تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا

 تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT

روش های متعددی برای آنالیز وضعیت و بررسی بلبرینگ و رولبرینگ ها وجود دارد کــه در سری قبلاً مورد بررسی قرار دادیــم . برای این منظور می توانید مقالات [ ارزیابی سلامت بلبرینگ و رولبرینگ ها با آنالیز ارتعاشات ] ، [ ارزیابی سلامت بلبرینگ و رولبرینگ ها با ترموگرافی ] و [ ارزیابی سلامت بلبرینگ ها با آکوستیک امیشن ] را مطالعه فرمایید . در این مقاله با یک روش دیگر ،  تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT آشنـــا خواهیم شد .

هر کدام از روش های های مذبور مزایا و محدودیت هایی دارند و بطور قطع نمی توان روشی را سرآمد سایر روش ها برای ارزیابی سلامت بلبرینگ ها ، معرفی کرد .

در مقاله پایش وضعیت بلبرینگ ها با آنالیز ارتعاشات ، بـــه صورت کامل تئوری های لازم در این خصوص توضیح دادیـــم و اشاره کردیم که اساس روش آنالیز ارتعاشات بــه بررسی رفتــار مد ارتعاشی به هنگام دوران بلبرینگ یا رولبرینگ است و اشاره شد که اگر خوردگی در سطح بلبرینگ یا رولبرینگ وجود داشتــه باشد سبب ایجاد یک ارتعاش مدوله شده می شود که با بررسی نمودار می توانیــم به وجود عیب در داخل بلبرینگ یا رولبرینگ پی ببریــم . امــا این روش یک محدودیت دارد و آن این است که تشخیص عیوب ریز مانند ترک ها روی سطح بلبرینگ یا رولبرینگ به راحتی قابل تشخیص نیست . لذا برای رفع این محدودیت تدابیری اندیشیده شده است که در ادامه بررسی خواهیــم کرد .

روش های آنالیز ارتعاشات توسعه یافته برای تشخیص عیوب ریز داخل بلبرینگ

همانطور که در بالاتر اشاره شد روش پایش وضعیت بلبرینگ ها با آنالیز ارتعاشات دارای چالش عدم تشخیص عیوب سطحی ریز می باشد امــا امروزه با توسعه دستگاه های سخت افزاری و نرم افزاری روش آنالیز ارتعاشات این محدودیت تا حدی بر طرف شده است . دو روش متداول امروزه برای این مورد وجود دارد که در ادامه آنهــا را معرفی خواهیــم کرد .

در ابتدای دهه ۱۹۷۰ میلادی که روش آنالیز ارتعاشات و تهیه منحنی پوش انولوپ ( envelope ) برای تشخیص عیوب در یاتاقان های غلظشی معرفی شد بسیــار مورد توجه مهندسان و محققان قرار گرفت و بــه مرور تکنیک های استفاده از آن مانند استفاده از باند فيلتر آشكار ساز اتوماتيک و آناليــزور طيفی بهبــود پیدا کرد . یکی از تکنیک هایی که اخیـــراً برای رفع این محدودیت ابداع شده است تکنیک SANC که مخفف کلمــه انگلیسی Self-Adaptive Noise Cancellation است می باشد در این روش که مبتنی بر نحوه فیلتر کردن و خوانش منحنی پوش انولوپ را در آینده بررسی خواهیــم کرد .   

روش دیگر که در این مقاله به صورت تخصصی بحث خواهیم کرد ، تكنيک رزونانس فركانس بالا یـــا HFRT کـه مخفف کلمـه انگلیسی High Frequency Resonance Technique است ، این روش قادر است عیوب در سطح بلبرینگ یا رولبرینگ را در مراحل ابتدایی تشخیص بدهــد . این روش مبتنی بر آنالیز ارتعاش است امـــا در این روش بجای اندازه گیــری دامنه ارتعاش ، طیف رزونانس سیگنال آزمایش می شود که در ادامه آن را بیشتر بررسی خواهیــم کرد .

