Měření vibrací

V oblasti měření vibrací nabízíme komplexní služby v širokém spektru technických oborů. Provádíme zejména vícekanálová měření vibrací a zvuku se souběžným měřením dalších veličin. Mezi běžně prováděná měření lze zařadit měření vibrací staveb, měření vibrací působících na člověka, měření vibrací za účelem identifikace jejich zdroje a měření vibrací s cílem zjištění technického stavu zařízení - technická diagnostika, vibrodiagnostika. Výsledky měření lze vizualizovat s využitím metod provozních tvarů kmitů nebo modální analýzy.

Měření vibrací - prováděná měření

Provádíme veškerá měření vibrací a to i s velkým počtem současně měřených signálů, včetně rozborů naměřených hodnot, například za účelem zjištění zdroje vibraci. Měření vibrací lze kombinovat i s měřením jiných veličin také vícekanálově. Měření vibrací lze provádět také bezdotykově s využitím laserového snímače rychlosti vibrací. 

Mezi námi běžně nabízená měření vibrací patří:

  • měření vibrací strojů, staveb a konstrukcí
  • měření pro účely technické diagnostiky - vibrodiagnostika
  • měření pro zjištění zdrojů vibrací
  • měření vibrací s vizualizací pohybu PTK
  • měření a provádění modální analýzy
  • vizualizace přechodových jevů
  • měření a zjišťování vlastních frekvencí
  • měření vibrací v automobilech
  • testování vibračních parametrů výrobků
  • měření vibrací působících na člověka
  • měření pro vhodnost uložení citlivých přístrojů a 3D měřidel
  • měření přenosu vibrací stavebních konstrukcí
  • měření vibrací přenášených zemí
  • měření nerovnoměrnosti otáček
  • bezkontaktní laserová měření

Pro získání výsledků lze použít frekvenční analýzy, křížová spektra, frekvenční a časové přenosové funkce, multispektra a speciální diagnostické metody. Tyto metody mají za cíl získání maxima poznatků o měřeném objektu v podobě způsobu buzení, přenosových cest a tlumení.

Frekvenční rozsah kontaktních měření vibrací je od 0,1 Hz do 25 kHz. Amplitudový rozsah je shora limitován v řádech 50.000 g. Kontaktní měření vibrací můžeme provádět i na lehkých objektech již od cca 15 gramů.  

Pro zobrazení výsledků měření vibrací lze využít i vhodné vizualizační metody, mezi něž patří například "Provozní tvary kmitů", "Modální analýza" nebo vizualizace přechodových jevů. Tyto vizualizační metody umožňují snadné pochopení provozních deformací a umožňují tak velmi snadno realizovat případné konstrukční úpravy k eliminaci jejich vlivu.

Bezkontaktní laserová měření vibrací jsou vhodná pro velmi lehké objekty, pro měření na povrchu s vysokou teplotou, v silném elektro-magnetickém poli, nedostupné objekty (nelze na ně umístit snímač z důvodu nedosažitelnosti například vzdáleností, nebo neustálým pohybem - rotující hřídel) a pro měření v prostředí s vysokým napětím (povrch součástek a rozvodů pod napětím).

V některých případech lze provádět kontaktní měření vibrací i přímo na rotujících hřídelích a na pohybujících se částech strojů.

Více informací o PROBLEMATICE HLUKU A VIBRACÍ.

Měření přenosových funkcí

 

Animace deformace rámu

 

Měření vibrací více snímači

Měření vibrací

Analýzy vibrací - postprocessing

Některé typy hodnocení naměřených hodnot je vhodné provádět formou postprocessingu. Při měření jedinečných událostí (crash test, aktivace airbagu, nouzové zastavení výtahu, výstřel z děla) je důležitější dobře zaznamenat samotnou měřenou veličinu, než se snažit získat výsledek měření přímo po měřené události.

Klíčové je pořízení nezkreslených dat ze snímačů vibrací a dalších snímačů ve formátu vhodném pro zpracování dat v následném postprocessingu.

