Upload
others
View
21
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Ispitivanje proizvodaMjerenje vibracija – modalna analizadoc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>
Ispitivanje proizvoda
Mjerenje vibracija
Izbor tipa analize Modalna analiza Koraci modalne analize Vrste pobude
Mjerenje vibracija - modalna analiza 2/30
Vrste pobude Curve fitting Senzori Interpretacija
rezultatamjerenja
Ispitivanje proizvoda
Izbor tipa analize
Analiza signala je proces utvrđivanja odziva sistema na nepoznatu pobudu i predstavljanje na način pogodan za interpretaciju
Mjerenje vibracija - modalna analiza 3/30
Analiza sistema obuhvata tehnike za određivanje osobina sistema. To se vrši stimulisanjem sistema mjerljivim silama i proučavanjem osjetljivosti
Osjetljivost je odnos između pobude i odziva
Ispitivanje proizvoda
Izbor tipa analize
Kod linearnih sistema ta osjetljivost je nezavisna i ostaje ista bez obzira da li je sistem izložen pobudi ili nije
Npr. kvalitet HI-FI sistema je njegova
Mjerenje vibracija - modalna analiza 4/30
frekventna karakteristika, bez obzira šta se na njemu reprodukuje
Automobil ima iste rezonantne frekvencije i oblike oscilovanja bez obzira je li parkiran ili vozi 100 km/h
osjetljivost = izlaz / ulaz
Ispitivanje proizvoda
Izbor tipa analize
Analiza signala je mjerenje radnog oblika oscilovanja
Analiza sistema je modalna analiza Cilj mjerenja radnog oblika
Mjerenje vibracija - modalna analiza 5/30
j j j goscilovanja je određivanje dinamičkog ponašanja pod dejstvom opterećenja (prinudne vibracije)
Ispitivanje proizvoda
Modalna analiza
Cilj modalne analize:Konstruisati matematički model vibracionih osobina i ponašanja strukture eksperimentalnim putem
Mjerenje vibracija - modalna analiza 6/30
2
Ispitivanje proizvoda
Modalni parametri
Teoretski Vlastita vrijednost Procentualno
prigušenje
Eksperimentalni Vlastita frekvencija Faktor gubitaka
(prigušenje)
Mjerenje vibracija - modalna analiza 7/30
Vlastiti vektor Oblik oscilovanja
Amplituda Prvi oblik
Drugi oblik
Treći oblik
SIla
Greda
Ispitivanje proizvoda
Najčešće se provodi da bi se smanjio nivo nepoželjnih vibracija
Modeliranje konačnim elementima Da rezonantna frekvencija ne bude
Modalna analiza
Mjerenje vibracija - modalna analiza 8/30
Da rezonantna frekvencija ne bude blizu frekvencije vanjske pobude
Provjera ispitivanjem prototipa Obavezna u avio-industriji Česta u auto-industriji
Ispitivanje proizvoda
Koraci modalne analize
Četiri osnovna koraka modalne analize su: Modeliranje Mjerenje
Mjerenje vibracija - modalna analiza 9/30
Curve fitting Provjera
Ispitivanje proizvoda
Koraci modalne analize
Modeliranje Modeliranje geometrije Definisanje broja stepeni slobode X ili XYZ smjer za svaku tačku
Mjerenje vibracija - modalna analiza 10/30
(maks. 3 pomjeranja i 3 rotacije)
Mjerenje Funkcije frekventnog odziva Pobuda čekićem ili vibratorom Vrednovanje funkcijom koherencije
Ispitivanje proizvoda
Koraci modalne analize
Curve fitting Frekvencija Prigušenje Reziduum
Mjerenje vibracija - modalna analiza 11/30
Provjera MAC (Ortogonalnost oblika oscilovanja) Provjera da li je oblik oscilovanja fizički ili
računski Složenost oblika oscilovanja
Ispitivanje proizvoda
Modalna analiza
Analiza signala Određivanje odziva vibracionog
sistema na nepoznatu pobudnu funkciju
Mjerenje vibracija - modalna analiza 12/30
Autospectrum(Response Y) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 100 200 300 400 500 600 700 800
-60
-40
-20
0
[Hz]
[dB/1,00 m/s²] Autospectrum(Response Y) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 100 200 300 400 500 600 700 800
-60
-40
-20
0
[Hz]
[dB/1,00 m/s²]Time(Response Y) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 100m 200m 300m 400m
-8
-4
0
4
8
[s]
[m/s²] Time(Response Y) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 100m 200m 300m 400m
-8
-4
0
4
8
[s]
[m/s²]
Vrijeme Frekvencija
FFT
3
Ispitivanje proizvoda
Modalna analiza
Analiza sistema: Određivanje osobina sistema neovisno o pobudi
Pobuda sistema
Izlaz
Mjerenje vibracija - modalna analiza 13/30
poznatom silom Mjerenje izlaza
(odziva) Uspostavljanje relacije
između ulaza i izlaza
Ulaz
Ispitivanje proizvoda
Modalna analiza
Funkcija frekventnog odziva
OutputVremenski
domenFrekventni domen
Time(Response) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-80
-40
0
40
80
[s]
[m/s²] Time(Response) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-80
