Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вибродиагностика электрических машин

Вибродиагностика электрических машин

Автор admin в 6 февраля, 2017 . Опубликовано Pages

Вибродиагностика электрических машин проводится в качестве первичной диагностики работающего оборудования в режиме онлайн. Как правило, после выявления характерных признаков дефектов применяются специализированные и более точные методы диагностики электрических машин (асинхронных, синхронных и машин постоянного тока). Обычно диагностика электродвигателей проводится специалистами компании «БАЛТЕХ» с помощью анализаторов вибрации BALTECH VP-3470-Ex или продвинутого анализатора CSI 2140 с программным обеспечением MotorView.

  1. Выбор точек и направлений измерений

В данной статье мы рассматриваем дефекты электромагнитного и электродинамического происхождения, которые могут быть обнаружены датчиком, установленным на опорном подшипнике электрической машины. Другие дефекты, обнаруживаемые установкой датчика в других местах, мы здесь не рассматриваем, как и не рассматриваем дефекты механического происхождения (дисбаланс, несоосность, дефекты подшипников и т.д.). Измерения проводятся в вертикальном, поперечном и осевом направлении на двух опорных подшипниках. Большая достоверность измерений достигается при одновременном измерении сразу шести вибросигналов.

  1. Требования к прибору вибродиагностики электрических машин

Наилучшие результаты вибродиагностики электрических машин достигаются с помощью виброанализаторов, с разрешением, как минимум, 3200 линий, и возможностью регистрации вибросигналов в течение 10-20 секунд (это необходимо для разделения дефектов механической и электромагнитной природы).

  1. Классификация электрических машин

По принципу действия различают:

  • Синхронные электродвигатели и генераторы переменного тока, в которых частота вращения ротора совпадает с частотой вращения электромагнитного поля в зазоре.
  • Асинхронные двигатели переменного тока, в которых частота вращения ротора отстает от частоты вращения статора на величину параметра «скольжение» (см. ниже)
  • Электродвигатели и генераторы постоянного тока.

(В данной статье мы не рассматриваем дефекты машин постоянного тока, так как их дефекты очень сложно поддаются диагностике со спектров, полученных при измерениях на опорных подшипниках). Прежде всего, определимся с численным диапазоном частоты вращения ротора F1 и частоты вращения электромагнитного поля статора N: F1=60*f1=3000(об/мин); f1частота сети питания N=F1/p, где p=1,2,3…-число пар полюсов Отсюда максимально возможная частота вращения ротора (при частоте сети 50 Гц) составляет 3000 об/мин, а частота вращения электрического поля в зазоре может принимать значения 3000, 1500, 750…об/мин. В асинхронных машинах ротор отстает от электромагнитного поля на величину «скольжения» s и стандартный ряд частоты вращения ротора асинхронной машины, в зависимости, от числа полюсов, представляется рядом: 2900, 1450, 970 об/мин.

  1. Источники вибрации электрических машин
  • Вибрация, обусловленная магнитострикцией сердечника

Сердечник статора представляет собой пакет из ферромагнитного материала, по которому во время работы машины протекает переменный магнитный поток. Под действием данного потока два раза за период происходит изменение на 180º пространственного положения элементарных намагниченных частиц – доменов. Данный эффект носит название магнитострикции и приводит к небольшому «линейному расширению» материала сердечника. Чем больше величина протекающего магнитного потока, тем больше магнитострикция и соответственно, больше вибрация сердечника. При этом частота данной вибрации никак не связана с частотой вращения ротора и всегда равна удвоенной частоте питающей сети, а именно – 100 Гц.

  • Вибрация, обусловленная электродинамическим взаимодействием проводников

Из школьного курса физики известно, что проводники с током взаимодействуют между собой с силой Ампера, прямо пропорциональной произведению токов и обратно пропорциональной расстоянию между проводниками. Частота вибрации, вызванной силами Ампера, также равна удвоенной частоте питающей сети, а именно – 100 Гц.

  • Вибрация, обусловленная конструктивным исполнением ротора и статора

Обмотки статора и ротора всегда укладываются в пазы и при вращении ротора наблюдается периодическое чередование зубцов и пазов статора и ротора, приводящее к модуляции магнитного потока в зазоре с частотой, определяемой количеством пазов на роторе и статоре. Возникающая зубцово-пазовая гармоника негативно отражается на работе электрической машины и, по возможности, различными конструктивными решениями стараются минимизировать ее влияние. В заключение данного параграфа напомним, что наличие всех трех рассмотренных составляющих вибрации электродинамического происхождения в спектре вибрации электрической машины еще не указывает на наличие дефектов. О наличии дефектов судят по увеличению амплитуды этих электродинамических гармоник по сравнению с неким пороговым уровнем.

  1. Вибродиагностика дефектов электрических машин
  • Вибрация, обусловленная дефектом обмоток статора
    • Диагностические признаки:
      • усиление вибрации на электромагнитной частоте Fэм=100 Гц и появление ее гармоник на частотах 200 и 300 Гц. Кроме того, возможно появление гармоник, кратных 1/2Fэм(см.рис.1)

Рис.1 Спектр вибрации при ослаблении прессовки пакета статора электродвигателя

  • Вибрация, обусловленная эксцентриситетом статора
    • Диагностические признаки:
      • возникновение пульсирующих вибраций, обусловленных периодическим изменением магнитной проводимости воздушного зазора. Частота пульсаций равна удвоенной частоте питающей сети (100 Гц) и совпадает с частотой воздействия электромагнитных сил Fэм (см. рис.2). В высокочастотной части спектра возможно появление гармоник с частотой kFZrt ± 2f1( здесь FZrt— зубцовая частота ротора).

