MANUAL DE UTILIZARE AL VIBROMETRULUI TIP VIBER-A CAP. 1 PREZENTAREA APARATULUI 1.1 Generaliti Vibrometrul VIBER-A este un aparat portabil utilizat n ntreinerea curent i verificarea dup reparaii a ulilajelor dinamice. Vibrometrul se compune dintr-un traductor inductiv de vitez a vibraiilor i un indicator digital. Vibrometrul msoar valoarea eficace a vitezei (RMS) n domeniul de frecven de 10 la 2000 Hz. Acest domeniu acoper majoritatea frecvenelor produse de utilajele dinamice cu defecte sau imperfeciuni. Ca exemple sunt dezechilibrul dinamic, dezalinierea, cavitaia si probleme de rulmeni Mrimea nivelului de vibraie admis pentru un utilaj specific se face n conformitate cu standardele existente. Un astfel de standard este ISO 2372. Acest standard a fost elaborat cu muli ani n urm i s-a dovedit foarte util n activitatea curent. 1.2 Caracteristici tehnice Sensibilitatea traductorului: 5 mV/mm/s rms calibrat la 200 Hz. Domeniu de msurare: 0-200 mm/s rms Domeniu de frecven: - Pentru viteza de vibraie: 10-2000 Hz - Pentru starea rulmenilor: 2 kHz - 20 kHz Tipul bateriei : V6F22 sau similar. Msurtorile urmresc standardul ISO 2954 pentru a ndeplinii condiiile impuse de standardul ISO 2372, dar aparatul are suplimenta un domeniu extins de pn la 2000 Hz deoarece multe utilaje dinamice au viteze de rotaie mari (pn la 1000 Hz). 1.3 Mod de utilizare PORNIREA VIBROMETRULUI. Se apas tasta cu simbolul mai sus menionat i aparatul este pregtit pentru msurare. Vibrometrul se oprete automat dup aproximativ 2,5 minute.

TEST BATERIE. Se apas tasta corespunztoare i se menine n aceast poziie. Indicatorul digital arat starea bateriei. Bateria trebuie schimbat cnd tensiunea indicat scade sub 7 voli. O baterie obinuit este suficient pentru 20 de ore de funcionare continu sau pentru aproximativ 350 de msurtori.O baterie alcalin este suficient pentru 40 de ore de funcionare continu sau pentru 1000 de msurtori.

STAREA RULMENILOR Apsai tasta cu simbolul corespunztor i pstrai-o n aceast poziie. Aparatul va msura instantaneu un indice care caracterizeaz starea rulmentului n domeniul de frecven de 3,2 kHz la 20 kHz. Indicele msurat este o sum medie a valorilor RMS pentru toate frecvenele nalte din domeniul mai sus menionat.

Diagrama de mai sus este numai un ghid pentru evaluarea strii rulmenilor. Dac vibraiile cauzate de alte pri defecte ale utilajului msurat (reductoare, multiplicatoare,etc.) sunt n domeniul 2000 - 20000 Hz, atunci indicele poate avea valori mari fr ca rulmentul s fie defect. Se poate msura un indice mare i dac rulmentul este suprancrcat sau dac nu este lubrifiat corespunztor. CAP. 2 NOIUNI DE SPECIALITATE 2.1 Ce este vibraia? Un corp vibreaz atunci cnd descrie o micare oscilatorie (de du-te vino), n jurul unei poziii de referin (de repaus). Cel mai simplu mod de a vizualiza aceast vibraie (micare oscilatorie), este cu ajutorul unei greuti suspendate de un resort (fig.1). Orice alt corp poate fi asimilat cu exemplul de mai sus, micarea oscilatorie realizndu-se dup aceleai legi.

Atta timp ct nici o alt for nu este apllcat asupra corpului. el rmne n poziia de repaus. n momentul cnd o for acioneaz asupra lul, el va oscila n jurul acestel poziii. cu o amplitudine direct proporional cu fora aplicat i atta timp ct fora rmne activ. Cnd fora nceteaz, oscilaia se amortizeaz uor, corpul revenind n poziia de repaus. Dac se ataeaz masei n micare un dispozitiv de nregistrare, rspunsul sistemului se poate obine pe o diagram (fig. 2).

Micarea, poate conine o component unic care se produce la o singur frecven, spre exemplu un diapazon, care poate conine mai multe componente produse de frecvene diferite, simultan, cum ar fi de pild micarea unui piston la un motor cu combustie inten (fig. 3).

2.2 Caracteristicile vibraiei: - Frecvena - Deplasarea - Viteza - Acceleraia Aceste caracteristici pot fi studiate utiliznd modelul greutii suspendate de un resort. FRECVENA Timpul necesar desfurrii unui ciclu complet al vibraiei este T i se numete perioad (T) (fig. 4) Frecvena (f) este numrul complet de cicluri ce se produc ntr-o anumit perioad de timp. f=1/T Se msoar n Hertzi [Hz] i exprim numrul de cicluri pe secund, sau se msoar n cicli pe minut [CPM]. 1Hz = 1CPM/60

fig. 4

DEPLASAREA Ecuaia deplasrii (D) pentru o micare oscilatorie armonic simpl este: D = Xpeak sin(wt) = Xpeak sin(2ft) unde D = deplasarea Xpeak = deplasarea maxim fa de poziia de referin (de repaus). w = viteza unghiular w = 2f t=timpul Deplasarea se msoar n (vrf-la-vrf) n sistemul metric, sau n n sistemul englezesc. Reprezentarea grafic a deplasrii se poate vedea n fig.4. - cnd t=0 atunci D=Xpeak sin(wt)=0 - cnd t=T/4 atunci D=Xpeak sin(2/4)=Xpeak, deoarece w=2f=2/t. - cnd t=T/2 atunci D=Xpeak sin(2/2)=Xpeak sin(2)=0. VITEZA Cnd piesa vibreaz, micarea se face cu o vitez (V) care este ntr-o continu schimbare. n poziia de sus a greutii, viteza este 0 deoarece greutatea se oprete pentru a-i schimba sensul de deplasare. La fel i n poziia de jos. Viteza maxim, o are greutatea n poziia neutr. Se observ n fig.5, care este graficul vitez/timp, comparativ cu cel deplasare/timp.