مفاهیم اولیه تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا به زبان ساده

در روش ارزیابی و  تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT ، سيگنال اصلی که در اطراف فركانس رزونانس است باند-پس (band-pass  ) یا میان گذر شده و با استفاده از تكنيك دمودلاسيون دامنه استخراج مي شود . در این تکنیک عیوب داخلی سطح بلبرینگ یا رولبرینگ را با خطوط طیفی متناظر با آن به زمان و شدت عیب ارتباط داده می شود . از آنجایی که عیوب ریز دامنه ارتعاشی کمی را ایجاد می کنند و بــه طبعیت از آن فرکانس سیگنال عیب ضعیف می باشد و احتمال دارد در تداخل با سیگنال های نویز تشخیص داده نشود ، تكنيك رزونانس فركانس بالا یــا HFRT با دمودلاسيون سیگنال کار تشخیص عیب را ساده تر می کند .

( تعریف دمودلاسيون : با استخراج اطلاعات سیگنال از موج حامل دمودلاسيون گفتــه می شود . به عبارت دیگر در مخابرات برای کاهش هزینه ، بهبود نسبت نویز به سیگنال و …. برای ارسال سیگنال با توجه به مشخصات کانال آن را مدوله می کند و سپس این اطلاعات پس از رسیدن به دریافت کنند با دمودلاسيون از موج حامل تفکیک و خوانده می شوند . )

شکل زیر روند انجام آنالیز طیف انولوپ بر پایه فیلتر میان گذر نشان می دهد .

نحوه انجام  تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT

برای بررسی این موضوع از پژوهش آقایان صفی زاده و پیوندی که در اولیـن همايش منطقه ایی مهندسی مكانيک در سال ۸۹ برگذار شده است ، استفاده شده است . و تصاویر مورد استفاده در این مقاله حاصل زحمات نامبرده می باشد .

برای تست از دو عدد رولبرینگ استوانه ایی NF 207 استفاده شده است که مطابق شکل فوق برای تست یاتاقان بندی شده اند در ابتــدا سیگنال زمانی یاتاقان را در حالتـــی که رولبرینگ استوانه ایی NF 207 سالم است را اندازه گیــری می کنیــم لازم به ذکر است که شتاب سنج مورد استفاده در این ازمایش با محدوده فرکانسی تــا ۱۰ کیلو هرتز می باشد .

برای  تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT با استفاده از اسپارک ، روی کنس داخلی ، کنس خارجی و رولر به ترتیب عیوبی با اندازه ۰.۳ ، ۰.۶ و ۰.۹ میلی متر و بــه طول ۸.۵ میلیمتـــر بصورت جداگانه ایجاد می کنیــم . برای تشخیص عیب تست در سه بارگذاری مختلف ( بدون بار ، ۱۰ نیوتن و ۲۰ نیوتن ) و سرعت های مختلف ( ۱۰۰۰ ، ۱۲۰۰ و ۱۶۰۰ دور بر دقیقــه ) انجام شده است . در شکل زیر عیوب روی کنس داخلی ، کنس خارجی و رولر به ترتیب از شکل ۱ تا ۳ قابل مشاهده است .

نتایج تست تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT در تشخیص عیوب

در روش تست بلبرینگ با تكنيک رزونانس فرکانس بالا یا HFRT بــه این صورت عمل می شود که ابتــدا سیگنال از یک فیلتر High-Pass (۳۵۰۰ هرتز به بالا) و فیلتــر Band-Pass (۱۶۵۰ تـا ۳۳۰۰ هرتز) عبور داده می شود تا فرکانس های مربوط جمع آوری شوند سپس برنامه نرم افزای از بین این دو فیلتر فیلتری را انتخاب می کند و سپس دامنه فرکانس عیب نسبت به سیگنال های اطراف آن به یک عدد اختصاص داده می شود که بیشترین مقدار را داشتــه باشد سپس سيگنال به توان ۲ مي رسد تا قسمت های منفی سيگنال ،  مثبت شوند و بعد سيگنال از يك فيلتر Low-Pass عبور داده مي شود تا دمودلاسيون انجام شود به عبارت دیگر سيگنال حمل كننده جدا شود و سيگنال پايه باقی بماند .

در شکل های زیر تعدادی از عیوب تشخیص داده شده با تكنيک رزونانس فركانس بالا یــا HFRT را مشاهده می کنید .