Рис.2 Спектр вибрации при эксцентриситете статора электрической машины

  • Вибрация, обусловленная эксцентриситетом ротора
    • Диагностические признаки:
      • появление боковых гармоник на первой гармонике частоты вращения ротора и электромагнитной частоте (100 Гц) (см. рис.3) Сдвиг этих гармоник друг относительно друга Δf=2Fs*p (p-количество полюсов)

Рис.3 Спектр вибрации при эксцентриситете ротора электрической машины

(здесь FS– частота скольжения; FP – частота вращения ротора; FЭМ– электромагнитная частота)

  • Вибрация, обусловленная дефектом осевого монтажа
    • Диагностические признаки:
      • появление значительной осевой вибрации на частоте электромагнитных сил или частоте вращения ротора (см. рис.4)

Рис.4 Спектр вибрации в осевом направлении при дефекте осевого монтажа

  • Вибрация, обусловленная обрывом стержней ротора
    • Диагностические признаки:
      • отгорание стержней приводит к модулированию тягового усилия двигателя, в результате вокруг гармоник частоты вращения ротора наблюдаются боковые гармоники (см. рис. 5). При этом, количество боковых гармоник в 50% случаев соответствует количеству отгоревших стержней.

Рис.5 Спектр вибрации при наличии отгоревших стержней в беличьей клетке ротора

  • Вибрация, обусловленная дефектами зубцово-пазовой структуры
    • Диагностические признаки:
      • в случае множественных магнитных дефектов на роторе и статоре в спектре вибрации будут наблюдаться зубцовые частоты ротора и статора, а также их биения, зашумленные множественными «зеркальными» пиками. Косвенными признаками данного дефекта является сильное падение тягового усилия и большое увеличение потребляемого тока.

Таблица 1. Диагностические признаки электромагнитного и электродинамического происхождения и напряжения питания асинхронных двигателей Как можно видеть из вышеизложенного, частоты вибраций, вызванные различными дефектами электромагнитного и электродинамического происхождения, располагаются в спектрах достаточно близко друг к другу и для четкой их идентификации вибродиагностику электрических машин необходимо проводить с помощью виброанализатора CSI 2140 с как можно большим числом линий – не менее 3200. Что касается диагностики дефектов электрических машин механической природы, то в данном случае не имеет альтернативы по цене/техническим характеристикам/функциональности 2-х канальный виброанализатор BALTECH VP-3470, с помощью которого выявляются не только все дефекты механического происхождения, но и можно провести качественную многоплоскостную балансировку ротора в собственных опорах. Вибродиагностика электрических систем является наиболее сложной для практического освоения и требует обязательного обучения на курсе ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Вибродиагностика электрических машин» в Учебном центре (лицензия №1872 от 06.05.2016) компании «БАЛТЕХ». Записаться на курс вы можете здесь. Если же в вашем парке дорогие и ответственные электрические машины, то доверьте их вибродиагностику, виброналадку и тепловизионное обследование специалистам Отдела Технического Сервиса компании «БАЛТЕХ». Специалисты ОТС компании «БАЛТЕХ» оказывают полный перечень услуг по сервису и техническому обслуживанию любого динамического оборудования (вентиляторов, насосов, электродвигателей, редукторов, компрессоров, электрооборудования и др.) с неизменно высоким качеством и по доступным ценам.

Вибрирует кузов автомобиля: причины и последствия

Данная проблема «подкрадывается» к водителю постепенно. Порой, автомобилисты замечают вибрацию кузова только тогда, когда машина грозит развалиться буквально на глазах. Конечно, доводить состояние автомобиля до дорогостоящего ремонта не хочется никому. Так что вперёд – проводить диагностику. А мы подскажем, на что обратить внимание в первую очередь.

Как определить уровень «нездоровой» вибрации автомобиля?

Начнём с того, что небольшая, так называемая рабочая, вибрация присутствует у любого автомобиля, даже выпущенного несколько часов назад с ленты конвейера. Это нормальное явление, так как движущие механизмы машины в момент поездки соприкасаются с другими деталями, создавая тем самым разнонаправленные воздушные потоки, которые и ощущаются водителем. Другое дело, когда подобная вибрация превышает привычный допустимый порог. И тогда она уже свидетельствует об очевидных поломках в автомобиле. Правда понять, когда возникает эта «нездоровая» тряска зачастую не могут даже опытные автомобилисты. Что уж говорить о водителях-новичках. К тому же ещё не изобрели прибор, способный замерить уровень вибрации и подсказать владельцу автомобиля, когда с его «железным конём» что-то не в порядке. Приходится полагаться лишь на личный опыт, ощущения и интуицию.

Безусловно, недавним выпускникам автошкол сделать это намного сложнее, нежели бывалым водителям. Однако, если внимательно присмотреться к деталям, то даже они с легкостью поймут, что уровень вибрации превысил предел. На что обращать внимание?

Во-первых, самое очевидное – проследить за предметами, лежащими на торпеде. Если даже при движении по гладкому асфальту они перемещаются и падают, это верный признак того, что вибрация кузова уже перешла на неприемлемый уровень.