Postprocessingové nástroje umožňují provádění frekvenčního vážení, filtrování a změny vzorkování naměřených signálů. Po přípravě signálů je možné již běžné provádění frekvenčních analýz a rozborů stejně jako při vlastním měření. Výhodou ale zůstává dodatečná možnost analýzy opakovat například s jiným nastavením analýz.

Složitější vizualizační metody, které používáme se většinou kompletně řeší formou postprocessingu.

Více informací o FREKVENČNÍ ANALÝZE.

Běžná měření vibrací

Zabýváme se sice převážně vícekanálovým měřením zvuku a vibrací, ale nejčastějším požadavkem na provedení měření vibrací jsou jiné typy měření. Nejčastěji se vyskytující požadavky na měření vibrací jsou měření stávajících vibrací na strojích ve výrobě, měření vibrací budov a stavebních konstrukcí nebo měření vibrací přenášených na člověka a porovnání změřených vibrací s limitem nebo s doporučením výrobce.

Správnost a reálnost naměřených hodnot lze zajistit vhodnou volbou snímače vibrací (hmotnost, citlivost, frekvenční rozsah, způsob upevnění), místem měření a navázáním snímače na kalibrovaný etalon. Námi nejčastěji používané snímače jsou navíc kalibrovány v akreditované kalibrační laboratoři dle ČSN EN ISO/IEC 17025.

Při měření vibrací je někdy důležité měření stability otáček daného stroje s možností hodnocení jeho nerovnoměrnosti otáček. Typickým příkladem pro hodnocení nerovnoměrnosti jsou měření na spalovacích motorech a elektromotorech s regulací na konstantní krouticí moment.

Například i měření velmi jednoduché jednostupňové převodovky může vyžadovat využití kepstrální analýzy (Cepstrum - popis periodicky se opakujících jevů ve spektru) za předpokladu, že se zákazník zeptá, jak eliminovat nadměrné vibrace a ze spektra nelze zubovou frekvenci vůbec identifikovat.

Více informací o KALIBRACÍCH a NEJISTOTÁCH při měření vibrací.

Běžně používané snímače vibrací

Spektrum zrychlení vibrací - diagnostika závady

 

Velmi poškozené ložisko

Technická diagnostika - vibrodiagnostika

Vibrodiagnostika je zpracování vibračních signálů pro účely technické diagnostiky. Vibrodiagnostika je bezdemontážní neinvazní metoda, které nevyžaduje provozní omezení diagnostikovaných strojů.

Hodnocením vibračních signálů, nejčastěji ve formě zrychlení, je možné identifikovat běžná poškození strojů, jako jsou například nevývaha, nesouosost, problémy s ložisky, problémy s ozubením, uvolnění, problémy elektromotorů, obecných pohonů a další. Pro hodnocení lze využít běžné frekvenční analýzy jako jsou vícekanálové FFT, CPB, Order (řádová analýza) a jiné typy filtrací signálu.

Vibrační signály pro účely technické diagnostiky lze měřit i na pohybujících se a rotujících částech strojů. Na základě rozborů naměřených hodnot vibrací provádíme i návrhy úprav strojů a návrhy pružných uložení zařízení.

Technickou diagnostiku provádíme převážně formou návštěvy u zákazníka, ale i formou trvalé instalace automatizovaného diagnostického zařízení například pro potřeby prediktivní údržby.

Vhodným doplňkem vibrodiagnostiky je také námi prováděná akustická diagnostika a termografie. Akustická diagnostika umožňuje i diagnostiku na dálku formou diagnostiky po telefonu.

Více informací o TECHNICKÉ DIAGNOSTICE.

Vizualizace vibrací - animace vibračního pohybu

Z důvodu snadného pochopení řešeného problému všemi zůčasněnými je vhodné klasický výsledek měření vibrací - spektrum využít jiným způsobem.

Pohled na desítky změřených spekter je sice zajímavý, ale je určený jen pro hrstku odborníků, kteří si za rozloženým signálem na jednotlivé harmonické složky dovedou výsledné deformace měřeného tělesa představit.

Jednou z metod je vytvoření animace vibračního pohybu s použitím metody provozních tvarů kmitů.

