Univerzitet u Zenici

Mašinski fakultet

Katedra za automatizaciju i metrologiju

Seminarski rad iz mjerne tehnike

Mjerenje vibracija

Student-ica: Mentor:

Amela Kesten doc.dr. Samir Lemeš

SADRŽAJ

UVOD..........................................................................................2 DEFINICIJA VIBRACIJA ..........................................................3 VAŽNOSTI PROUČAVANJA VIBRACIJA....................................4 UTICAJ VIBRACIJA NA MAŠINE I OPREMU........................4 MJERNI LANAC ZA MJERENJE VIBRACIJA.........................6 MJERENJE VIBRACIJA.............................................................7 SENZORI ZA MJERENJE VIBRACIJA...................................10 UTICAJ VIBRACIJA NA LJUDSKO TIJELO..........................11

1

UVOD

Veoma često u životu se susrećemo sa vibracijama.Vibracije koje se pojavljuju kod mašina i uređaja su najčešće posljedica neispravnosti tehničkih sistema. Vibracije predstavljaju periodičko kretanje dijelova mašina i uređaja.Veoma često se javljaju zbog tehničkih neispravnosti.

Ključne riječi :

Vibracije, mjerni uređaji, period...

.

2

1 DEFINICIJA VIBRACIJA

Pojam vibracije susrećemo veoma često u svakodnevnom životu, u domovima, saobraćaju, na poslu. Vibracije su gibanje u pravilnom ponavljanju. Broj ponavljanja u jednoj sekundi naziva se frekvencija vibracije, dok je jedan ciklus u jednoj sekundi jedan Herc, oznake Hz, a koji je izvedena jedinica iz Međunarodnog sistema (SI), a iznosi:

1Hz= 1 s−1

Formula frekvencije : f =1T [ Hz ]

Period vibracija je vrijeme potrebno za jedan ciklus

f = n

60

Ugaona brzina koja se još zove ugaona frekvencija, je ugao opisan u određenom vremenu

ω = 2 π f

3

slika 1. Vremenska funkcija vibracija [1]

Brzina vibracija varira u svakom dijelu ciklusa, ali u bilo kom trenutku vremena iznosi:

V = dxdt

Ubrzanje je također promijenljivo u svakom trenutku, a njegova vrijednost se izracunava kao:

a = d2x/ dt2

Terminologija koja prati fenomen vibracija uređena je međunarodnim standardom ISO 2041 i nacionalnim standardom JUS Z. PO. 001-005. Vibracije se pojavljuju i u muzici i u akustici.I kod muzičkih instrumenata se misli se prije svega na neželjene rezonance vibracije komponenti koje proizvodi stalna buka. Pojava vibracija najčešće je prouzrokovana različitim uzrocima:

4

Neuravnoteženost rotacionih sistema Nedovoljna dinamička krutost kućišta i temelja sistema Poremećaj centričnosti spojnica i ležaja Nagib vratila Pohabani, ekscentrični ili oštećeni zupčanici Loši pogonski kaiševi i lanci Loši ležajevi Odstupanje od obrtnog momenta Aerodinamičke sile Hidraulične sile Olabljenost spojeva Zaribavanje Elektromagnetne sile „Prolazak“ kroz rezonancu

2 VAŽNOSTI PROUČAVANJA VIBRACIJA

Večina ljudskih aktivnosti vezane su za vibracije u jednom njenom pojavnom obliku. Vibracije su prisutne kod sluha, jer da bismo čuli vibracije se prenose preko bubnjića, disanje preko vibracija pluća, govor zahvaljujući vibriranju gasnica. Veoma dosta vozila imaju problema sa vibracijama zbog neuravnotežnosti motora. Vibracije rezultuju brže trošenje i kvarenje dijelova motora kao što su noisači i kotači, koji također stvaraju jaku buku. Testiranje na vibracije postalo je standardni postupak u dizajnu i razvoju većine inžinjerskih sistema.