Вторая подсказка – вибрация на рулевом колесе. Она намного ощутимее вибрации кузова. Если вы чувствуете колебания руля, отдающие в ладони даже при лёгком касании, значит, пора в автосервис.

Помимо рулевого колеса трястись может даже пол автомобиля, либо другие элементы управления, особенно, когда машина движется на низких оборотах.

Ну и наконец, ещё один лёгкий способ определить, что автомобиль неисправен, – это взглянуть в зеркало заднего вида. Если изображение не в «фокусе», то есть дёргается и расплывается, кузов вашей машины вибрирует слишком сильно.

Как и в случае любой проблемы с износом автомобиля, скорее всего, вибрация с каждым днём будет только усиливаться, поэтому советуем не тянуть с выявлением причины и последующим её устранением. Плюс ко всему постоянные колебания не только вызывают дискомфорт у водителя и пассажиров, но и могут привести к серьёзным поломкам или даже возникновению аварии. Дело в том, что от вибрации в любом узле автомобиля могут самопроизвольно открутиться гайки и болты, а спустя некоторое время в кузове могут даже появиться трещины. Стоит ли доводить машину до такого состояния? Думаем, ответ очевиден для всех.

Читать еще:  Шуруповерт не работает тормоз двигателя

Выясняем детали

Следующим этапом нужно выявить причины повышенной вибрации автомобиля. Сделать это можно в автосервисе. Однако, предварительную диагностику вы можете провести самостоятельно, тогда получится немного сэкономить.

Первым делом попробуйте вспомнить, когда возникла тряска. Возможно, вы совсем недавно ремонтировали двигатель (например, меняли коленчатый вал, который вам почему-то не отбалансировали), а может быть дребезжание появилось после экстренного торможения (перегрелись детали системы)?

Затем определите, в какой момент возникает вибрация – при разгоне, на скорости, при торможении или на холостом ходу. Также следует оценить силу тряски. Всё это может помочь определить причины возникновения вибрации и устранить их.

Виноваты колёса

Пожалуй, самой частой причиной вибрации является разбалансировка колеса. Поэтому поиск неисправностей начинаем именно с неё. Не стоит возмущаться, что вы заезжали на шиномонтаж всего несколько дней назад. Вы наши дороги видели? Неудачная выбоина может поджидать вас сразу после выезда с СТО. А может вам просто попались мастера-халтурщики, некачественно закрепившие балансировочные грузики при настройке.

При этом проблема значительно возрастает с увеличением скорости. Свыше 60 км/ч машину будет так «колбасить», что движение придётся приостановить. Впрочем, вибрация легко устраняется в ближайшем шиномонтаже и, что немаловажно, стоимость ремонта обойдётся вам буквально в несколько сот рублей.

Порой причиной тряски кузова машины становится неравномерное давление в шинах. В этом случае проблема решается совсем просто – доставайте насос и подкачивайте колёса до отметки, установленной автопроизводителем.

Проверяем двигатель

Если автомобиль потряхивает только при разгоне, то причину необходимо искать в работе двигателя. Обычно проблема проявляется в рывках, когда машина начинает набирать скорость. В таком случае, в первую очередь, необходимо обратить внимание на топливную систему. Начнём с самого элементарного – замены топливного и воздушного фильтров. Кстати, они могут засориться не только из-за большого пробега, но и после заливки некачественного топлива. Так что обязательно регулярно проверяйте и меняйте их.

Если с топливной системой всё в порядке, проверьте свечи зажигания и установите новый набор, если старые изношены.

Двигатель также может быть причиной вибраций, возникающих, когда вы останавливаетесь в ожидании зелёного сигнала светофора или прогреваете машину. И виноваты тут сломанные или изношенные опоры силового агрегата, которые не поддерживают мотор должным образом. Из-за этого детонация от двигателя передаётся на кузов.

Следите за коробкой переключения передач

Неполадки в трансмиссии также могут привести к тому, что машину будет потрясывать. Выявить их довольно легко: если коробка механическая, просто выжимаем во время движения сцепление. На «автомате» нужно переключить рычаг в положение «N». Если вибрации пропали, то это дело точно в коробке передач. На АКПП причиной неполадки может оказаться загрязнённый фильтр коробки или недостаточный уровень трансмиссионного масла.

Кроме того, автомобиль будет заметно вибрировать при разгоне, если у вас изношен карданный вал. Наиболее уязвимое место здесь – крестовина. При необходимости замените деталь, иначе это может привести к неисправности всего кардана, что станет предпосылкой выхода из строя автомобиля и тогда уж ценник за автосервис будет очень велик.

Перегретые тормоза

Вибрация кузова автомобиля может возникать или усиливаться также в процессе торможения. И тут, вероятнее всего, вы имеете дело с деформированными тормозными дисками. Вспоминайте, может быть вам недавно приходилось применять экстренное торможение? Когда колодки прижимаются к диску, они выделяют очень много тепла за небольшой промежуток времени. Диски не успевают передавать его окружающей среде и перегреваются. Ну а раскалённый металл изогнуть довольно просто. Так что если вы почувствовали биение педали тормоза, советуем, как можно скорее, заменить тормозные диски, ведь это одна из самых важных систем в транспортом средстве, от исправной работы которой зависит безопасность на дороге.