-40
0
40
80
[s]
[m/s²]
FFT
Mjerenje vibracija - modalna analiza 14/30
Input
Frequency Response H1(Response,Excitation) - Input (Magnitude)Working : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
100m
10
[Hz]
[(m/s²)/N]Frequency Response H1(Response,Excitation) - Input (Magnitude)Working : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
100m
10
[Hz]
[(m/s²)/N]
Autospectrum(Excitation) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
100u
1m
10m
100m
1
[Hz]
[N] Autospectrum(Excitation) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
100u
1m
10m
100m
1
[Hz]
[N]
Autospectrum(Response) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
1m
10m
100m
1
10
[Hz]
[m/s²] Autospectrum(Response) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 200 400 600 800 1k 1,2k 1,4k 1,6k
1m
10m
100m
1
10
[Hz]
[m/s²]
Time(Excitation) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-200
-100
0
100
200
[s]
[N] Time(Excitation) - InputWorking : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-200
-100
0
100
200
[s]
[N]
FFT
Impulse Response h1(Response,Excitation) - Input (Real Part)Working : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-2k
-1k
0
1k
2k
[s]
[(m/s²)/N/s]Impulse Response h1(Response,Excitation) - Input (Real Part)Working : Input : Input : FFT Analyzer
0 40m 80m 120m 160m 200m 240m
-2k
-1k
0
1k
2k
[s]
[(m/s²)/N/s]
InverznaFFT
PobudaOdziv
SilaKretanje
UlazIzlaz
H() = = =
Funkcijafrekventnog
odziva
Funkcijaodziva
na impuls
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Pobuda čekićem Udarci na
više mjesta Koristi se kod
In
Mjerenje vibracija - modalna analiza 15/30
malih homogenih struktura
Brza polireferentna tehnika Brza metoda – nema potrebe za
prišvršćivanjem
Out
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Pobuda vibratorima Višekanalni odziv
ili se pomjeraju tačke odziva
Out
Mjerenje vibracija - modalna analiza 16/30
Koristi se kodvećih i složenih struktura
Mogući različiti pobudni signali Instalacija dugo traje
In
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Elektromagnetni vibratori
Elektrohidraulički vibratori
Mjerenje vibracija - modalna analiza 17/30
Ekscentrične rotirajuće mase
Druge vrste pobuda
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Stolovi i stalciza pobudu vibracija
Mjerenje vibracija - modalna analiza 18/30
4
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Udarni čekić sa senzorom za silu
Mjerenje vibracija - modalna analiza 19/30
Prilikom izbora mjesta na koje se udara čekićem, treba paziti da to ne budu modalni čvorovi
Ispitivanje proizvoda
Vrste pobude
Mjerenje vibracija - modalna analiza 20/30
Ispitivanje proizvoda
Curve fitting
Alat za transformaciju iz frekventnog u modalni domen procjenom modalnih parametara
Najčešće zasnovano na metodi
Mjerenje vibracija - modalna analiza 21/30
najmanjih kvadrata Analitički proces za određivanje
matematičkih parametara koji daju najbližu aproksimaciju izmjerenih podataka
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Akcelerometri služe za mjerenje ubrzanja
Piezoelektrični akcelerometar Nema pokretnih dijelova
Mjerenje vibracija - modalna analiza 22/30
p j Manja preciznost kod niskih frekvencija Osjetljivi na visoke temperature Dva glavna tipa senzora brzine : Piezoelektrični Sa pokretnim kalemom
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Debalans Najčešći problem Centrifugalna sila Primjer: debalans
Mjerenje vibracija - modalna analiza 23/30
Primjer: debalansu jednoj ravni
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Primjer: debalansu dvije ravni
Značajan fazni pomak između
Mjerenje vibracija - modalna analiza 24/30
signala sa dva ležaja
5
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Ugaona nesaosnost
Mjerenje vibracija - modalna analiza 25/30
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Ofset nesaosnost
Mjerenje vibracija - modalna analiza 26/30
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Oštećenje ležaja
Mjerenje vibracija - modalna analiza 27/30
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Iskrivljeno vratilo
Mjerenje vibracija - modalna analiza 28/30
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Olabavljeno postolje ležaja
Mjerenje vibracija - modalna analiza 29/30
Ispitivanje proizvoda
Interpretacija rezultata
Istrošen klizni ležaj
Mjerenje vibracija - modalna analiza 30/30