تحقیق مقاله تجزیه تحلیل سیگنال صوتی بلبرینگ

تجزیه تحلیل سیگنال صوتی بلبرینگ

کارخانه ها و شرکتهای تولیدی بزرگ میخواهند تا انجا که ممکن است تولیدات خود را به سطح کیفیت و گارانتی بهینه نزدیک کنند. بنابراین دیگر پیروی از روشها سنتی و قدیمی به صرفه نمی باشد. این تولید کنند گان علاقمند هستند که طول عمر مفید قطعات و قسمتهایی که جنبه حیاتی برای کارکرد یک سیستم مکانیکی دارند را تا آنجا که ممکن است بالا ببرند. و تنها زمانی که نیاز است آنها را وارسی کنند.ساخت قطعات پیچیده تر احتیاج به علم پیچیده تری دارد و ساخت و رفع عیوب انها نیز پیچیده تر میشود.

در این حال بلبرینگ ها و یاتاقانها هم مستثنی نیستند.حتی عیب یابی و رفع مشکلاتی که باعث عیب در انها میشود و حتی تغییرات صدا نیز میتواند به این امر کمک کند.روشهای متداولی که جهت عیب یابی بلبرینگ ها وجود دارد میتوان به عنوان نمونه: روش حوزه زمان وروشهای حوزه فرکانس(تجزیه و تحلیل طیف) روش تجزیه تحلیل سیگنال صوتی بلبرینگ نام برد.

به عنوان مثال در استفاده از روش اخر به طور خلاصه میتوان چنین بحث کرد که:
شکستگی قطعات در ماشین الات یکی از رایج ترین این مشکلات برای بلبرینگ ها میباشد. این خرابی ها و شکستگی ها معمولا در شرایطی پیش می ایند که تقریبا پیش بینی قطعی انها غیر ممکن است. و نمیتوان موقعیت زمانی و مکان انها را مشخص کرد.
در سالهای اخیر استفاده از رایانه برای عیب یابی ماشین الات مورد توجه بسیاری از محققان و متخصصان قرار گرفته است.که در زمینه تعمیرات ماشین الات فعالیت میکنند. موضوع نگهداری و تعمیرات برنامه ریزی شده بخاطر تاثیر قابل توجه در کاهش هزینه ها از دیر باز در قالب مباحث پیشگیرانه مورد توجه بوده است. ماشین الات دوّار به عنوان بخش عظیمی از صنایع دنیا از اهمیت ویژه ای برخوردارمیباشند.بیشتر ماشین الان در سرعت های زیاد کار می کنند. و با پیدا کردن معایب مختصر در مدت زمان کوتاهی تخریب میشوند. و خطرات و هزینه های اقتصادی قابل توجهی بوجود می اورند. دسته ای از روشهای نگهداری مثل روشهای تحلیل ارتعاشی و بررسی کارکرد ماشین در بین سایر روشها اهمیت ویژه ای دارند.پی بردن به سلامتی یا معایب محل و زمان وقوع مشکلات مواردی هستند که با روشهای تحلیل ارتعاشی قابل اجرا می باشند.نتایجی که اخیرا به دست امده است حاکی از این است که در صنایع تولیدی سعی میشود از مجموعه ای از سنسورهای خاص استفاده شود. و شرایط ماشینها و قطعات از این طریق انجام گیرد. به این ترتیب اهداف فرایند حفاظت و نگهداری قطعات و لوازم با استفاده از طرحهای شبکه بندی و تکنولوژی ارسال اطلاعات تامین میگردد. تشخیص خرابی های ماشین در موقعیت هایی که مربوط به نگهداری و حفاظت است نیاز به بنا نهادن و طراحی یک سیستم جامع شامل چندین مدول از جمله مدول تشخیص خرابی دارد. در واقع این مدول خرابیها را از روی داده هایی که به صورت زنده از سنسورهایی که پارامترهای مهم ماشین در حال کار را اندازه گیری میکنند؛تعیین میکند.مدول دیگری بنام تخمین زننده نیز نیاز است که وظیفه ان براورد وضعیت کارکرد ماشین بر اساس داده های بدست امده از مدول تشخیص خرابی است. این مدول بر اساس پیش زمینه ای که از داده های مربوط به خرابی های مختلف ماشین دارد، وضعیت نگهداری و رسیدگی به ماشین و اینکه ایا نیازی به رسیدگی و تعویض هست یا نه را معلوم میکند.در صنعت وقتی با ماشین گردش مثل موتورهای صنعتی،پمپها، پنکه ها، یا بلبرینگ ها سروکار داریم آنالیز سیگنال زمانی یکی از روشهای رایج تکنیک نگهداری است.سیگنال زمانی اندازه گیری شده در نقاط مشخص، مثل ساچمه های یک بلبرینگ میتواند اطلاعات مفیدی در مورد وضعیت کارکرد یا خرابی های مختلفی که ممکن است وجود داشته باشد به ما بدهد.بسته به اهدافی که مدنظر ماست بررسی عملکرد سیستم میتواند از دو روش زیر صورت گیرد:

1.سیستم ONLINE :

در این حالت داده ها به صورت مداوم و اتوماتیک اندازه گیری شده و به وسیله یک سیستم کامپیوتری ذخیره و پردازش میشود.