Мы перечислили лишь самые распространённые причины вибрации кузова автомобиля. Их можно обнаружить самостоятельно, сэкономив на услугах диагностики в автосервисе. Однако, если проблема до сих пор не найдена, не тяните с ней и обратитесь к специалистам. Можно долго терпеть неудобства от тряски машины, которая будет только возрастать, ухудшая состояние транспортного средства. А запущенная проблема легко может стать причиной аварии. Так что будьте серьёзными и ответственными. Удачи на дорогах!

Причины вибрации автомобиля

Любой легковой автомобиль типа седана или универсала, а также грузовое транспортное средство представляют собой сложный механизм, состоящий из огромного количества вращающихся компонентов. В случае износа или повреждения эти компоненты в какой-то момент начинают вращаться недостаточно плавно, что зачастую приводит к появлению вибраций и движению автомобиля рывками.

Вибрации могут ощущаться при следующих обстоятельствах:

  • во время работы двигателя в режиме холостого хода;
  • во время движения;
  • во время ускорения;
  • во время торможения.

Давайте рассмотрим основные причины появления вибраций и выясним, можно ли устранить проблему самостоятельно или же лучше обратиться за помощью к квалифицированному механику.

Вибрации во время работы двигателя в режиме холостого хода

В случае запуска двигателя и его работы на холостом ходу запускаются все движущиеся компоненты, находящиеся внутри и снаружи двигателя. Если вибрации появляются именно на этом этапе, можно сократить список возможных причин и проверить только те, что связаны непосредственно с двигателем. Ниже приведены некоторые из них.

Неудовлетворительное состояние свечей зажигания

Только при условии отличного состояния свечей зажигания происходит своевременное образование искры, необходимой для воспламенения воздушно-топливной смеси, что, по сути, обеспечивает движение автомобиля. Если свечи загрязнены или изношены, они не способны полноценно выполнять свою функцию. Когда это происходит, появляются ощутимые вибрации автомобиля при работе двигателя вхолостую.

После включения передачи также вполне вероятно появление вибраций и снижения мощности двигателя. При этом может включиться индикатор Check engine («Проверьте двигатель»), поскольку неполное сгорание топлива приводит к повышению уровня выбросов. Кроме того, причиной могут стать поврежденные, изношенные или неправильно подсоединенные провода свечей зажигания.

Решение: у современных свечей зажигания очень долгий срок службы, но они все равно не могут работать вечно. Если придерживаться рекомендованных производителем интервалов замены свечей, все будет в порядке, но нелишним будет попросить механика проверить состояние свечей и их проводов. Очистка свечей зажигания способна решить проблему, но новые свечи стоят не так уж и много, поэтому очистка старых свечей даже может обойтись дороже, чем их замена.

Засоренный воздушный фильтр

Для надлежащего сгорания топлива в двигателе обязательно наличие в нем кислорода. В случае засорения воздушного фильтра снижается объем подаваемого в двигатель воздуха. Более того, это может сказаться на количестве поступающего в цилиндры топлива, поскольку расход топлива зависит от количества подаваемого воздуха. Чем меньший объем воздуха, тем меньший объем топлива. В результате автомобиль начинает дергаться по простой причине – из-за недостатка воздушно-топливной смеси в двигателе.

Решение: установка нового воздушного фильтра, который не потребует больших денежных затрат. Процедура замены достаточно проста, но, если вы не уверены, что сможете справиться самостоятельно, обратитесь за помощью к автомеханику.

Засоренный топливный фильтр

Засоренный фильтр ограничивает или полностью блокирует подачу топлива в двигатель, что тоже может привести к тряске двигателя.

Решение: замена топливного фильтра. Не имея опыта работы с топливными магистралями, позвольте сделать это квалифицированному механику. Если замена фильтра не решит проблему, механик проверит топливный насос и топливные форсунки.

Поврежденные вакуумные шланги и их соединения

Конструкция любого двигателя автомобиля предполагает наличие нескольких вакуумных шлангов. В случае разрыва, растрескивания, износа шлангов или ослабления их соединений двигатель может начать вибрировать, глохнуть или в нем могут происходить пропуски зажигания. При этом также может включиться индикатор Check engine («Проверьте двигатель»).

Решение: замена поврежденных шлангов и проверка надежности их соединений. Любой механик с легкостью решит эту проблему.

Неисправный ремень ГРМ

Ремень ГРМ отвечает за надлежащую синхронизацию впускных и выпускных клапанов с движением поршней. Когда все работает надлежащим образом, двигатель работает очень плавно. Изношенный ремень ГРМ может проскальзывать, нарушая точную калибровку. Это может привести не только к вибрированию двигателя, но и к серьезному повреждению его внутренних компонентов (это зависит от конструкции двигателя).

Решение: следует немедленно доставить автомобиль в автомастерскую. Если вы подозреваете, что проблема возникла именно с ремнем ГРМ, можно прибегнуть к буксировке автомобиля. Сначала желательно связаться с механиком по телефону и объяснить ситуацию, чтобы получить от него рекомендации по доставке автомобиля.

Поврежденная опора двигателя

Между двигателем и кузовом автомобиля расположена специальная опора. Этот компонент не только обеспечивает крепление двигателя в автомобиле, но и поглощает вибрации двигателя, тем самым предотвращая их передачу на кузов. Благодаря этому в салоне не ощущается никаких вибраций.