"y.J

Din grafic se poate remarca defazajul de 90 ntre vitez i deplasare. n sistemul metric viteza se masoar cel mai frecvent n i mai rar n , iar n sistemul englezesc unitatea de msur este i mai rar n , unde: in=inches 1 cm=0,394 inches 1 inches=25,4 mm 1 mils=0,001 inches=0,0254 mm=25,4 mm Atenie! n general acolo unde nu se specific dac unitatea de msur este "rms sau "peak", se subnelege c este "rms". Ecuaia vitezei se obine derivnd ecuaia deplasrii: V = dX/dt = w Xpeak cos(wt) = Vpeak sin(wt+/2) ACCELERAIA Referindu-ne la micarea greutii din fig. 1, acceleraia (A) este maxim n poziiile extreme ale piesei, (unde i schimb direcia i viteza este zero). Cu ct viteza crete, acceleraia descrete, ajungnd zero n poziia neutr (acolo unde viteza este maxim) (fig.5). Spre poziia neutr, corpul decelereaz, ajungnd n cealalt poziie extrem unde iari valoarea acceleraiei este maxim. Se observ din grafic c acceleraia e defazat fa de vitez cu 90.

n sistemul metric acceleraia se msoar n , iar n sistemul englezesc n . ns cea mai des folosit unitate de masur n ambele sisteme este , unde g=9,8 m/s2=386,087 in/s2 (acceleraia gravitaional). Ecuaia acceleraiei se afI derivnd ecuaia vitezei: A=dV/tlt=d2X/dt2=-w2 Xpeak sin(wt)=-Apeak sin(wt)=Apeak sin(wt+) FAZA O alt caracteristic important a vibraiei este faza, definit ca poziia, la un moment dat, a unui corp ce vibreaz fa de un punct fix de referin sau fa de un alt corp aflat n micare vibratorie n practic, msurarea fazei ofer o modalitate convenabil de a compara o micare vibratorie cu o alta, sau de a determina cum, spre exemplu, un subansamblu vibreaz relativ la un alt subansamblu. Spre exemplu, cele dou greuti din fig.6 vibreaz cu aceeai frecven i au aceeai amplitudine a deplasrii.

Corpul 1 este n poziia cea mai de sus, n acelai moment cnd corpul 2 este n poziia cea mai de jos. Putem folosi faza ca s comparm cele dou micri vibratorii. Desenm micrile vibratorii ale celor dou corpuri pornind din acelai moment. Observm c punctele de maxim amplitudine ale celor dou corpuri 1 si 2 sunt defazate cu 180 (un ciclu complet are 360). Deci, putem spune, c cele dou vibraii sunt defazate cu 180. n fig.7, greutatea 1 este la nivelul superior al cursei n timp ce greutatea 2 este n poziie neutr i merg mpreun spre poziia inferioar. Aceste dou greuti au micri vibratorii defazate ntre ele cu 90.

n fig.8, greutile 1 i 2 se gsesc n poziia superioar a deplasrii, amndou n acelai timp. Aceste greuti sunt n faz.

Msurtoarea de faz e important cnd se dorete o diagnosticare mai precis a defeciunilor ce apar la utilajele dinamice. n fig. 9 se exemplific cum pot fi folosite msurtorile de faz n analiza modului de vibraie a unui motor. n figura din stnga diferena de faz ntre vibraiile celor dou lagre, msurate pe aceeai direcie, este de 0 (micare n faz), iar n figura din dreapta cele dou lagre au vibraii defazate cu 180 (micare n antifaz). Avnd aceste informaii putem face distincie ntre un dezechilibru pur, n cazul figurii din stnga i o dezaliniere sau un cap de arbore ndoit, n cazul figurii din dreapta, lucru care nu s-ar fi putut evidenia altfel printr-o simpl msurtoare a amplitudinii vibraiei.

Cunoaterea fazei poate fi foarte folositoare dac se dorete s se cunoasc nu numai cu ct vibreaz un ulilaj, dar i cum vibreaz. ns aparatele obinuite de msurare a amplitudinii vibraiei nu sunt capabile s determine faza. 2.3 ALTE CARACTERISTICI Mai sunt ns i alte caracteristici ale vibraiei, cu care trebuie s ne familiarizm, pentru a nelege cauzele vibraiilor utilajelor dinamice: - Vibraie forat: e o vibraie cauzat de o for vibratorie, spre exemplu un dezechilibru, ce oblig maina sau structura ei s vibreze la o frecven egal cu cea a forei vibratorii. - Vibraii libere: sunt vibraiile care apar cnd, o main sau structura ei, vibreaz n absena unei fore externe, spre exemplu, situaia cnd au fost ndeprtate vibraiile forate. - Frecvena conductoare: este frecvena unei vibraii forate. - Frecvena natural: este frecvena la care o main sau structura ei vibreaz,.atunci cnd este sub influena "vibraiilor libere. Este o frecven la care maina prefer s vibreze. De exemplu, cnd un clopot este lovit, el va vibra la frecvena pentru care a fost proiectat. Majoritatea utilajelor dinamice sau structurilor au mai multe frecvene naturale la care ele vibreaz, n special datorit faptului c ele sunt compuse din mai multe subansamble care, la rndul lor au fiecare n parte frecvena lor natural. Orice for instantanee aplicat, (spre exemplu, dac lovim structura cu un ciocan), poate cauza excitaia la una sau mai multe frecvene naturale.

- Frecvena de rezonan: este valoarea la care frecvena natural i frecvena conductoare coincid. Uzual, vibraiile cresc n amplitudine cnd frecvena conductoare se apropie de frecvena natural i ajung la maximum, cnd ele coincid. - Viteza critic: este un caz special al frecvenei de rezonan, ce apare cnd viteza de rotaie a mainii (RPM), care este frecvena conductoare, coincide cu frecvena natural a mainii. Adesea, aceasta este frecvena natural a arborelui, iar funcionarea ndelungat la aceast frecven genereaz vibraii de mare amplitudine, ce pot cauza ndoirea lui. 2.4 UNITI DE MSUR n msurarea vibraiilor se folosesc diverse uniti de msur acceptate de standardele internaionale. n fig. 10 sunt prezentate relaiile dintre aceste uniti.