2. سیستم OFFLINE :

در این حالت اندازه گیری داده ها به صورت متناوب مثلا هر هفته دو بار صورت میگیرد. و به کامپیوتر پردازش گر منتقل میشود. خرابیهای روی بلبرینگ از روی تغییرات سیگنال صدای تولید شده توسط ان قابل تعیین می باشد.بسیاری از تجهیزات مکانیکی صداهای مشخصی تولید میکنند و با تغییر مود کار انها صداها نیز مرتبا تغییر میکند. به عنوان نمونه یک اتومبیل در طی حرکت خود با سرعت ها و شتاب های مختلفی حرکت میکند و به تولید صدا می پردازد. به علت اینکه بسیاری از این وسّایل دینامیکی به صورت غیر ایستا می باشند، بنابراین مشاهده وضعیت کارکرد انها و تشخیص عیوب مکانیکی انها معمولا کار بسیار دشواری است. بنابراین یکسری از خرابیهای مکانیکی مثل تکان های شدید، جرقه زدن، ترک خوردگی و شکاف، شل بودن، خزش، اصطکاک، ناهمراستای، نشت روغن و غیره از جمله خرابی هایی هستند که معمولا سیگنال غیر خطی و غیر ایستایی ایجاد میکنند.
برای پردازش یک چنین سیگنالهایی که مشخصات انها با زمان تغییر میکنند نیاز به روش تجزیه و تحلیل سیگنال های غیر ایستایی پیدا می شود.سیگنالهای غیر ایستایی سیگنالهایی هستند که مشخصات اماری انها بر خلاف سیگنالهای ایستان با زمان تغییر می کند.
بحث در این پروسه بسیار وسیع میباشد و تنها بررسی تنها یک روش نوین جهت عیب یابی در بلبرینگ ها و همچنین تشخیص زمان عیب بود.از ماده کادمیم به علت ضریب اصطکاک پائین و مقاومت بسیار خوب در برابر خستگی، در آلیاژهای بلبرینگ از آن استفاده می شود.با وجود ظاهر بسیار ساده انها اما نقش بسیار بالایی در صنعت دارند.تقریبا میتوان به جرات گفت که، هر سازه و دستگاه دواری حرکت اسان خود را در جای خود یا در محلی که دوران دارد مدیون یاتاقانها و بلبرینگ ها میباشد.تمام یاتاقانها و بلبرینگ های موجود در بازار دارای رنج خاصی هستند، که تابع استاندار خاصی می باشند.به علت محدود بودن منابع فارسی و همچنین به علت اینکه این تکنولوژی وابسته به کشورهای پیشرفته می باشد، و صاحب تکنولوژی روز و با دقیق ترین دستگاه ها و تجهیزات می باشند. ساخته شود. منبع مناسبی پیدا نمی شود . و به همین دلیل بهترین منابع در اینترنت در سایت های SKF وEBI  و NHBBوNTN یافته شد.یافته ها به صورت فایلهای pdf و cad می باشد. تنها یافته های منبع فارسی در سایت علوم و تحقیقات بود که مختصری از پروژه های دانشجویان سالهای قبل و در حد مقدمه انها بود که قابل استفاده نبود.

کاربردهای مختلف بلبرینگ مغناطیسی

طراحی منحصر به فرد و قابلیت های گسترده ی بلبرینگ های مغناطیسی، موجب کاربردهای مختلف آن ها، به عنوان مثال، در ساختن لایه های فابریک نیمه هادی و به ویژه در ساختن لایه های نازک سیلیکون، می شود. بلبرینگ‏های مغناطیسی در این گونه کاربردها که به ارتعاش و لرزش بسار حساسند می توانند موجب افزایش پایداری شوند.  کمپرسور های سرد سازی، نمونه‌ی دیگری از کاربردهای مهم بلبرینگ‏های مغناطیسی که می توانند در سرعت های بالا که مورد نیاز مبردهای جدید است، کار کنند و بر خلاف بلبرینگ های معمولی که با روغن خنک می‏شوند، هیچ تأثیری از جهت ایجاد آلودگی روی مبرد ندارند. بلبرینگی مغناطیسی هم چنین می توانند به طور دقیق عایق بندی شوند و لذا برای فرآیند‏هایی که با سیالات مخرب سروکار دارند، قابل توجه هستند.

