프셋을 생성합니다.

해석

스펙트럼은 단순한 작동 속도 톤 이상을 보여줍니다.

고조파와 주파수의 합 및 차는 주기적 소스 간의 상호 작용을 나타냅니다. 이를 사용하여 불균형, 정렬 불량, 클리어런스 또는 2차 회전 역학 등 다음 검사 대상을 집중적으로 파악하십시오.

가능한 메커니즘 중요성 스펙트럼 단서
샤프트 불균형 1회전당 응답을 생성하며 종종 기준 기계 서명을 설정합니다. 강한 저차 회전 관련 피크.
정렬 불량 또는 기하학적 비대칭 2차 고조파를 증폭시키고 응답을 단순한 정현파에서 벗어나게 왜곡할 수 있습니다. 두드러진 2f2 콘텐츠.
베어링 클리어런스 또는 간헐적 접촉 비선형 접촉 동작을 도입하고 고조파 계열을 확장합니다. 다중 고조파 및 혼합 주파수 항.
선회, 세차 운동 또는 2차 회전 역학 주 회전 구성 요소와 같지는 않지만 그 근처에 있는 추가 저주파 피크를 설명할 수 있습니다. 약 21Hz 주변의 2차 구성 요소.
구조적 또는 구동계 비선형성 주기적인 소스를 혼합하고 대수적 조합을 생성합니다. f1 플러스 또는 마이너스 f2 및 고차 혼합 항.

구조적 공진 및 구동계 상호 작용에서 회전 고정 효과를 분리하려면 서로 다른 작동 속도에서 측정을 반복하십시오.

측정 고려 사항

결과를 해석하기 전에 측정 기하학적 구조를 설정하십시오.

1

투영의 중요성

측정된 속도는 레이저 빔에 투영된 운동의 구성 요소이므로, 정렬이 판독값을 변경합니다.

2

표면 광학도 중요합니다.

스펙클, 반사율 및 스팟 배치는 회전하는 원통형 표면의 진폭 안정성과 스펙트럼 명확성에 영향을 미칩니다. SpeckleGuard가 노이즈를 최소화하는 방법을 확인해 보십시오.

3

하나의 빔은 하나의 구성 요소입니다.

단일 빔 설정 자체로는 방사형, 접선형 및 축 방향 운동을 분리할 수 없습니다. 전체 벡터 재구성을 위해서는 여러 개의 동기화된 시야가 필요합니다.

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제품 적합성

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