Низкочастотной составляющей

Основным требованием, предъявляемым к датчику вибрации, является возможность измерения как высокочастотных, так и низкочастотных составляющих виброускорения. Устройство для анализа вибрации должно обеспечивать узкополосный спектральный анализ как самого сигнала вибрации, так и огибающей его высокочастотных составляющих, предварительно выделенных из сигнала полосовым фильтром. Устройство может быть выполнено либо в виде отдельного прибора, либо в виде плат для персонального компьютера.

Основным требованием, предъявляемым к датчику вибрации, является возможность измерения как высокочастотных, так и низкочастотных составляющих виброускорения. Устройство для анализа вибрации должно обеспечивать узкополосный спектральный анализ как самого сигнала вибрации, так и огибающей его высокочастотных составляющих, предварительно выделенных из сигнала полосовым фильтром. Устройство может быть выполнено либо в виде отдельного прибора, либо в виде плат для персонального компьютера.

Блоки обработки сигналов 5 осуществляют счет принимаемых сигналов по каналам за короткий интервал времени (например, 0,1 с) и суммарную обработку сигналов от всех каналов многоканальной системы. Исследуют также амплитудное распределение принимаемых сигналов и энергию эмиссии за единицу времени или за весь период испытаний. Поскольку существует предположение, что развитие трещины вызывает рост низкочастотных составляющих сигналов, а пластическая деформация приводит к их уменьшению, может оказаться полезным амплитудно-частотный анализ сигналов.

Получить аналитическое выражение, связывающее величину излома на кривой с размерами трещины, пока не представляется возможным из-за ряда причин, в частности из-за сложности эпюры напряжений в образце, возникающих при растягивающем полуцикле. Появление изломов на кривой обнаруживалось на более раннем этапе развития трещины, в случае, когда сигнал с измерительной катушки подавался на осциллограф не непосредственно с катушки, а через фильтр высоких частот (дифференцирующая цепочка), который позволял уменьшить уровень низкочастотных составляющих сигнала, представляющих в данном случае помеху, и перейти на более чувствительные пределы усиления осциллографа.

Установка в производственном помещении однотипного оборудования приводит к тому, что вследствие разброса скоростей вращения их двигателей возникают биения, которые приводят к возбуждению в спектре колебаний пола низкочастотных составляющих. Появление биений, особенно при измерении корректированного вибрационного параметра, приводит к тому, что вибрационный параметр меняется с течением времени, значительно превосходящего максимальное время усреднения виброметров 00031 и 00042 (10 с). Для того чтобы учесть влияние этого фактора, ГОСТ 12.1.043—84 установлена процедура, позволяющая по результатам измерения уровня вибрации за ограниченный промежуток времени оценить величину эквивалентного вибрационного параметра. Суть разработанной процедуры сводится к следующему.

Колебания холостого хода станка являются вынужденными случайными колебаниями, обусловленными множеством различных факторов, основными из которых являются эксцентриситет вращающихся деталей, пересопряжения зубьев шестерен, погрешности изготовления и сборки элементов привода главного движения, подшипников и т. п. Период наиболее низкочастотных составляющих процесса определяется частотой вращения самого тихоходного вала. Например, при вращении шпинделя с частотой 1480 об/мин этот период составляет 0,04 с, поэтому длина реализации была выбрана равной 0,512 с, частота дискретизации /д= =8000 Гц, число ординат в выборке 4096. Для формирования ансамбля отдельные реализации брались в случайный начальный момент времени с интервалом примерно 2 мин, общее число реализаций ансамбля составило L=20. На ЭЦВМ при использовании программы сортировки данных был организован ансамбль выборочных функций виброскорости, для которого проведен расчет

Нйе низкочастотных составляющих вибрации двигателей осуществляется методами прикладной теории колебаний.

Составив и решив дифференциальные уравнения колебаний двигателя как жесткого тела (см. гл. VII), получим значения амплитуд низкочастотных составляющих вибраций двигателя [139]. Следует отметить, что расчетные амплитуды низкочастотной вибрации двигателей, полученные при использовании упрощенной схемы, представляющей двигатель сосредоточенной массой на упругом креплении, часто не согласуются с действительными значениями вибрации двигателей, о чем свидетельствует сравнение следующих расчетных данных вибрации с экспериментами на частоте вспышек 180 Гц:

Отсутствие учета сил Давления газов При расчетах уровней вибрации двигателей приводило к большим погрешностям. Это объясняется тем, что головка, картер и кривошипно-шатунный механизм имеют конечную жесткость и внутренняя сила давления газов вызывает вибрацию значительной величины. В настоящее время уровни низкочастотных составляющих вибрации двигателей в вертикальном направлении нормируются.

Расчет низкочастотных составляющих вибрации дизеля был произведен на номинальном режиме при п = 1500 об/мин.