Micarea este sinusoidal. Valoarea "vrf-la-vrf (peak-to-peak) indic cursa maxim a corpului ntre poziia cea mai de sus i cea mai de jos a sa. Aceast unitate este folosit mai ales n msurarea amplitudinii deplasrii corpului aflat n micare vibratorie. Valoarea vrf (peak) este jumtate din valoarea vrf-la-vrf.

O alt unitate de msur ce caracterizeaz cel mai bine "starea de funcionare a mainii, este rdcina medie.ptratic (root-mean-square), prescurtat RMS. O alt denumire foarte des folosit, este "valoarea eficace", prescurtat eff. Ea este folosit cnd avem de-a face cu vibraii ntmpltoare, sau compuse din micri sinusoidale de diferite frecvene (spre exemplu micarea unui piston la motoare cu aprindere intern). Acest tip de valoare, ofer cea mai complet descriere a nivelului de vibraii deoarece, ea e n direct legtur cu nivelul energiei vibraiei, deci cu potenialul pericol pe care-l reprezint vibraia n acel punct de msur. Valoarea RMS se folosete n special la exprimarea amplitudinii vitezei. Din aceste motive, majoritatea standardelor internaionale cu privire la nivelul admisibil de vibraii, folosesc aceast unitate.

Cnd avem de-a face cu vibraie compus doar din dou componente, la frecvene diferite, avnd dou valori Vmin i Vmax, rezult c:

O alt unitate de msur, folosit n special la rnsurtorile electrice, este valoarea medie (average). Valoarea medie a curbei sinusoidale este:

n tab.1 sunt menionate principalele caracteristici ale vibraiei i unitile de msur folosite pentru fiecare: tab.l ___________________________________________ CARACTERISTICILE UNITI DE MSUR VIBRAIEI METRIC FRECVENA CPM DEPLASAREA mm vrf la vrf VITEZA mm/s RMS mm/s vrf ACCELERAIA mm/s2 virt g vrf FAZA GRADE SPIKE ENERGY g-SE Dac vibraia este simpI (de exemplu sinusoidal) deplasarea, viteza i acceleraia sunt n relaii directe. n sistemul metric, un parametru poate fi transformat n altul cu ajutorul ecuaiilor urmtoare:

2.5 NIVELE ADMISIBILE DE VIBRAIE "Starea n funcionare" a oricrui utilaj din industrie, fie el static fie dinamic, este principala preocupare a proiectanilor i a celor care le exploateaz. Una din caracteristicile acestei "stri", este micarea vibratorie. Atunci cnd aceast micare vibratorie are o amplitudine ce depete limita admisibil, utilajul poate deveni o surs perturbatoare (d.p.d.v. acustic), se poate avaria, sau poate crea avarierea altor utilaje, devenind un potenial pericol n funcionare. Pentru a evita asemenea situaii nepIcute i costisitoare, este necesar: 1. cunoaterea acestor limite admisibile ale amplitudinii vibraiei, pentru fiecare utilaj n parte. 2. urmrirea evoluiei vibraiei, folosind aparatur corespunztoare. 3. pregtirea personalului de supraveghere i control, pentru diagnosticarea funcionrii utilajelor, atunci cnd dein toate informaiile necesare, precum i pentru o rapid intervenie, atunci cnd este cazul. V putei imagina ct de important este aceast activitate de diagnosticare a utilajelor dinamice, pe baza msurtorilor de vibraii, deci n timpul funcionrii lor, pentru agenii economici cu grad mare de periculozitate cum sunt cei din industria petrochimic, energetic, etc. Din cauz c amplitudinea vibraiei este o msur a strii de funcionare a utilajului dinamic, se pune ntrebarea: ct de mare poate fi aceast amplitudine, astfel nct utilajul respectiv s fie exploatat n condiii de siguran? Pentru a rspunde la aceast ntrebare, e bine s inem seama c obiectivul este urmtorul: olosirea msurtorilor de vibraii pentru a detecta eventualele defecte ct mai devreme posibil, putndu-se astfel realiza un program de msuri ct mai rapide i eficiente (cu costuri ct mai mici). Se poate spune c se folosete eficient acest sistem, doar atunci cnd se reuete o diagnosticare corect a apariiei i evoluiei unui defect, intervenindu-se la timp i nu atunci cnd se determin ct de mare poate fi vibraia unui utilaj anume nainte de avariere sau distrugere sau ct poate funciona cu nivele mari de vibraii. Nu exist o diagram care s precizeze pentru, un utilaj dinamic oarecare, care este limita de vibraie admisibil, dincolo de care maina s-ar defecta imediat. Fiecare tip de defect se dezvolt deosebit unul fa de cellalt i de la utilaj la utilaj, fiind greu de precizat o limit. Totui, statistic s-a putut face o evaluare general a nivelului admisibil de vibraii pe categorii de utilaje dinamice

i evaluarea "strii de funcionare" a lor, n funcie de nivelul de vibraii msurat, mprindu-se aceste utilaje n patru clase, dup putere i gabarit i studiindu-se evoluia lor n timp. Aceste studii s-au concretizat printre altele i n standardele: - ISO 2372/1974-Geneva-Elveia sau -VDI 2056-Germania n aceste dou standarde, care sunt identice (ANEXA 1), valorile amplitudinii vibraiei, msurat n Vrms , sunt mprite pe patru niveluri ce indic "starea de funcionare" a utilajului (vezi ANEXA 1 DG ISO 2372): A-bun B-satisfctoare C-nesatisfctoare D-inacceptabil NOT: La utilajele montate pe fundaii elastice, nivelele admisibile de vibraii se dubleaz pentru fiecare clas n parte. De menionat c msurtorile se fac pe lagrele utilajului, sau acolo unde nu este posibil, ct mai aproape de ele. Utilajele ce funcioneaz n domeniile A i B (fig. 11) sunt n stare bun de funcionare. n general n prima jumtate a domeniului C se fixeaz nivelul de alarm, peste care, utilajul nu este inutilizabil, dar are defecte importante ce pot evolua uneori imprevizibil pn la limita inferioar a domeniului D, peste care utilajul trebuie oprit obligatoriu, deoarece se poate distruge oricnd, poate avaria ulilajele nconjurtoare, sau poate pune n pericol viei omeneti.