Provozní tvary kmitů zobrazují pohyb měřeného objektu na požadované frekvenci nebo řádu (násobku otáček). Velikosti amplitud jsou vhodně zvětšeny pro zobrazení na monitoru počítače, kde je tento pohyb i výrazně zpomalen.

Provozní tvary kmitů jsou měřeny při běžném provozu měřeného stroje a pro měření není nutné stroj odstavovat. Výsledná animace je velmi užitečná při řešení konstrukce stroje, při jeho ukládání, ale i při odstraňování běžných provozních problémů, jakým je nevývaha a nesouosost.

Při dlouhodobějším působení, například nevývahy, je pravděpodobně nutné i prověření kvality uložení stroje, které mohlo být dodatečným dynamickým zatížením poškozeno.

Touto metodou lze animovat i přechodové jevy, jako jsou reakce měřeného stroje na skokové změny zatížení, změny rychlosti nebo jen prosté zabouchnutí dveří.

Více informací o VIZUALIZACÍCH hluku a vibrací.

Provozní tvary kmitů ukázka

Modální analýza držáku

Vizualizace vibrací - analýza systémů

Vibrace, které běžně na strojích budíme, neodpovídají přímo budícím silám. Ty je velmi obtížné měřit. Vibrace odpovídají reakci měřeného systémy na buzení. Tato reakce i buzení jsou frekvenčně závislé funkce.

Častým požadavkem proto bývá popsat frekvenční přenosové funkce měřeného objektu. Důvodem bývá popis toho, jak se bude měřený objekt chovat, budou-li na něj působit dynamické síly (běžné provozní síly) na daných frekvencích. Tento postup měření a zpracování dat se nazývá obecně analýzou systému.

Modální analýza je potom nástrojem, jak této analýzy systému dosáhnout. Výsledkem modální analýzy je popis vlastních frekvencí, modální hmotnost, útlum na těchto frekvencích a modální tvary kmitů.

Tyto modální tvary popisují, jak se na dané frekvenci měřený objekt deformuje. Z daného tvaru kmitu je pak možné určit způsob namáhaní při dané frekvenci (ohyb, krut, ale i tah a tlak).

Po pochopení daného modálního tvaru je možné provést návrh vhodné změny vedoucí k eliminaci nežádoucího tvaru a snížení dodatečného dynamického namáhání měřeného objektu.

Na modální tvary se můžeme podívat jako na animace na obrazovce počítače. Tato animace zobrazuje zvětšené a zpomalené výchylky měřeného stroje při daném buzení na jedné frekvenci.

Pro buzení využíváme několik rázových kladívek nebo elektromagnetické budiče.

Více informací o VIZUALIZACÍCH hluku a vibrací.

Způsoby buzení

Některé úlohy při měření vibrací vyžadují vnesení síly do měřeného objektu. Tuto sílu do měřeného objektu vnášíme z důvodu sledování a měření příslušné odezvy. Jedná se čistě o princip akce a reakce, kdy síla vyvolává odezvu.

Tuto sílu můžeme do měřeného objektu vnést v zásadě dvojím způsobem. První možností je jednoduchým rázem s použitím rázového kladívka. Rázové kladívko je uzpůsobeno na měření síly integrovaným snímačem při nárazu, kdy eliminuje parazitní sílu vzniklou změnou jeho zrychlení. 

Druhou možností je použití vibračních budičů, nejčastěji ve formě elektromechanického vibrátoru. Jádro vibrátoru osciluje kolem rovnovážné polohy a měřený objekt je k budiči připevněn spojovací tyčkou se snímačem síly.

Budiče jsou výhodné pro trvalé instalace v laboratořích a umožňují provádět buzení různých typů signálů (šum, sinus, rozmítaný sinus ...). Rázová kladívka umí vnášet jen silový impuls.

Výhoda rázových kladívek je v jejich mobilitě. Velmi snadno je možné vnášet sílu v různých místech a směrech měřeného objektu a měření lze provést přímo na místě jeho instalace nebo u zákazníka bez zázemí vybavené vibrační zkušebny.