Последовательное измерение уровней звука по характеристикам А и С (или В и С) по полученной разности позволяет оценить роль низкочастотных составляющих в спектре данного шума. На рис. 21 приведены характеристики (кривые коррекции) прецизионного шумомера. Из отечественного производства следует выделить модели ШМ-1, Ш-63, Ш-71, Щ-М из шумомеров зарубежного производства — прецизионные малогабаритные транзисторные шумомеры фирмы Bruel and Kjaer (Дания) мод. 2203, 2205 и 2209 и PSJ-201 и PSJ-202 фирмы RFT (ГДР).

Увеличение высокочастотной составляющей амплитуды бигармо-нического цикла более сильно снижает предел выносливости, чем увеличение амплитуды низкочастотной составляющей цикла на такую же величину. Поэтому двухчастотные испытания имеют самостоятельное значение. На рис. 100 [142] представлено изменение напряжений при сложении двух гармонических составляющих. Характер изменения напряжений при сложении двух гармонических составляющих цикла описывается уравнением

где CTI — амплитуда низкочастотной составляющей цикла; Ог — амп-

При экспериментальном исследовании случайного процесса необходимо также задаться длиной выборочных функций, которую при цифровых методах анализа обычно выбирают из условия максимально возможного числа ординат N каждой реализации. Длина реализации во времени Т должна быть больше, чем период самой низкочастотной составляющей процесса, в противном случае процесс будет нестационарным и содержащим нелинейный тренд. Поскольку проверка стационарности требует сравнения независимых оценок процесса "в разные моменты времени, то для ансамбля с нулевого момента времени строится корреляционная функция <(К (t)\ интервал корреляции tk [4] которой определяет временную границу с практически независимыми значениями про-цасса. Далее ансамбль по длине Т разбивается на N' равных интервалов N' ^ Т/"ск. Для получения достаточной выборки желательно, чтобы N' ^ lO-f-20, поэтому, если интервал корреляции TJJ, ^ 77(10--20), то необходимо увеличить длину реализации Т.

3. Выбираются и обосновываются параметры измерения, преобразования и регистрации сигнала. Длина реализации должна быть существенно больше периода низкочастотной составляющей процесса.

вии указанных нагрузок, указано на -to, что высокочастотная составляющая оказывает повреждающее действие, которое, впрочем, не удается достаточно точно связать с соотношением юз: <»i. Одни авторы полагают, что это повреждающее действие сопоставимо с эффектом повышения амплитуды низкочастотной составляющей на величину амплитуды высокочастотной составляющей, т. е. что эквивалентным следует принимать напряжение с амплитудой а\ + 02 (рис. 76, ж) при долговечности, соответствующей низкочастотной составляющей [II, 14]. Другие отмечают, что подобное предположение может привести к значительным погрешностям [16V 22].

На установке могут быть воспроизведены также полигармо-ничеокие процессы с тремя переменными составляющими — одной низко- и двумя 'высокочастотными с близкими угловыми частотами, что .позволяет рассматривать сумму двух высокочастотных составляющих как моногармонический процесс с переменной а'мплитудой. Это высокочастотное напряжение, как и представленное на рис. 85, а, суммируется с низкочастотной составляющей (при ft>2
На рис. 85, д изображен случай, когда максимальные амплитуды высокочастотной составляющей суммируются с максимальным напряжением низкочастотной составляющей (Рз= 0, сдвиг фаз отсутствует, аи ^> о)2). При РЗ = 0 и «i ^> о>2 сдвиг фаз до-

Величина амплитуды низкочастотной составляющей регулируется только при остановке машины путем изменения эксцентриситета низкочастотного возбудителя. ^Изменение амплитуды высокочастотной нагрузки производится во время работы маши-

автоматического измерителя экстремальных значений низкочастотной составляющей нагрузки, начиная с 0,05 от наибольшей нагрузки машины ... .........

При экспериментальном исследовании случайного процесса необходимо также задаться длиной выборочных функций, которую при цифровых методах анализа обычно выбирают из условия максимально возможного числа ординат N каждой реализации. Длина реализации во времени Т должна быть больше, чем период самой низкочастотной составляющей процесса, в противном случае процесс будет нестационарным и содержащим нелинейный тренд. Поскольку проверка стационарности требует сравнения независимых оценок процесса "в разные моменты времени, то для ансамбля с нулевого момента времени строится корреляционная функция <(К (t)\ интервал корреляции tk [4] которой определяет временную границу с практически независимыми значениями про-цасса. Далее ансамбль по длине Т разбивается на N' равных интервалов N' ^ Т/"ск. Для получения достаточной выборки желательно, чтобы N' ^ lO-f-20, поэтому, если интервал корреляции TJJ, ^ 77(10--20), то необходимо увеличить длину реализации Т.

3. Выбираются и обосновываются параметры измерения, преобразования и регистрации сигнала. Длина реализации должна быть существенно больше периода низкочастотной составляющей процесса.