3 UTICAJ VIBRACIJA NA MAŠINU I OPREMU

Sa aspekta funkcionalnosti mašina i elektronske opreme vibracije su štetne. Uređaji moraju odgovarati utvrđenim gr4aničnim vrijednostima. U suprotnom javljaju s greške funkcioniranja, nepravilnog rada, lošeg proizvoda i slično. Tako nastaju slijedeći problemi:

1. Izaganje prekomjernim vibracijama ležišta turbine ovodi do povećanja opterećenja kraćeg radnog vijeka

2. Kvalitet obrađenog komada na brusilici postiže se samo kada su vibracije u propisanim granicama,

3. Nivo vibracija izvan propisanih granica utiče negativno na rad elektromotora i generatora

4. Na uticaj vibracija posebno je osjetljiva elektronska oprema.

Slučaj

Najčešći uzrok vibracija Amplituda vibracija Faza

Stroboskopska slika

*Neuravnoteženost

5

1. obrtnih dijelova. Konstantna Još vidljiva

*Ekscentričnost ose vođenja.

Linearano proporcionalno veličini poremećaja Konstantna Referentna

*Fluidno dinamičke reakcije Linearno proporcionalna veličini poremećaja

2.

*Nesaosnost osa spojenih obrtnih vratila

*Ugibanje vratilaKonstantna Konstantna 1 do 3 referentne

linije

3. *Povećan zazor u kliznom ležaju

*Neodgovarajući viskozitet ulja

Konstantna promijenljiva Lagano rotira

4.

*Loše uzubljenje u reduktoru

*Oštećen klizni ležaj

Promijenljiva Nepravilna Višestruka i promijenljiva

5.

*Dejstvo magnetnog polja na električnim mašinama

Konstantna

Konstantna i lagano promijenljiva Višestruka

6.

*Inercijalne sile dijelova

koji vrše reverz. kretanje Konstantna Konstantna Višestruka

7. Sile trenja u kliznim ležajevima

Promijenljiva

Postepeno promijenljiva

1 referentna linija

8. Hidrauličke i pneumatske sile

Konstantna Konstantna

Višestruka

9. Kavitacione sile i hidraulički udari

Konstantna Lagano promijenljiva

Lagano rotira

10. *Elektromagnetne sile usljed ekspl. plinova

Konstantna Lagano promijenljiva

Dvostruka

Tabela. Pregled uzroka i karakteristike vibracija tehničkih sistema [1]

6

Dozvoljeni nivo vibracija određen je propiusima za odgovarajuće mašine i uređaje.Često je potrebno mjeriti vibracije u slučaju kada se vrši ispitivanje proizvoda, mašina i konstrukcija na dinamičku izdržljivost . To se vrši na ispitnim vibracionim stolovima.

4 MJERNI LANAC ZA MJERENJE VIBRACIJA

Kao i kod svih mjerenja neelektričnih veličina električnim putem i kod mjerenja vibracija postoje tri segmenta:

- Detekcije, odnosno mjerenja vibracija koje se obnavlja pomocu uređaja koji neelktričnu veličinu pretvaraju u električni signal, Signal se može na odgovarajući način pretvarati, filtrirati i registrirati

- Analize , koja predstavlja identfikaciju uzroka koji dovode do pojave vibracija, bilo u vremenskom ili frekventnom domenu

- Intervencije, koja podrazumijeva radnje koje treba obaviti da se uklone postojeći uzroci koji su doveli do pojave vibracija

Slika br. 2 Prikazana šema mjernog lanca za mjerenje vibracija. [1]

Prvi u mjernom lancu uređaja za mjerenje vibracija je pretvarač koji vibracije pretvara u odgovrajući električni signal. Detektor vibracija ili akcelerometar može biti sistem od više dijelova( integrator, diferencijator).

7

Pretvarač pretpojačalo filtar(i) detekcija usrednjavanje izlaz

Slika br. 3 Pretvaranje signala [2]

5 MJERENJE VIBRACIJA

Mjerač za vibracije koristi se na mnogim strojevima, sistemima ili za razvoj novih proizvoda. Parametri koji se direktno mogu mjeriti su: ubrzanje, brzina i pomak, dok se ostale karakteristike vibracija mogu dobiti analizom mjerenja navedenih veličina. Metode mjerenja se dijele na:

kontaktne i beskontaktne

Kontaktne metode su klasične i bazirane su na promjeni električnih ili magnetnih osobina nekog tijela, usljed njegovog kretanja izazvanog vibracijama.

Beskontaktne metode se baziraju na primjeni intereferencije laserskih zrak za mjerenje brzine vibriranja ili vrtložnih struja kod mjerenja pomjeranja.