Disponujeme celou škálou rázových kladívek od malých po velká rázová kladiva. Malá kladívka se hodí na buzení malých lehkých objektů (malé elektromotorky, desky tištěných spojů, skleněné a porcelánové izolátory, malé turbínové lopatky, elektronické součástky  ..). Velká kladiva se používají pro vybuzení velkých a hmotných soustav (celých výrobních strojů, tiskových válců, ocelových konstrukcí a rámů, podvozků vozidel, dřevěných konstrukcí, zdí a jiných stavebních prvků například pro zjištění přenosu vibrací ze zdi na sousední boční zdivo). Použitelný rozsah buzení je s použitím těchto kladívek od cca 2 N do 22.200 N.

Naše možnosti buzení vibračními budiči jsou omezenější. Zde velmi závisí na velikosti, hmotnosti a způsobu uložení měřeného objektu. 

Více informací o PROBLEMATICE HLUKU A VIBRACÍ.

Rázová kladívka

Vibrace přenášené na člověka - Human Vibration

 

Vibrace přenášené na sedící osobu - Human Vibration

Měření vibrací přenášených na člověka

Pro splnění požadavku Nařízení vlády 217/2016 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, je nutné provádět měření vibrací přenášených na člověka.

Vibrace se měří a hodnotí jako:

  • vibrace přenášené na ruce
  • vibrace přenášené zvláštním způsobem na zaměstnance způsobující intenzivní kmitání v horní části páteře a hlavy
  • celkové vertikální a horizontální vibrace
  • vibrace v chráněných vnitřních prostorech staveb

Hodnocení je prováděno s ohledem na pracovní dobu nebo na dobu, kdy dané vibrace působí a naměřené vážené hodnoty jsou porovnány s hygienickým limitem.

Měřicí přístroje, snímače a používané přípravky musí v tomto případě splňovat požadavky ČSN ISO 8041 "Vibrace působící na člověka".

Základním typem těchto měření je měření vibrací přenášených z pracovního nářadí nebo zařízení na člověka (nejčastěji na jeho ruce). Přímo na rukojeť nářadí je připevněn (nebo pracovníkem u rukojeti přidržen) snímač vibrací, který najednou změří ve všech třech osách vibrace přenášející se z pracovního nářadí na pracovníka. Pro tato měření existují přesně definované postupy, popisující provozní podmínky, stav a způsob držení měřeného pracovního nářadí nebo zařízení.

Dalším typem těchto měření je přenos vibrací na sedící nebo stojící osobu. Pro tato měření se používá speciální plochý snímač, který se umístí přímo na sedačku. Obsluha měřeného stroje si poté sedne přímo na tento snímač. Vibrace působící na člověka jsou i v tomto případě měřeny ve všech tře osách současně. 

Měření v budovách se provádějí v průmyslu nejčastěji z důvodu přenosu vibrací z technologií do částí budov. V případě obytných budov se jedná nejčastěji o přenos vibrací z blízké silniční nebo železniční dopravy. Tato měření lze také po dohodě se statikem použít pro posouzení vlivu vibrací na technický stav daného domu.

Častým požadavkem je také měření vibrací přenášených na člověka (obsluhu zařízení) pro splnění požadavku Nařízení vlády č. 176/2008 Sb o technických požadavcích na strojní zařízení. Z tohoto nařízení vyplývá povinnost minimalizace vibrací a uvádět v návodu na obsluhu příslušné hodnoty vibrací.

Více informací o STUDIÍCH s problematikou hluku a vibrací.

Měření extrémně vysokých a nízkých vibrací

Obecné měření vibrací je velmi širokým pojmem, který zahrnuje měření vibrací od malých součástí přes automobily po stavby. Při měření vibrací se mohou vyskytovat velmi malé hodnoty vibrací u staveb až po velmi vysoké hodnoty vibrací při výstřelech a rázech.

Z tohoto důvodu nelze měření vibrací provádět jedním typem snímače a je nutné mít k dispozici velkou škálu různých snímačů vibrací s rozdílnou citlivostí. 