Fig. 11 Evoluia n timp a amplitudinii vibraiei A, pentru un utilaj dinamic Toate aceste standarde internaionale recomand ca n momentul n care utilajul a intrat n alarm, deci n zona C, el s fie diagnosticat i n funcie de defect, s se urmreasc evoluia lui, ct mai des, pn la oprire, ce va avea loc dup un interval de timp optim ales, n funcie de tipul defectului, evoluia lui i considerente economice, astfel nct s fie evitat o oprire brusc (necontrolat) a utilajului n avarie. n tot acest timp, ce se scurge de la intrarea n alarm i pn la oprirea lui controlat, factorii responsabili din unitatea respectiv, i pot pregti rezerva acelui utilaj, piesele de schimb i fora de munc, pentru a repara acel utilaj ntr-un timp minim, cu cheltuieli ct mai mici i dac e posibil fr s fie afectat procesul tehnologic. Conform acestor standarde ulilajele dinamice sunt mprite n patru clase: - Clasa 1 (K) - mici - maini de gabarit mic cu puteri 15 kw. - Clasa 2 (M) - medii - maini de gabarit mediu cu puteri ntre 15 75 kw, sau pn la 300 kw cu fundaii speciale. - Clasa 3 (G) mari - maini mari cu fundaii rigide i grele, a cror frecven natural este mai mare ca viteza de rotaie a mainii i puteri > 75 kw. - Clasa 4 (T) - turbo - maini mari (turbomaini), care funcioneaz la viteze mai mari ca frecvena natural a fundaiei. n Romnia, STAS-ul 6910-87 mparte utilajele dinamice n trei categorii: 1. Turbine cu abur, altenatoare, hidroagregate, turbocompresoare, precum i pompe, ventilatoare i electromotoare de acionare ale acestora, cuplaje hidraulice, reductoare, multiplicatoare i variatoare de turaie. 2. Maini mari sau grele, bine reglate aezate pe fundaii rigide, maini mari de for i de lucru (exemplu: compresoare, suflante, ventilatoare etc., cu puteri instalate de peste 300 kw).

3. Maini aezate pe fundaii elastice cu amortizoare (compresoare centrifugale, compresoare elicoidale i altele similare), maini i agregate de acionare cu efecte de mase neechilibrate (mori cu ciocane, mori cu bile, mori ventilator) i alte utilaje cum ar fi: centrifuge, transportoare vibrante, maini de preparat i altele similare. Pentru fiecare din cele trei categorii, standardul mparte amplitudinea vibraiilor msurate pe corpurile lagrelor, pe trei nivele ale cror limite sunt specificate (vezi STAS 6910-87), bineneles cu excepia cazurilor cnd limitele sunt prescrise de productor. Tot n acest STAS se recomand: Dac amplitudinile vibraiilor msurate se ncadreaz la nivelul satisfctor, nu sunt necesare msuri speciale. Dac ele depesc limita superioar a nivelului satisfctor, se admite funcionarea cu supraveghere pn la prima revizie sau reparaie, cnd trebuie nlturate cauzele acestei depiri. Dac amplitudinile vibraiilor msurate nu depesc nivelul admis, trebuie analizate cauzele i nlturate cu ocazia primei revizii sau reparaii. Dac ele depesc limita superioar a nivelului admis, maina trebuie oprit pentru nlturarea cauzelor vibraiilor. La punerea n funciune a mainilor i agregatelor energetice, precum i dup revizii i reparaii, trebuie ca la toate verificrile, Veff 4,6 mm/s. Toate aceste standarde prezentate mai sus, precum i altele ce se pot ntlni n literatura de specialitate, (STAS 12476-86, STAS 8681-78, STAS 10822-84, ISO 2373) sunt utile pentru a crea o imagine ct mai real asupra strii de funcionare a utilajului, dar nu este obligatoriu ca aceste valori s fie strict respectate. Cu excepia cazurilor cnd valorile sunt specificate de productorul utilajului, se pot alege limitele pentru alarm i respectiv pentru oprirea mainii, mai mari sau mai mici dect cele din standarde, bineneles cu o diferen rezonabil, inndu-se cont, de caracteristicile utilajului, care nu ntodeauna se ncadreaz ntr-una din cele patru clase, de evoluia lui n ultimii ani, dac utilajul nu e nou, de nivelul vibraiilor de fond din jurul utilajului i, nu n ultimul rnd, de nivelul de performan ce se vrea atins n instalaia respectiv n urmtorul an, folosind aceast metod de ntreinere bazat pe analiza vibraiei. ns, foarte important este ca aceste limite, odat stabilile pentru diverse categorii de utilaje, s fie aplicate n mod asemntor n toate instalaiile ce intr n componena agentului economic respectiv i toi factorii interesai n acest domeniu, adic cei ce utilizeaz, ntrein, controleaz i repar utilajele dinamice, s cunoasc aceste valori i s le respecte cu strictee. Se recomand ca un utilaj nou sau corect reparat, imediat dup punerea n funciune, s se ncadreze n domeniul A de severitate, n special pentru clasale I i II. Motoarele utilajelor ncadrate n primele trei clase, dac sunt msurate separat, necuplate cu utilajul, fie pe poziia de montaj, fie pe un stand de prob rigid, care s simuleze identic prinderea motorului pe fundaie, s se ncadreze ca nivel de vibraii n domeniul A al respectivei clase. n caz contrar, este posibil ca dup cuplarea cu utilajul cnd apar de cele mai multe ori creteri semnificative i obiective ale nivelului de vibraii pe ntregul utilaj, acesta s se situeze n domeniul C sau chiar D. Este obligatoriu ca motoarele eleetrice s fie verificate, acolo unde este posibil, n gol, dar cu semicuplajul montat pe ax mpreun cu toate celelalte subansamble ale cuplajului care sunt prinse rigid de semicuplajul motorului (de exemplu intermediarul unui cuplaj cu boluri). Valorile limit de vibraii specificate n standarde, sunt cele ce vor fi citite pe direcia orizontal (H). Limitele vibraiilor citite pe direcie verical (V) se recomand s fie 75% i ale celor citite pe direcia axial (A) 50% din valorile prescrise de standard.