Поврежденная, сломанная или изношенная опора двигателя становится неспособной выполнять эти две основные функции, в результате чего вибрации двигателя явственно ощущаются в салоне. Вибрации на холостом ходу могут быть сильнее, а при выборе передачи парковки или нейтрали могут стать слабее. В крайнем случае двигатель может сорваться с опоры, что чревато самыми серьезными последствиями.

Решение: немедленно доставьте автомобиль в автомастерскую. Эту проблему нужно решать быстро, иначе она может обойтись слишком дорого.

Проблемы, связанные с двигателем, могут возникать и во время движения

Читать еще:  Датчик температуры масла двигателя e39

Вибрирование двигателя может наблюдаться не только во время его работы в режиме холостого хода, но и при управлении автомобилем. На самом деле, вибрации двигателя могут становиться громче и интенсивнее во время ускорения и движения как по улицам города, так и по автомагистрали.

Вибрации во время движения

Дисбаланс колес

Колеса – это самые большие вращающиеся компоненты любого автомобиля. Во время движения транспортного средства шины постоянно контактируют с дорожным покрытием. Это означает, что они попадают в выбоины и трещины, а также наскакивают на камни, обломки и другой мусор, попадающийся на дороге.

Новые шины идеально сбалансированы и беспрепятственно вращаются без каких-либо признаков вибраций. Но по истечении некоторого времени происходит их разбалансировка. Это приводит к вибрациям, которые передаются на рулевое колесо или на кузов автомобиля.

Вибрация от разбалансированных колес обычно ощущается в скоростном диапазоне 80-110 км/ч.

Решение: свяжитесь с механиком или посетите ближайшую шиномонтажную мастерскую, чтобы решить проблему. Эта процедура не займет много времени и не потребует больших денежных затрат, но при условии, что шины не повреждены.

Другие причины вибраций

Низкое давление воздуха в шинах: недостаточное давление воздуха в шинах может стать причиной появления вибраций. Кроме того, низкое давление приводит к преждевременному, неравномерному износу шин и в конечном итоге – к их разрыву.

Решение: прежде всего нужно удостовериться, что шины нормально накачаны. Возможно, дело именно в этом. Желательно всегда иметь в бардачке качественный манометр и регулярно проверять давление воздуха в шинах, чтобы они прослужили максимально долго.

Неравномерный износ шин: в случае нарушения углов установки колес (из-за неровностей дороги) шины изнашиваются неравномерно. Возможно стирание протектора с одной стороны или коробление шины, в результате чего протектор становится рифленым. Со временем возникают вибрации и доносится дорожный шум при ускорении.

Решение: обратитесь к механику с просьбой проверить шины на предмет неравномерного износа. Может понадобиться регулировка углов установки колес или даже замена шин в случае их чрезмерного износа.

Дефект шин: на самом деле, шины могут иметь разные дефекты. Они могут потерять круглую форму, а также возможно отслоение протектора или корда каркаса по окружности. Такие проблемы проявляются обычно при движении с низкой скоростью (25-30 км/ч). Это могут быть производственные дефекты, но чаще всего такое случается вследствие движения по дорогам с плохим покрытием. На боковине или протекторе поврежденной шины можно обнаружить трещины, порезы или выпуклости.

Решение: эту проблему поможет решить квалифицированный механик. Если это производственный дефект, гарантия может покрыть все расходы на замену дефектных шин.

Стертый рисунок протектора: шины имеют минимальный рисунок протектора или его вовсе не осталось. Мало того, что такие шины имеют плохое сцепление с дорогой, низкие характеристики торможения и коэффициент сопротивления боковому уводу, они еще и неконтролируемо скользят по мокрой или заснеженной дороге. А появление вибраций лишний раз напоминает о том, что давно пора решить возникшую проблему.

Решение: приобретение новых шин без промедления.

Поврежденные колесные диски

Иногда проблема заключается не в шинах, а в том, на что они установлены. При попадании колес в большие и глубокие выбоины или в случае наезда на низкий бордюр колесные диски могут деформироваться. В результате сильного удара по колесу повреждается как шина, так и диск. Даже если колесо не имеет видимых повреждений, это не означает, что балансировка не нарушена. Вибрации могут передаваться через рулевое колесо или кузов автомобиля, это зависит от того, какое из колес повреждено.

Решение: проверьте колесные диски, обратившись в автомастерскую. При отсутствии повреждений будет достаточно балансировки, чтобы решить проблему. Если диск погнут, его можно попытаться отремонтировать в специализированной мастерской. Если колесный диск не подлежит ремонту, его придется заменить.

Налипание снега и образование льда

Если автомобиль эксплуатируется в суровых зимних условиях, появление вибраций, особенно во время снегопада или после него, может объясняться образованием льда на колесах. При управлении автомобилем в таких условиях в колесах и вокруг них скапливается снег, лед и жидкая грязь, которая в случае замерзания провоцирует нарушение балансировки колес и шин, что, соответственно, приводит к появлению вибрации.

Решение: если у вас нет возможности припарковать автомобиль в помещении с температурой воздуха выше 0, необходимо заехать на автомойку, чтобы вымыть замерзшую грязь. Это должно решить проблему, по крайней мере, до следующего снегопада.

Вибрации во время ускорения

И здесь могут проявиться проблемы, описанные в пункте, посвященному холостому ходу двигателя. Но есть и некоторые особенности.