مزیت بلبرینگ های مغناطیسی

بلبرینگ های مغناطیسی بدون هیچ گونه تماسی کار می کنند. این منجر به خصوصیات ویژه ای می شود که گستره ی کاربرد این بلیرنگ ها را وسعت می بخشد. برای کاربردهایی که دارای یکی از خصوصیات زیر هستند:

عدم نیاز به روغن کاری

سیستم های روغن کاری برای بقیه‌ی انواع یاتاقان ها، گران قیمت، غیر قابل اطمینان و غیر ایمن هستند. روان کننده ها برای محیط زیست خطر آفرین هستند و دور ریختن آن ها هم معضل دیگری است. در صورتی که هیچ کدام از این موارد برای یاتاقان های مغناطیسی مطرح نیست.

ایمنی

 این بلبرینگ ها از لحاظ ایمنی قابل مقایسه با موتورهای الکتریکی هستند و معقول است که انتظار داشته باشیم عمری حدود 15 تا 20 سال داشته باشند. سیستم کنترلی آن ها هم یک عمر پایدار نسبی پنج ساله دارد که قابل مقایسه با عمر اجزای الکتریکی معمولی است.

اندازه گیری نیرو

 کنترل کننده می تواند مقدار و جهت نیروی بلبرینگ ها را با اندازه گیری جریان مقدار و جهت نیروی بلبرینگ ها را با اندازه گیری جریان و موقعیت آن اندازه بگیرد که این خصوصیت بسیار ویژه ای برای طراحان است. این نیروی ها با دقت پنج درصد قابل اندازه گیری هستند.

کنترل موقعیت محور

چون سنسورها موقعیت شافت را نمایش می دهند. سیستم کنترلی می تواند موقعیت آن را بر حسب اطلاعاتی که از سنسورها می گیرد، تغییر دهد.

دقت

کنترل دقیق می تواند، جابه جایی شافت را در اثر نامیزانی ها از بین برد، که این کار با استفاده از سیستم کنترلی تطبیقی (Adaptive) انجام می شود. جابه جایی شافت در همان سرعت می تواند تا حدود یک میلی متر کاهش پیدا کند که برای ماشین های ابزار برش، بسیار قابل توجه است.

عملیات غوطه وری

بلبرینگ های مغناطیسی می توانند به طور مستقیم در داخل سیال کار کنند و نیاز به آب بندی ندارند که این مورد،هزینه دستگاه را کاهش می دهد.

کاهش مصرف انرژی

بلبرینگ های مغناطیسی، نیروی اصطکاک را کاهش داده و بازده دستگاه را افزایش می دهند. عدم نیاز به سیستم خنک کاری هزینه های مربوط به پمپ ها و فن های سرد کننده را کاهش می دهد.

بلبرینگ های قرن بیست و یکم

دسامبر 2003- اُبرین، رئیس بخش شیمی دانشگاه منچستر انگلیس و مؤسس شرکت Nanoco اظهار داشت: "در قرن بیستم بلبرینگ ها نقش تسهیل حرکت قطعات و ابزارهای ماشین آلات را بر عهده داشته اند. در قرن 21 نقاط کوانتومی نقش مشابهی را به عهده خواهند داشت." ایشان معتقد است که فرآیند تولید تجاری را می توان برای تولید انبوه و در کاربردهای وسیع پزشکی، ایمنی و الکترونیک بکار برد.نقاط کوانتومی از هزاران اتم نیمه هادی غیر آلی تشکیل می شوند که از جفت های الکترون_حفره ساخته می شوند. وقتی این جفت های الکترون_حفره با یک پرتو نور برانگیخته شود، نوری با پهنای طیفی کم که به ابعاد بلور بستگی دارد، دوباره منتشر می شود. بنابراین اگر بتوان ابعاد نقاط کوانتومی را بادقت در فرآیند سنتز شیمیائی کنترل کرد، می توان از آنها برای انتشار نور در ناحیه وسیعی از طول موج ها استفاده کرد.این حقیقت که انتشار نور از نقاط کوانتومی پهنای طیفی کمی دارد ، باعث شده است که آنها برای تصویربرداری مخصوصاً از نمونه های بیولوژیکی مناسب باشند. در حال حاضر برای تصویربرداری از مولکول های زیستی معمولی، از مولکول های فلوئورسنت طبیعی استفاده می شود، که این عمل درست شبیه تصویربرداری از رنگ های آلی است. اما این رنگ ها نور را در ناحیه وسیعی از طول موج ها منتشر می کنند. به این معنی که طیف ها روی هم می افتند و درنتیجه فقط سه رنگ متفاوت می تواند بطور همزمان مورد استفاده قرار گیرد. از طرف دیگر ایجاد تصاویر کاملاً رنگی با نقاط کوانتومی و اتم ها ممکن است، زیرا نقاط زیادی با اندازه های متفاوت می توانند بوسیله یک منبع نور و با یک طول موج برانگیخته شوند. محدوده وسیعی از رنگ ها را می توان با نقاط کوانتومی تولید کرد و به همین دلیل آنها پتانسیل زیادی برای کارهای امنیتی دارند. برای مثال، می توان آنها را در نوشته های بانک یا کارتهای اعتباری مخفی کرده و تصویری بی نظیر و قابل رؤیت تحت تأثیر نور فرابنفش از آنها ایجاد نمود