2.6 MONTAREA SENZORULUI Senzorii pot fi montai n contact direct cu suprafaa a crei vibraie se msoar (fig.12), sau fr contact (cu contact indirect) (fig. 13).

Fig. 12

Cei cu contact direct (de vitez, accelerometrele i mai rar cei de deplasare), iau contact cu suprafaa msurat prin intermediul unei tije, unui magnet, unui adeziv, sau unui tift filetat (fig. 14). Uneori, dar foarte rar, senzorul este n contact direct cu suprafaa msurat, fr nici un dispozitiv intermediar (cteodat este folosit ultima metod la msurarea vibraiilor de amplitudini mici, la frecvene nalte i acolo unde nu se poate folosi un magnet sau un tift filetat).

Senzorii fr contact (non-contact), genereaz de obicei n vrful tijei un cmp electromagnetic, care n funcie de interstiiul dintre sond i suprafaa a crei deplasare o msurm, produce o tensiune care este captat, amplificat i transmis instrumentului de msur.. O condiie de baz ce trebuie avut n vedere atunci cnd folosim mai muli senzori, fie de acelai tip, fie diferii, este c ei, nainte de folosire i n timpul folosirii din timp n timp, trebuie s fie verificai i recalibrai, dac este necesar, pentru a indica toi aceeai valoare. n fig.15 se poate observa modul de montare corect a unui senzor prin intermediul unui tift filetat. Cel mai precis procedeu de montare a senzorului n vederea msurrii vibraiei, este cu ajutorul tiftului filetat deoarece, e o prindere fix i ferm. Dar nu ntotdeauna este posibil accesul la punctul de msurare cu o asemenea metod i dureaz mult montarea i demontarea senzorului atunci cnd se masoar zeci de puncte dintr-o rut. Aceast metod e indicat la msurtori puine ca numr i la monitorizarea continu. Senzorii cu contact direct, atunci cnd i folosim pentru msurarea vibraiilor lagrelor, trebuie s msoare vibraiile n plan orizontal, vertical i axial.

n cazul lagrelor rigide, cu transmisibilitate nalt i amortizare sczut (lagrele cu rulmeni), senzorii trebuie montai astfel nct axa lor s fie n planul vertical i respectiv orizontal ce conin axa lagrului, pentru msurtorile radiale, iar pentru msurtorile axiale, axa senzorului s fie paralel cu axa lagrului (fig. 16).

Montarea lor se face pe carcasa lagrului, ct mai aproape de cuzinet sau de inelul exterior al rulmentului, astfel nct ntre suprafaa senzorului i cea a lagrului s fie ct mai puine piese intermediare, pentru a nu amortiza vibraia i ct mai puine spaii goale, deoarece acestea presupun existena unor perei, n general subiri, ce pot intra n rezonan, genernd informaii eronate. Dac vrem s msurm vibraiile unui lagr, indiferent ce form are carcasa lui, rotund sau paralelipipedic, senzorul trebuie s fie montat, astfel nct axa lui longitudinal s intersecteze perpendicular axa longitudinal a lagrului, altfel spus, el s fie n prelungirea razei lagrului, deoarece vibraia se propag radial. Abaterea senzorului de la aceast poziie s nu fie mai mare de 5 deoarece senzorul este unidirecional i nclinarea lui cu mai mult de 5 ar diminua sensibil de mult amplitudinea semnalului recepionat. n situaia cnd se fac msurtori axiale, senzorii cu contact direct se monteaz pe capacul din capul arborelui (atunci cnd exist), dar ntre uruburile de prindere ale capacului deoarece, acolo el este mai rigid. Dac montarea senzorului se face mai spre centrul capacului, atunci el msoar vibraii de amplitudini mai mari dect cete reale, deoarece capacul se comport ca o membran ce amplific vibraiile, pe suprafaa sa aprnd noduri i ventre. n cazul cnd lagrul nu are capac axial, sau nu exist o suprafa axial terminus n dreptul acelui lagr, senzorul cu contact direct se va monta pe o suprafa perpendicular pe axa arborelui, cea mai apropiat de lagr i de axa lui. Atenie! Este interzis montarea senzorilor pe uruburi sau alte dispozitive de prindere (boluri, pene etc.), deoarece msurtoarea este eronat. De reinut c, n situaia cnd exist posibilitatea msurrii vibraiilor axiale n ambele capete ale arborelui, este indicat s o facem. Cnd nu este posibil, e suficient s msurm axial ntr-un singur capt, deoarece de cele mai multe ori vibraia din captul opus are aceeai amplitudine dar defazat cu 180. Atenie! Este absolut obligatoriu ca un arbore s aib eel puin o msurtoare axial. 2.7 CAUZELE I EFECTELE PRODUCERII VIBRAIILOR LA UTILAJELE DINAMICE Vibraiile excesive ale utilajelor scad durata de funcionare a acestora prin afectarea diferitelor pri componente ale utilajelor. Astfel, vibraiile scurteaz considerabil durata de via a rulmenilor, produc jocuri excesive n lagre, defeciuni ale etanrilor mecanice, distrugerea cuplajelor i a fundaiilor. La un utilaj care funcioneaz un timp ndelungat cu vibraii ridicate, se pot distruge parial sau total i alte pri vitale (ansamblul rotoric, nfurri statorice ale motorulul electric, roi dinate din reductoare sau multiplicatoare etc.). Funcionarea cu valori sporite ale vibraiilor, crete considerabil costurile aferente activitii de ntreinere i reparaii ale utilajelor dinamice.