Поврежденные приводные валы, карданные шарниры и оси

Источником вибраций, помимо двигателя, колесных дисков и шин, могут быть приводные валы, карданные шарниры и оси, вращающиеся с высокой скоростью. Некоторые или все эти компоненты, в зависимости от компоновки ходовой части, отвечают за передачу крутящего момента от двигателя на колеса.

В таком случае вибрации будут ощущаться именно в процессе ускорения, а не во время движения с постоянной скоростью или работы двигателя в режиме холостого хода.

Решение: обратитесь к механику, чтобы он проверил состояние упомянутых компонентов. Приводные валы могут потребовать балансировки. Что касается шарниров, то эта проблема решается их заменой или смазкой и установкой новых пыльников. Изогнутые оси подлежат замене.

Вибрации во время торможения

Пульсации и вибрации при торможении могут отрицательно сказываться на управляемости автомобиля и характеристиках его торможения. А это уже серьезная проблема, ведь тормозная система – это самая важная система, обеспечивающая безопасность движения. Обращаясь к механику по вопросу неисправности тормозов, будь готовы услышать один из следующих диагнозов.

Изношенные тормозные диски

Тормозные колодки перестают плотно прилегать к поверхности дисков, если последние сильно изношены (в таком случае они начинают вилять) или если они имеют разную толщину. Именно поэтому при задействовании тормозов колодки начинают проскальзывать, в результате чего водитель ощущает пульсацию педали тормоза, а в большинстве случаев еще и биение рулевого колеса.

Решение: тормозные диски подлежат ремонту или замене. Для определения направления работ диски необходимо осмотреть и измерить. Но в большинстве случаев приходится менять диск, который изношен настолько, что вызвал вибрации.

Изношенные тормозные барабаны

Тормозные барабаны, потерявшие круглую форму, могут стать причиной пульсации тормозной педали. Более того, при нажатии педали может доноситься визжащий или скрежещущий звук.

Решение: барабаны подлежат ремонту или замене. Во время проверки механик осматривает барабаны на предмет повреждений, например трещин, задиров или признаков превышения тепловых пределов. Наличие любого повреждения говорит о необходимости установки новых барабанов. В большинстве случаев приходится менять барабан, если он изношен настолько, что вызвал вибрации.

Изношенные колесные подшипники

Подшипники позволяют колесам вращаться, удерживая вес автомобиля. Тормозной диск крепится к ступице колеса с подшипником. Если изношенный колесный подшипник имеет слишком большой зазор, при торможении ощущаются вибрации. Кроме того, это плохо влияет на управляемость автомобиля и четкость его вхождения в поворот.

Решение: замена одного или нескольких изношенных подшипников. Колесный подшипник обычно является неотъемлемой частью ступицы колеса, поэтому его невозможно заменить отдельно. В таком случае нужно менять весь узел ступицы.

Проверка тормозов

Даже при нормальной работе тормозной системы, то есть при отсутствии необычных звуков и пульсаций, ее нужно проверять минимум один раз в год. Частота замены компонентов тормозной системы зависит от стиля вождения и интенсивности использования тормозов.

Фазовый анализ вибрации

Во многих случаях вибродиагностика по спектрам вибрации не помогает точно идентифицировать дефект. И на помощь приходят дополнительные диагностические методы, в том числе и анализ фаз. Небольшая и очень содержательная статья научит Вас эффективно использовать этот инструмент. Уверен, что и для очень опытных вибродиагностов информация покажется интересной.

Введение

Анализ вибрации — это в основном выученный навык. Он основан на 70% опыта и на 30% обучения и самостоятельной работы. Требуются годы, чтобы стать уверенным и компетентным аналитиком вибрации. Если анализ неверен, рекомендации по ремонту также будут неверными. Ни один вибродиагност не хочет ошибиться. В этом деле доверие приобретается небольшими шагами и теряется молниеносно.

Датчик вибрации, установленный на корпусе подшипника и подключенный к анализатору вибрации, предоставляет информацию о времени, частоте и амплитуде в форме сигнала и спектре (рис. 1). Эти данные являются основой для анализа вибрации. Они содержат сведения почти о всех механических и электрических дефектах, присутствующих в оборудовании.


Рис. 1. Временной сигнал и спектр вибрации

Процесс анализа вибрации включает в себя определение уровня вибрации, частот и форм сигнала, сопоставление пиков и форм сигнала с механическими или электрическими компонентами, формирование заключений и, при необходимости, рекомендаций по ремонту.

Все, кто занимается вибродиагностикой, знают, что анализ вибрации не прост и не автоматизирован. Вы когда-нибудь задумывались, почему? Вот несколько причин:

1) Машины имеют множество неисправностей: шаблонные примеры, которые мы изучаем на обучении и о которых читаем в книгах, просто не идентичны реальным данным. Мы изучаем как выглядят механические и электрические неисправности в чистом виде — как будто на машине всегда была только одна проблема, вызывающая вибрацию. Машины обычно имеют более одной вибрационной неисправности. Как минимум, все машины имеют некоторый дисбаланс и расцентровку. Когда возникают другие неисправности, форма волны и спектр очень усложняются и их трудно анализировать. Данные больше не соответствуют шаблонам дефектов, которым мы обучены.