Svi sistemi za mjerenje vibracija sastoje se iz četiri glavna dijela: senzora vibracija, pojačala mjernog signala, analizatora i uređaja za prikazivanje ili pohranjivanje mjerenja. Razvojem informatike i elektronike urađaji za prikazivanje, pohranjivanje rezultata i analizatori su postali računari i računarski programi.

Vibrometer PCE-VT 1000 (džepni nosač za mjerenje brzine vibracija na strojevima i postrojenjima)

Ovaj mjerni uređaj koristi se za brzo mjerenje neuravnoteže i pregled skladištenje i prenosnih uvjeta. Veoma često se koristi za procjenu stanja malih elektromotora. Vrijednosti koje se dobijaju sa mjernog uređaja su slijedeće su:

mjerenje brzine vibracija zadržava se izmjerena vrijednost

nakon svakog mjerenja širok raspon frekvencije automatsko isključivanje nakon 2

minute prijenosni uređaj, na baterije.

8

Slika br. 4

Tehnička specifikacijaMjerni opseg (brzina) 0.1 ... 199,9 mm / sRezolucija 0,1 mm / sPreciznost ± 5%Frekvencijski raspon 10 Hz ... 1 kHzPrikaz 3.5-znamenkasti LCD zaslon,zadnja izmjerena vrijednost se prikazujeBaterije 2 x 1,5 V baterije gumbŽivot oko 5 sati neprekidnog radaOprema ugasio automatski isključuje nakon 2 minute bez aktiviranje (za uštedu baterije)Raspon radne temperature 0 ... 40 ° C, <85% r.h.Dimenzije 150 x 22 x 15 mmTežina 55 g

Vibrationsmesser PCE-VT 2800 (Vibracijsko mjerilo za ubrzanje i brzine vibracija)

9

Slika br. 5

PCE-VT 2800 uređaj za mjerenje vibracija je idealan za osoblje koje vodi računa o održavanju da bi mogli brzo pregledati od vibrirajuće dijelove, strojeve i opreme. Uređaj za mjerenje vibracija pokazuje ubrzanja i brzine vibracija. Posebna prednost uređaja za mjerenja vibracija PCE-VT 2800 je integrirani data logger. Na SD memorijsku karticu izmjerene vrijednosti mogu biti pohranjene i prebačene preko USB-a na računar. Na LCD zaslon omogućava precizno izmjerene vrijednosti čitati čak i u mraku. Uređaj za mjerenje vibracija može se napaja na bateriju ili na adapter za napajanje.

Opće specifikacije

o prikaz LCD zaslon (52 x 38 mm zeleno pozadinsko osvjetljenje)o vanjska temperatura 0 ... +50 ° Co Relativna vlažnost<85% R.Fo snagaAlkalne ili heavy duty DC 1,5 V baterije6 x (UM3, AA) ili ekvivalento težina515 go veličina203 x 76 x 38 mm

Vibrationsmesser PCE-VT 204 (Instrument za praćenje brzine vibracija - ubrzanje - Istisnina /i kontaktirala s dodatnim optičkim brzine mjerenje funkcije /interne memorije, RS-232 port / opcionalni software

Slika br. 6

10

Instrument za mjerenje vibracija PCE-VT 204 je pravi multi-talent.Uređaj za mjerenje vibracija stoga pogodan je pored vibracija praćenje motora, skladištenja ... pogodan je još za mjerenje brzine rotirajućih strojeva i opreme. Ako se mjereni podataci direktno iz uređaja za mjerenje vibracija želite prenijeti na PC / laptop (iz memorije ili) možete koristiti opcionalni software za to. Unutrašnja frekvencije filtera za suzbijanje buke u pozadini, tako da je samo

specifične vibracije su se upija.

Postoje još mnogi uređaji za mjerenja vibracija ovo su bila samo neka od tri najčešće primjenjiva uređaja.

6 SENZORI ZA MJERENJE VIBRACIJA

Beskontaktni senzor pomaka

o Radi na principu vrtložnih strujao Magnetno polje proizvedeno izmjeničnom

strujom oko zavojnice inducira vrtložne struje u bilo kojem eletrički vodljivom materijalu blizu zavojniceSlika br. 7

o Zato je takve senzore prije mjerenja potrebno kalibrirati tj. Prednamjestiti na voltažu -12V te se pomakvodljivog materijala od sosovne registrira u obliku rasta (opadanja) voltaže

o Osjetljivost senzora ( np. 8 mV/μm).