n concluzie, scderea nivelului general de vibraii ale utilajelor conduce, pe lng creterea duratei de funcionare a acestora i la o diminuare drastic a cheltuielilor de ntreinere i reparaii. Cauzele pentru care un utilaj dinamic vibreaz excesiv sunt multiple i complexe. n cele ce urmeaz nu ne referim la cauzele aferente unei slabe execuii la fabricarea utilajelor, sau la defectele de proiectare, ci numai la cauzele care se manifest n timpul funcionrii utilajelor considerate bune la pornire. Identificarea acestor cauze, necesit proceduri de investigaie complexe, analiza componentelor spectrale ale vibraiilor fiind obligatorie. Vibrometrul, ca un aparat care msoar numai valoarea global a vibraiei, nu este capabil s conduc la o diagnosticare complet a cauzelor care produc vibraiile. Principalele cauze generatoare de vibraii sunt urmtoarele: Dezechilibrul subansamblelor aflate n micare de rotaie. Dezalinieri ale cuplajelor sau ale lagrelor. Arbori ndoii. Roi dinate uzate, excentrice sau distruse. Curele sau lanuri de transmisie proaste. Lagre (de rostogolire sau alunecare) uzate, distruse. Variaii ale momentuluide rsucire. Fore electromagnetice. Fore aerodinamice. Fore hidraulice. Jocuri (slbiri). Frecri. Rezonan. lzometrii necorespunztoare

De multe ori aceste cauze se suprapun. Orice nou defect aprut, se reflect n creterea nivelului global de vibraie. De aceea utilizarea vibrometrului pentru msurtori periodice, este o prim etap de trecere la un sistem real de ntreinere predictiv. Orice cretere semnificativ (peste 10% - 15% din valoarea anterioar) a vibraiei globale detectate la un utilaj, reprezint primul indiciu c n funcionarea acestuia a aprut o schimbare, de obicei datorat unui defect incipient de natur mecanic. Cunoaterea acestei stri de lucru poate duce la msuri imediate pentru a se evita agravarea defectului i apariia altora, complementare. DEZALINIEREA Dezalinierea apare atunci cnd axele de simetrie ale arborilor ce transmit micarea ntre dou sau mnai multe utilaje dinamice, cuplate ntre ele, nu sunt colineare. Dezalinierea este de dou feluri: dezaliniere axial sau paralel, care se msoar n [mm] i care reprezint distana dintre cele dou axe de simetrie ale arborilor. dezaliniere unghiular, care reprezint poziia unghiular relativ dintre axele de simetrie ale arborilor i care se msoar n [mm/100mm]. n practic, n marea majoritate a cazurilor se ntlnesc ambele cazuri de dezaliniere. Prin generarea de vibraii excesive, dezalinierea duce la o uzur prematur a lagrelor i chiar la defectarea lor (n special a rulmenilor), la distrugerea etanrilor mecanice i a danturii roilor dinate ale reductoarelor (multiplicatoarelor) existente n ansamblu. Dac pentru dezechilibru exist standarde internaionale (ISO 1940/1), care definesc mrimea dezechilibrului, precum i dezechilibrul admis, pentru dezaliniere nu exist pn n prezent o astfel de standardizare unic. n general, se aceept ca mainile care funcioneaz la viteze de rotaie mici, pot avea o dezaliniere de ansamblu mai mare dect mainile care funcioneaz la turaii mari. n concluzie, n literatura de specialitate se ncearc definirea unor dezalinieri (axiale i unghiulare) maxime admise, n funcie de viteza de rotaie a axelor cuplate. Aceast opinie este eronat, deoarece n timp orice utilaj dezaliniat se va defecta, indiferent de viteza de rotaie la care acesta funcioneaz. De aceea, se consider c orice ansamblu care la aliniere solicit adugarea (sau

scoaterea) unei grosimi mai mare de 50 m de tabl de adaos, este practic dezaliniat. Totui, n tab.3 sunt prezentate valorile maxime acceptate pentru dezaliniere, n funcie de turaia utilajului, cu toate c se recomand efectuarea alinierii oricrei maini ca i cum aceasta ar funciona la o turaie mai mare de 5000 RPM. Detectarea dezalinierii se poate face utiliznd tehnici specifice analizei de vibraii, sau prin oprirea utilajului i verificarea direct a alinierii cu ajutorul aparaturii specializate (truse de aliniere, ceasuri comparatoare etc.). Dac se folosete un analizor de vibraii ce poate vizlializa un spectru FFT, dezalinierea se poate observa uor din analiza spectral. Dac se folosete un vibrometru ce indic doar amplitudinea vibraiei pe band larg se pot obine informaii utile privind dezalinierea citind valorile de vibraii pe cele trei direcii: axial, orizontal i vertical. Dac valoarea vibraiei pe direcie axial este mai mare dect 50% din valoarea vibraiei pe direcie radial, atunci este foarte probabil ca dezalinierea s fie cauza. Dezalinierea reprezint, statistic, 50% din cauzele de vibraii excesive ale utilajelor dinamice rotative. n foarte multe cazuri alinierea trebuie facut innd seama de dilatarea termic. Utilizarea unor metode corecte de aliniere duce la reducerea drastic a vibraiilor utilajelor dinamice. DEZECHILIBRUL Dezechilibrul reprezint una din principalele surse ale vibraiilor la un utilaj dinamic. Vibraia produs are frecvena egal cu viteza de rotaie a piesei dezechilibrate (rotor, cuplaj). Chiar dac fiecare component a unui ansamblu a fost corect echilibrat, vibraia dezechilibrului poale fi important datorit modului defectuos de asamblare. Una din cauzele apariiei dezechilibrului dup montaj, este forma i lungimea incomplet a penei. Ca regul general, la echilibrarea rotorului pe stand, operatorul pune o semipan pentru a compensa diferena de greutate. De obicei, canalul de pan este mai lung la rotor dect la semicupl. Astfel, dei ambele pri au fost echilibrate n parte corect, la asamblare apare o mas rezidual de dezechilibru (fig. 18).