2) Причинно-следственная вибрация: на каждое действие есть реакция. Некоторые из измеряемых нами вибраций являются следствием других проблем. Например, сила, вызванная дисбалансом ротора, может привести к тому, что машина будет выглядеть как расцентрованная, незакрепленная или шумная от трения. Подумайте обо всех деталях, которые трясутся и гремят в вашей машине, когда одна из них выходит из равновесия.

Читать еще:  Ас выключена высокая температура двигателя

3) Многие типы неисправностей имеют схожие черты: поскольку роторы машины вращаются с определенной скоростью, а вибрация является циклической силой, многие механические и электрические неисправности имеют похожие частотные формы, которые затрудняют различение одной неисправности от другой.

Обучение анализу вибрации требует времени. Есть учебные курсы, технические публикации и другие ресурсы, такие как онлайн-ресурсы и коммерческие самообучающиеся материалы, которые могут улучшить навыки анализа и сократить время обучения.

Существует один метод диагностики, который быстро обнаруживает большинство проблем с вибрацией. Это, пожалуй, самый мощный из всех методов диагностики вибрации. Он существует с тех пор, когда анализ вибраций как таковой еще не привлекал большого внимания, и редко можно было найти хорошую информацию по данному вопросу. Что это за способ? Он называется фазовым анализом.

Что такое фаза?

Фаза — это положение вращающейся части в любой момент времени относительно фиксированной точки. Фаза дает нам информацию о направлении вибрации. Настройка двигателя автомобиля с использованием светового индикатора и индуктивного датчика — это применение фазового анализа (рис. 2).


Рис. 2. Настройка двигателя с использованием светового индикатора — это фазовый анализ

Фазовый анализ представляет собой набор измерений фаз, выполненных на машине или конструкции и их оценку для выявления информации об относительном движении между компонентами. В вибрационном анализе фаза измеряется с использованием абсолютных или относительных методов.

Абсолютная фаза измеряется с помощью одного датчика и одного тахометра, направленного в сторону метки на вращающемся валу (Рисунок 3). В каждой точке измерения анализатор рассчитывает время между триггером тахометра и пиковой вибрацией следующего положительного сигнала. Этот временной интервал преобразуется в градусы и отображается как абсолютная фаза (рисунок 4). Фаза может быть измерена с частотой вращения вала или любым целым числом, кратным скорости вращения вала (синхронные частоты). Абсолютная фаза необходима для балансировки ротора.


Рис. 3. Измерение абсолютной фазы


Рис. 4. Абсолютная фаза рассчитывается между сигналом тахометра и формой колебательного сигнала

Относительная фаза измеряется многоканальным виброанализатором с использованием двух или более (аналогичного типа) датчиков вибрации. Анализатор должен иметь возможность измерять межканальную фазу. Один одноосный датчик служит фиксированным эталоном и размещается где-то на машине (обычно на корпусе подшипника). Другой одноосный или трехосный датчик перемещается последовательно ко всем остальным контрольным точкам (Рисунок 5). В каждой контрольной точке анализатор сравнивает формы сигналов между фиксированным датчиком и перемещаемым датчиком. Относительная фаза — это разница во времени между сигналами на определенной частоте, преобразованная в градусы (рисунок 6). Относительная фаза не требует тахометра, поэтому фазу можно измерять на любой частоте.


Рис. 5. Измерение относительной фазы


Рис. 6. Относительная фаза, рассчитанная между двумя колебательными сигналами

Оба типа измерений фазы легко выполнить. Относительная фаза является наиболее удобным способом измерения фазы на машине, потому что машину не нужно останавливать для установки светоотражающей ленты на вал. Фаза может быть измерена на любой частоте. Большинство одноканальных виброанализаторов могут измерять абсолютную фазу. Многоканальные анализаторы вибрации, такие как Pruftechnik VibXpert, показанный на рисунке 7, имеют стандартные функции для измерения как абсолютной, так и относительной фазы.


Рис. 7. Pruftechnik VibXpert 2-канальный виброанализатор

Когда использовать анализ фаз

Каждый нуждается в фазовом анализе. Фазовое обследование следует проводить на проблемных машинах, когда источник вибрации неясен или когда необходимо подтвердить предполагаемые источники вибрации. Фазовое обследование может включать точки, измеряемые только на подшипниковых опорах, или точки на всей машине от фундамента до подшипников. Ниже приведены примеры того, как фаза может помочь проанализировать вибрацию.

Мягкая лапа

Термин «мягкая лапа» используется для описания искривления рамы машины. Это может быть вызвано состоянием, когда опора двигателя, насоса или другого компонента не плоская, прямоугольная и не плотно прилегает к его креплению, или многими другими факторами, такими как ошибки механической обработки, изогнутость или скрученность опор и неплоскостность монтажных поверхностей. Мягкая лапа увеличивает вибрацию и создает чрезмерную нагрузку на подшипники, уплотнения и муфты. Мягкая лапа на двигателе деформирует корпус статора, создавая неравномерный воздушный зазор между ротором и статором, что приводит к вибрации с удвоенной частотой сети.

Для проверки мягкой лапы следует использовать хорошую систему лазерной центровки, ослабляя ножки машины по очереди.

Фаза может использоваться для определения мягкой лапы во время работы машины. Измерьте вертикальную фазу между лапой и ее монтажной поверхностью. Если соединение плотное, фазовый угол между поверхностями одинаков. Если фазовый угол отличается более чем на 20 градусов, опора ослаблена или рама машины имеет трещину или потеряла жесткость. На рисунке 8 показан пример фазового сдвига на мягкой лапе.