Rozhodujícím faktorem při volbě snímače měření je jeho amplitudový a frekvenční rozsah, ale také způsob jeho připevnění k měřenému objektu a jeho hmotnost, která u velmi lehkých objektů může ovlivnit měřené hodnoty. 

Měření vibrací je, co se týče počtu snámačů, náročnější než měření zvuku. Pro měření zvuku v celém myslitelném rozsahu 6,5 dB až 184 dB je možné realizovat teoreticky dvojicí speciálních mikrofonů. Měření vibrací v celém rozsahu zahrnuje snímače od 10 V/g po 0,1 mV/g, což zahrnuje šest úrovní citlivostí snímačů vibrací.

Mezi speciální snímače vibrací lze zařadit tří osé snímače vibrací, rázové snímače nebo snímače, které jsou velmi lehké a při tom mají vysokou citlivost. Snímače pro opravdu velmi vysoké hodnoty vibrací lze k měřenému objektu připevnit pouze s použitím šroubu.

Použití snímačů vibrací může ovlivnit i prostředí a teplota měřeného objektu. Maximálně možné teploty povrchů pro měření vibrací jsou 200°C.

Samostatnou kapitolou je bezkontaktní laserové měření rychlosti vibrací.

Více informací o našich ŠKOLENÍCH nejen s problematikou hluku a vibrací.

Snímač vibrací se závitem
Záznam hluku a vibrací

Dlouhodobá měření vibrací

Mezi našimi nabízenými službami jsou i vícekanálová dlouhodobá měření zvuku a vibrací. Výsledkem těchto měření jsou datové soubory, které obsahují naměřená data pro následnou analýzu.

Délka těchto měření je teoreticky neomezená. Běžné nasazení v praxi tuto délku zkracuje na cca týden, ale je to jen z důvodu nutné přítomnosti obsluhy, která na měření dohlíží a kontroluje prováděné měření. V reálu je nutné občas snímače přemístit a dohlížet na situaci kolem míst měření. Například zaznamenávat události, které ovlivňují měření, ale se sledovanou problematikou nesouvisí.

Tento typ měření s kontrolou limitních hodnot lze aplikovat například na paletu křehkého zboží, která je přepravována k zákazníkovi, kde vlivem rázů způsobených její nešetrnou přepravou může dojít k poškození výrobků. 

Běžné je i monitorování vibrací při převozu velkých a těžkých strojů. Působení vibrací při převozu způsobuje dodatečné dynamické namáhání strojních součástí, se kterým konstruktér původně nepočítal. Strojní zařízení pak vykazují například poškozená valivá ložiska.

Kontrola limitních hodnot vibrací v čase se používá i v případě, že jsou v těsné blízkosti výrobních, počítačových, datových nebo měřicích technologií prováděny například stavební práce. Vibrace pak mohou ovlivnit činnost výše uvedených technologií, které i přes provádění stavebních prací mohou zůstat v provozu.

Více informací o DIAGNOSTICE PO TELEFONU.

Automatizace měření vibrací

V případě požadavku na automatizaci vibračních měření, jsme schopni dodat kompletní řešení na míru. V případě návrhu takovéhoto typu měření provádíme i posouzení vhodnosti uvažovaného měření a reálnost dosažení požadovaných výsledků.

Automatizace mohou mít podobu pouze softwarovou nebo zahrnují dodávku veškeré potřebné měřicí techniky, včetně elektrických rozvaděčů, a dalšího příslušenství umožňujícího provádění daného měření.

Součástí dodávky může být i bezkontaktní optické měření vibrací, vibrační budič nebo klimatizační box.

Automatizační měření najdou uplatnění při vývoji nových materiálů a výrobků nebo při jejich 100% kontrole na vibrace na výrobních linkách.

Automatizace měření vibrací lze použít i při běžných opakujících se měřeních, například pro usnadnění práce při vytváření protokolů o měření nebo pro usnadnění exportu naměřených hodnot do jiných programů.

Více informací o PRŮMYSLOVÝCH APLIKACÍCH.

Kontrola na výrobní lince