Cea mai simpl soluie n acest caz, este alegerea unei pene de lungime potrivit care compenseaz masele, chiar dac astfel se induce un mic dezechilibru de cuplu. Se apreciaz c numai prin simpla compensare a efectulul penei, se poate obine o substanial scdere a vibraiilor. Creterea cu numai 1 mm/s a vibraiei poate avea efecte negative asupra funcionrii unei etanri mecanice. O alt posibil rezolvare a problemei penelor, poate fi realizat prin fixarea cuplajului nct poziia relativ a canalelor de pan s fie la 180 unul fa de cellalt. n cazul rotorilor multietajai se echilibreaz fiecare subansamblu rotoric n parte asemenea i arborele. Dar dac la montaj nu se ine seama de dezechilibrul rezidual al fiecrui subansamblu n parte, astfel nct la asamblare s se compenseze mcar parial masele reziduale atunci rezultatul final ar putea conduce la un dezechilibru major. Diferitele greuti ale uruburilor de fixare a cuplajului, pot conduce la dezechilibre importante. O simpl cntrire a lor naintea asamblrii, poate rezolva problema. Stocarea rotorilor lungi n magazie ntr-un mod necorespunztor i pentru perioade ndelungate de timp determin deformarea plastic a acestora.

Inelele distaniere dintre rotori trebuie s aib feele perpendiculare pe axa arborelui, n caz contrar, la strngerea ansamblului rotoric, pot apare deformri care duc la deformarea arborelui (fig. 19).

Acestea sunt doar cteva din erorile cel mai des ntlnite n timpul asamblrii. De multe ori,erorile de asamblare nu vor provoca creteri spectaculoase ale nivelutui de vibraie, dar vor face ca maina care funciona foarte bine s funcioneze doar bine. Dei diferena dintre foarte bine i bine este adeseori nesemnificativ, n practic s-a dovedit c efectele n termeni de durat de funcionare, consumuri energetice etc. sunt importante. Se consider c rotorii cu concentrare mare de mas pe o lungime scurt pot fi echilibrai ntr-un singur plan, nejustificndu-se echilibrarea n dou plane. Acest lucru nu este total adevrat. Lungimea nu trebuie corelat cu diametrul subansamblului de echilibrat. Soluia este urmtoarea: dac exist posibilitatea echilibrrii n dou plane, ea trebuie fcut, indiferent de dimensiunile piesei de echilibrat. Acurateea echilibrrii va fi mai mare i rezultatul va fi mai bun. Echilibrarea ntr-un singur plan se face numai n cazul cnd aparatura folosit nu permite dect aceast metod i dimensiunile sau configuraia piesei nu impun echilibrarea n dou plane. Standardul care stabilete toleranele admise de dezechilibru (sau dezechilibrul rezidual) este ISO 1940 'Calitatea echilibrrii pentru corpuri rotative' elaborat n 1967. De atunci metodele i tehnicile de echilibrare au evoluat rapid, utilizndu-se acum microprocesoarele i electronica avansat. De aceea se recomand ca rotorul s se echilibreze pe stand, ct mai bine. dar cel puin cu o clas de precizie mai ridicat dect prevede IS01940. ECHILIBRAREA DINAMIC NTR-UN SINGUR PLAN A ROTORILOR, CU AJUTORUL VIBROMETRULUI VIBER-A. Cu ajutorul vibrometrului este posibil echilibrarea dinamic ntr-un singur plan a rotorilor. n general, rotorii trebuie echilibrai n dou planuri, pe maini de echilibrat, n atelierele de reparaii. Rotorii care au masa distribuit la un capt al arborelui (rotorii de pomp, ventilatoare), sau cei care au lungimea mic fa de diametru, pot fi echilibrai pe poziie, ntr-un singur plan, fr demontarea lor, cu condiia s poat fi rotii la turaia nominal i s existe acces pentru montarea pe rotori a greutilor cerute. n acest scop se parcurg urmtoarele etape: 1 - Asigurai-v c vibraiile msurate pe utilaj nu se manifest din alte cauze ca: dezaliniere, jocuri n lagre, slbiri ale utilajului pe fundaie, fundaii necorespunztoare etc. 2 - Turaia la care se face echilibrarea s fie mai mare de 600 RPM. 3 - Fixai traductorul ct mai aproape de lagrul cel mai apropiat de partea mai grea a rotorului, n poziie perpendicular pe ax. 4 - Folosii o copie a diagramei de echilibrare ce se gsete n ANEXA 2 a acestui manual, pentru a completa datele solicitate. 5 - Pornii utilajul i msurai vibraia iniial a lagrului V0. 6 - Pregtii o mas de prob Mp, suficient de mare pentru a putea detecta, dup montarea ei, o cretere sau o descretere a vibraiei iniiale (cel puin cu 20-30%). 7 - Marcai pe rotor, la o raz ct mai mare, trei puncte, notate cu 1, 2 i respectiv 3, aezate la 120 fa de o referin arbitrar. 8 - Cu greutatea Mp fixat la raza stabilit, msurai vibraiile obinute prin fixarea greutii Mp n punctele 1,2 i 3. Trecei valorile obinute n diagrama de echilibrare (V1, V2 i V3). 9 - Alegei o scalare corespunztoare a axelor 1, 2 i 3, n funcie de valoarea msurat a vibraiei iniiale Vo.