Kontaktni senzor brzine

o Kontaktni senzor brzine radi u skladu sa elektrodinamičkim principom. Napon proporcionalan brzini inducira da se u zavojnici koja je zavješena u polju permanentnog

11

magneta pomoću dvije helikoidne membranske opruge koje s oprugom tvore vibracijski sistem masa-opruga.

Slika br. 8

Kontaktni senzor ubrzanja

Kontaktni senzor vibracijskog ubrzanja radi u skladu s piezoelektričnim principom. Piezoelektrični efekat kvarca se koristi za pretvaranje mehaničkog gibanja u istezanje

ili sabijanje kvarca u kojem, zbog polarizacije nastaje elektični naboj. Izmjereno vibracijsko ubrzanje se u mjernom instrumentu pomoću električnog

inegratora jednostavno pretvara u vibracijsku brzinu ili vibracijski pomak

Slika br. 9

7 UTICAJ VIBRACIJA NA LJUDSKO TIJELO

Cijelo tijelo vibracije (WBV) ili stohastički rezonanca Acceleration Training vježbe nazivane, je metoda treninga u kojoj osoba stoji na vibro pločom koja vibrira na frekvenciji od oko 5 do 60 Hz. Ovaj potez refleksiju mišića aktiviraju i mišićne kontrakcije uzrokovane. Metode koje se koriste u biomehaničke stimulacije (BMS), ili s druge strane oscilacija biomehaničke lokalnih mišićnih grupa izravno ili putem povezanih tetive su stimulirana od strane posebne vibracije uređaja. Vibracije obuka se nudi u raznim područjima (konkurentne sportovi, fitness, rehabilitacija, medicinski, njegu, ljepotu) i koristi se za povećanje učinka mišića i poboljšanje koordinacije i ravnoteže. Pored toga postoji i oboljenje od vibracija ako smo izloženi dugotrajno može da se izazove bolest HAVS (Hand-Arm Vibration Syndrome, što u prevodu znači Šaka-Ruka vibracioni sindrom) koje je najčešće oboljenje kod nas. Posljedice izlaganja vibracijama su:

- Poremećaji i redukovana periferna cirkulacija

12

- Trnjenje ili gubitak osjećaja u prstima- Osjetljivost na hladnoću- Prsti poprimaju bijelu boju- Degenerativne promjene

13

Literatura:

[1] - http://www.scribd.com/dseferovic/d/78754882/120-Mjerni-lanac-za-mjerenje-vibracija

[2] – Brüel & Kjær online Library: http://www.bksv.com/Library.aspx

[3] - http :// www . riteh . uniri . hr

[4] - http :// www . pce - grupa . ba / ispitivanje - materijala / mjeraci - vibracija . htm

[5] - http :// www . fms - tivat . me / predavanja 3 god / Brodski _ pogoni 4-1. pdf

[6] -http :// www . riteh . uniri . hr /

1. “ Vibracije “ Vlatko Dolček, Avdo Voloder, Safet Isić – Sarajevo 2009 god2. “ Mjerenje vibracija “ (Deformation measurements and NDT applications)3. http://www.unze.ba/am/ip/15a%20Mjerenje%20vibracija.pdf 4. http://hr.pce-instruments.com/mjerna-tehnika/mjeraci-vibracije.htm 5. http://www.scribd.com/dseferovic/d/78754882/120-Mjerni-lanac-za-mjerenje-vibracija 6. http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_kons_stroj/katedre/konstruiranje/ 7. http://www.fms-tivat.me 8. Zaimović-Uzunović N.: Mjerna tehnika, Mašinski fakultet, Zenica, 1997.,9. Dragan Svetković i Momir Praščević: „ Buka i vibracije“ –Univerzitet u Nišu 2005.

[7]- http://de.wikipedia.org/wiki/Vibrationstraining

[8]- http://www.industrial-needs.com/measuring-instruments.htm

[9]- http://hr.wikipedia.org/wiki/Vibracije

[10]- http://de.wikipedia.org/wiki/Vibration

14