Měřené objekty, přístroje a snímače

 

 

A) Tématem je ukázkové měření a analýzy vlastní frekvencí a frekvencí buzeného kmitání na vetknutého nosíku (viz obr. 1 až 5) včetně vysvětlujících

     ukázek jejich měřicích principů a systémů.

 

 

Obr. 1 - Zkušební sestava pro analýzu vlastních kmitů

 

 

Obr. 2 - Zkušební sestava pro analýzu  buzeného kmitání

 

 

Kmitavý pohyb

Jde o takový pohyb, kdy se těleso pohybuje po úsečce nebo kruhovém oblouku kolem rovnovážné polohy. Jestliže rovnovážnou polohou prochází v pravidelných časových intervalech, koná periodický kmitavý pohyb. Takový pohyb vykonává např. těleso zavěšené na pružině, písty v motoru apod.

 

Nejjednodušší kmitavý pohyb je harmonický pohyb. Je to takový pohyb, kdy je okamžitá výchylka z rovnovážné polohy závislá na funkci sinus. Grafem výchylky harmonického pohybu v závislosti na čase je sinusoida.

 

Zařízení, které kmitá bez vnějšího působení je mechanický oscilátor. Mechanický oscilátor může být závaží zavěšené na pružině, ustalující se hladina.

 

PŘEMĚNY MECHANICKÉ ENERGIE V OSCILÁTORU

K uvedení mechanického oscilátoru do pohybu jej musíme vychýlit z rovnovážné polohy silou. O stejnou hodnotu se zvýší potenciální energie pružnosti oscilátoru, při uvolnění se přeměňuje na kinetickou.

Kmitání, u kterého se zmenšuje amplituda, se nazývá tlumené kmitání. Na míru tlumení má vliv prostředí. Při kmitání ve vzduchu (viz obr. 2) se amplituda výchylky zmenšuje velmi pomalu, ve vodě (viz obr. 3) rychleji. Vlastní kmitání je vždy tlumené - dochází ke ztrátám (přeměny mechanické energie oscilátoru na jiné formy)

                                              

Obr.3 Tlumené kmitání ve vzduchu                Obr.4 Tlumené kmitání ve vodě

BUZENÉ (NUCENÉ) KMITÁNÍ
Netlumené harmonické kmitání vznikne tehdy, pokud jsou ztráty energie nahrazovány v průběhu celé periody působením vnější síly (přes vazbu), která se mění harmonicky.  Při nuceném kmitání kmitá oscilátor s frekvencí vnější síly, která nezávisí na vlastnostech kmitajícího objektu. Nucené kmitání je netlumené.

Když se frekvence nutící síly přiblíží vlastní frekvenci oscilátoru, velmi se zvětší amplituda kmitů. Je-li frekvence síly vyvolávající nucené kmitání rovna vlastní frekvenci oscilátoru, je amplituda výchylky největší. Maximum je tím ostřejší, čím méně se tlumí vlastní kmity. Jev se nazývá rezonance a graf závislosti amplitudy nucených kmitů (viz obr.4) na frekvenci nutících kmitů je rezonanční křivka.Význam rezonance spočívá v tom, že umožňuje rezonanční zesílení kmitů. Malou, periodicky působící sílou v rezonanční oblasti, lze vybudit kmitání o značné amplitudě výchylky.

 Obr.5 Rezonanční křivka

Rezonance je využita např. u hudebních nástrojů, houpačky, kyvadla hodin apod.

 

 

B) Tématem je ukázkové měření vibračního diagnostikování stavu ložisek na automobilové převodovce (viz obr. 1) včetně vysvětlujících ukázek

     jejich měřicích principů a systémů.

 

 

Obr. 1 - Měřicí přístroj a testovaná ložiska v převodové ústrojí

 

Obecná diagnostika ložisek a zařízení

Selhání ložisek je stav, jemuž se nelze v praxi vyhnout. Může ho způsobit technická chyba nebo vyčerpání životnosti materiálu. Každý havarijní případ sebou nese riziko poškození souvisejících dílů. Poškozené díly pak znamenají zbytečné náklady. Aby bylo možno zabránit poškození strojů způsobené neočekávanou havárií ložisek, je nutné sledovat stav uložení. Protože zjištění stavu ložisek mechanickou cestou, tedy rozebrání a vizuální kontrola, je téměř nereálné, byly vyvinuty elektronické přístroje, které dokáží naměřit takové hodnoty podle nichž je možné stav stroje zjistit bez potřeby demontáže. Lze jimi měřit teplotu, vibrace, znečištění olejových náplní i provádět poslechovou kontrolu. Taková měření nesou souborný název "Condition monitoring". U nás se vžil spíše pojem "Diagnostika provozu strojů a zařízení".

 

Vibrační diagnostika měření ložisek

Technická diagnostika - vibrační diagnostika - má za úkol zjišťovat na základě technického měření a analýzou frekvenčních spekter FFT stav rotujících strojních zařízení. Analýzou frekvenčních spekter FFT je možné zjišťovat nízkofrekvenční dynamické stavy jako nevyváženost, nesouosost, mechanické uvolnění apod., dále stav ozubení převodovek a v neposlední řadě stav valivých ložisek.

Tato technická měření mohou sloužit i jako podklad o stavu provozovaného strojního zařízení podle normy ISO 10816 a slouží jako podklad při provádění údržby a rektifikacích na strojních zařízeních. Vhodné diagnostické Interval diagnostického kontrolního měření je závislý na druhu a použití strojního zařízení. Pro určení reziduální doby technického života strojního zařízení jsou výrobcem udány  doporučená periodiká měření v hodinách Př. Doporučená preventivní kontrola po 20 - 30 tis. hodinách provozu.

Na základě vyhodnocení výsledků měření je vypracována zpráva, ve které je doporučen další postup pro provoz diagnostikovaného strojního zařízení..

Příklady měřicích míst  (označena číselně 1 až 6) a jejich umístění na strojním zařízení
Měřící body

 


 

 

 

 

 

 

Poděkování:  Investice do rozvoje vzdělávání. Tento výukový text je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0206  „Inovace výuky podpořená praxí“.

 

         Zpět na hlavní stránku   ׀   Zpět na seznam praktických cvičení  ׀ Vlastní frekvence a buzené kmitání nosníku   ׀  Nakreslení blokového schématu měření

 

 

 

 

      Katedra konstruování strojů - JF - Předmět Měřící Technika (KKS/MT)
Copyright © 2014   ZČU v Plzni - Fakulta strojní, Katedra konstruování strojů. Všechna práva vyhrazena.
Poslední aktualizace: 08. 06. 2014