EXEMPLU: S presupunem c au fost determinate urmtoarele valori: V0 = 7,2 mm/s Mp = 20gr V1 = 12,6 mm/s V2 = 2,6 mm/s V3 = 10,4 mm/s Se poate alege scala 1 mm/s = 5 mm. Marcai pe cele trei axe la distana de 7,2 x 5 = 36 mm fa de centru, cte un punct. 10 - Alegei din mulimea V1...V3 cele dou valori mai mari (n cazul nostru V1 i V3). Fixai la un compas distana V1 x 5 = 63 mm. Cu vrful compasului n punctul 1, ducei un arc de cerc spre axa 2 (axa cu vibraia cea mai mic). Repetai procedura pentru V3 ncercnd s intersectai cele dou arce de cerc. 11 - Punctul obinut la intersecia arcelor de cerc se marcheaz i se determin valoarea sa pn la originea color trei axe. Valoarea determinat (cu acelai factor de scalare), se trece n diagrama de echilibrare la rubrica Ve = vibraia de echilibrare (1,6 mm/s pentru exemplu). 12 - Cu valoarea cea mai mic a vibraiei n compas (V2 n exemplul nostru) i cu vrful compasului n punctul 2, ncercai s intersectai cele dou arce de cerc. Dac cele trei arce de cerc se intersecteaz aproximativ n acelai punct, atunci motivul vibraiei rotorului este dezechilibrul. Dac laintersecie se obine o arie, atunci nu dezechilibrul este problema i va trebui s identificai i sndeprtai cauzele reale ale vibraiei (ex. dezalinierea). 13 - Determinai masa de corecie Mc cu formula din tabel i apoi confecionai-o. Determinai unghiul de corecie c (138 n cazul nostru), marcai-l pe rotor, apoi fixai masa de corecie la aceeai raz ca i masa de prob. 14 - Msurai vibraia final obinut Vf, care trebuie s fie mai mic dect Vo. DEZECHILIBRUL ELECTRIC n cazul motoarelor asincrone, o posibil surs de vibraie poate fi dezechilibrul electric, datorat neuniformitii cmpului magnetic al motorului sau montrii excentrice a rotorului fa de stator. Pentru depistarea unui astfel do defect, se va proceda n felul urmtor: - Se msoar motorul n gol. Dac valoarea vibraiei msurate nu este constant i variaz periodic, atunci este posibil existena unui dezechilibru electric. - Pentru a se putea da cu certitudine acest diagnostic, n timpul msurrii motorului electric n gol se va ntrerupe alimentarea acestuia. Dac exist un dezechilibru electric, n momentul ntreruperiialimentrii, cmpul magnetic va dispare i vibraia va scdea brusc, cu o valoare ce reprezint de fapt amplitudinea dezechilibrului electric. Dac dup ntreruperea alimentrii amplitudinea descrete lent,proporional cu micorarea turaiei, atunci dezechilibrul electric este exclus. Acest defect se manifest la frecvena reelei (50 Hz = 3000 CPM). La un motor de 3000 RPM, datorit alunecrii turaia nominal este cu cteva zeci de RPM mai mic. Dezechilibrul datorat maselor neuniform distribuite indiferent ct este de mic, se manifest la turaia nominal. Dac pe un motor se manifest simultan aceste dou tipuri de dezechilibru, avnd frecvene apropiate, ele genereaz fenomenul de btaie, adic o vibraie a crei amplitudine variaz sinusoidal, datorit nsumrii i descompunerii alternative a celor dou vibraii componente (se compun cnd ajung n aceeai faz i se descompun cnd ajung n opoziie de faz). Atunci cnd ambele tipuri de dezechilibru au amplitudini mari, aceste bti pot fi foarte periculoase. Dezechilibrul clasic se poate elimina prin echilibrarea rotorului pe maini de echilibrat, iar dezechilibrul electric prin rebobinare sau printr-o centrare perfect a rotorului fa de stator. SLBIREA UTILAJULUI PE FUNDAIE n multe situaii, fundaia utilajelor dinamice este necorespunztoare (spart, fisurat, prost turnat sau proiectat etc.). Din aceast cauz, vibraiile msurate pe utilajele respective au valori mari n special pe direcie vertical. n general cnd un utilaj are o fundaie corespunztoare, amplitudinea vibraiilor pe direcie vertical msurat pe band larg este aproximativ 75% din cea pe direcie orizontal. n momentul cnd valoarea pe vertical este mai mare dect cea pe orizontal se impune verificarea atent a fundaiei i a strngerii utilajulul pe placa de baz. Verificarea strngerii pe fundaie sau a rigiditii acesteia, se face punnd traductorul pe talpa utilajului i apoi pe capul urubului de prindere pe fundaie de la talpa respectiv, comparndu-se valorile citite pe band larg. Dac valoarea msurat pe urub este mai mic dect cea de pe talp, nseamn c urubul este nestrns. Dac ambele valori sunt mari (n mod normal valoarea msurat pe tlpile utilajului trebuie s fie de 10 ori mai mic dect cea msurat n punctul de msur corespunztor pe direcie vertical), atunci nseamn c urubul este slbit n fundaie sau rupt. Se vor verifica atent toate punctele de prindere a utilajului pe fundaie. comparndu-se valorile ntre ele, pentru a se localiza defectul, mpreun cu o verificare vizual atent a fundaiei. batiuluj i a picioarelor de susinere a utilajului.

ANEXA 1 - SR ISO 2372 Domenii ale severitii vibraiilor i exemple ale aplicaiilor acestora la maini mici (clasa I), maini de mrime medie (clasa II), maini mari (calsa III) i turbomaini (clasa IV)

N1) n tabelul 2, semnificaiile notaiilor sunt urmtoarele: A bine; B satisfctor; C nesatisfctor; D inacceptabil, conform ISO 3945. Clasa I: Pri componente ale motoarelor i mainilor, integral conectate cu maina n condiii normale de lucru (un exemplu tipic sunt motoare electrice de serie cu puteri pn la 15 KW). Clasa II: Maini de dimensiuni medii (de ex. motoare electrice cu puteri de 15-75 KW) fr fundaii speciale, maini i motoare rigid montate (pn la 300 KW) pe fundaii speciale. Clasa III: Maini de for i alte maini de dimensiuni mari, cu pri n micare de rotaie, montate pe fundaii rigide i grele i care sunt relativ rigide n direcia msurrii vibraiei. Clasa IV: Maini de for i alte maini de dimensiuni mari, cu pri n micare de rotaie, dar montate pe fundaii ce sunt relativ elastice n direcia msurrii vibraiei (de ex turbogeneratoare, n special cele cu subansamble uoare).