Рис. 8. Сдвиг фазы между лапой и креплением может указывать на мягкую лапу

Перекос подшипника и изгиб вала

Фаза используются для обнаружения перекоса подшипников и изгиба вала. Измерьте фазу в четырех осевых точках вокруг корпуса подшипника. Если подшипник установлен с перекосом или вал изогнут в районе подшипника, фаза будет отличаться в каждой точке. Если вал прямой и подшипник установлен ровно, фаза будет одинаковой в каждой точке (Рисунок 9).


Рис. 9. Фаза идентифицирует ровное или извивающееся движение подшипника

Подтверждение дисбаланса

Радиальная вибрация один раз за оборот означает дисбаланс ротора. Используйте фазу, чтобы доказать наличие дисбаланса. Для подтверждения дисбаланса измерьте горизонтальную и вертикальную фазы на валу или корпусе подшипника. Если разница между значениями фазы составляет приблизительно 90 градусов, проблема заключается в дисбалансе ротора (Рисунок 10). Если разность фаз ближе к нулю или 180 градусов, вибрация вызвана силой реакции. Эксцентриситет шкива и расцентровка вала являются примерами сил реакции.


Рис. 10. Сдвиг фазы по горизонтали к вертикали примерно на 90 градусов подтверждает дисбаланс

Люфт, изгиб или кручение

Фаза используется для обнаружения незакрепленных соединений на конструкциях и изгиба или скручивания из-за ослабления или резонанса. Для проверки люфта измерьте вертикальную фазу на каждом механическом соединении, как показано стрелками на рисунке 11. Когда соединения ослаблены, фазовый сдвиг составит приблизительно 180 градусов. Фазовый угол не изменится через плотное соединение.


Рис. 11. Сдвиг фазы между болтовыми соединениями указывает на ослабление

Несоосность валов

Несоосность вала легко проверяется по фазе. Измерьте каждый подшипник в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях. Запишите значения в таблицу или пузырьковую диаграмму, как показано на рисунке 12. Сравните горизонтальную фазу на смежных с муфтой подшипниковых опорах. Повторите сравнение, используя вертикальные, а затем осевые данные. Хорошая центровка не покажет существенного сдвига фаз между подшипниками или муфтой. Машина на рисунке 12 имеет фазовый сдвиг на 180 градусов с обеих сторон муфты в радиальных направлениях. Осевые направления синфазны по всей машине. Данные указывают на параллельную расцентровку (коленчатость) валов.


Рис. 12. Данные фазы указывают на параллельную несоосность валов

Рабочие формы колебаний

Вместо сравнения значений фазы и амплитуды из таблицы или пузырьковой диаграммы, программное обеспечение рабочей формы колебаний (ODS) может использоваться для анимации модели машины. ODS — это метод измерения, используемый для анализа движения роторного оборудования и конструкций во время нормальной работы. ODS является расширением фазового анализа, когда компьютерная модель машины анимируется данными фазы и амплитуды или одновременно измеренными временными сигналами. Анимация визуально анализируется для диагностики проблем. ODS-тестирование позволяет выявить широкий спектр механических неисправностей и проблем с резонансом, таких как ослабление, мягкая лапа, разрыв сварных швов, несоосность, дисбаланс, изгиб или кручение из-за резонанса, структурное ослабление и проблемы с фундаментом.

Рисунок 13 представляет собой простую ODS из трех валов с прямым соединением. Фаза и амплитуда были измерены с помощью постоянно установленных датчиков смещения X и Y на турбогенераторе. Значения, перечисленные в таблице, использовались в программном обеспечении ODS для анимации модели в виде валов турбины высокого и низкого давления и вала генератора. Изображение справа от таблицы представляет собой снимок из анимации ODS, показывающий характер вибрации каждого вала и относительное движение между валами при скорости 3600 оборотов в минуту (скорость вращения).


Рис. 13. Рабочая форма колебаний валопровода

Многие машины вибрируют из-за ухудшения состояния фундаментов, ослаблений, структурного резонанса опор и других проблем, которые возникают под подшипниками машины. Фазовое обследование может включать сотни контрольных точек, измеренных по всей машине и фундаменту. Хорошее программное обеспечение ODS может упростить анализ данных фазы и амплитуды из большого количества контрольных точек. Анализ ODS включает в себя наблюдение и интерпретацию движения машины. На рисунке 14 показана ODS модели вертикального насоса.


Рис. 14. Рабочая форма колебаний вертикального насоса

Заключение

Вибрационные испытания в условиях эксплуатации являются жизненно важным компонентом программы технического обслуживания, основанной на надежности. Датчики вибрации, приборы и программное обеспечение способны предоставить ключевую информацию о состоянии машины. Слабым звеном в этой цепочке является способность аналитика интерпретировать данные, точно диагностировать проблему и отслеживать неисправность до тех пор, пока не придет время рекомендовать корректирующие действия. Фазовый анализ — это очень мощный диагностический инструмент. Каждый вибрационный аналитик должен использовать фазу для повышения точности анализа вибрации.

Автор: Тони ДеМаттео (Tony DeMatteo) — инструктор по анализу вибрации и техническому обучению в 4X Diagnostics LLC

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector