Värähtelyn ymmärtäminen raskaissa koneissa

Raskaat koneet kuten kaivos-, rakennus- ja valmistusteollisuudessa toimivat äärimmäisten tärinävoimien alaisena, jotka syntyvät moottoreista, pyörivästä laitteesta, hydraulisista järjestelmistä ja liikkuvista komponenteista. Nämä tärinät voivat vaihdella matalataajuisista, korkeajänniteisistä iskuista koodaajan suorituskykyä heikentäviin suurtaajuuksisiin värähtelyihin. Ilman asianmukaista lieventämistä tärinä voi aiheuttaa optisten levyjen virheellistä linjausta, kulumista, sähkömelun kytkemistä ja jopa katastrofaalista takaisinkytkentäjärjestelmän vikaa. Värähtelyprofiilin perusteellinen ymmärtäminen mm. amplitudilla (G-voima), taajuuskaistanleveydellä (Hz) ja kestolla. On välttämätöntä ennen kuin koneenvalitsijat valitsevat anturin, ja konsultoida standardeja, kuten IEC 60068 tärinäntestausa varten.

Tärinänkestävyysvaatimukset

Koodaajat ovat mitoitettuja kyky kestää jatkuvaa tärinää ja satunnaista shokkia. Kriittisiä parametreja ovat:

  • Väritysarvo:[ G-voimalla (esim. 10 G 10...1000 Hz:n kohdalla) tai suurimmalla kiihdytyksellä määritetyllä taajuusalueella. Korkeammat luokitukset osoittavat parempaa sietokykyä.
  • Shokkiluokitus:[]Kooderin huippukiihtyvyys voi selvitä ilman vaurioita, usein vähintään 50 G raskaiden mallien osalta.
  • Resonanssi Vältä:[] Koodaimet, joilla on luonnollisia taajuuksia, jotka vastaavat koneen tärinähuiput voivat vahvistaa liike. Valitse mallit vaimennus sisä- tai ei-resonantti malleja.
  • Bearing Life:[] Koodaajat värähtelevissä ympäristöissä hyötyvät vanoista, valmiiksi ladatuista laakereista, joissa on sinetöity voitelu, jotta voidaan pidentää käyttöikää.

Standardien koodaajat ovat usein 5..10 G:n tärinänsietokykyisiä, kun taas raskaille koneille suunnitellut teollisuustason yksiköt kestävät 20...50 G:n jatkuvan tärinän ja jopa 200 G:n iskun. Aina tarkistetaan testiolosuhteiden tietosivuja.Jotkut luokitukset mitataan resonanteilla taajuuksilla, toiset lakaisemalla. Tärinäntestauskriteereiden kunnioitettu resurssi on []EncoderVärientöintitestausopas, joka selventää, miten valmistajat luonnehtivat kestävyyttä.

Koodaajatyypit Verrattuna korkea-arvoisiin ympäristöihin

Optiset koodaajat

Optiset koodaimet tarjoavat korkean resoluution ja tarkkuuden, mutta ne ovat herkempiä tärinälle, koska pöly, öljysumu tai isku voi vääristää optisen polun tai raaputtaa lasilevyä. Raskaissa koneissa metalli- tai kovaanotetut sulkimet ja IP67-suojaus voivat selviytyä kohtalaisesta tärinätasosta (enintään 15 G).Suora altistuminen korkeille G-voimille tai usein teräville iskuille heikentää tarkkuutta. Käytä niitä vain puhtaissa ympäristöissä, joissa tärinä on alle 10 G, tai valitse suojaisia variantteja, joissa on vahvistettu lasilevyjä. Esimerkiksi BEI Sensors. HS35-sarja tarjoaa tehostettua tiivistyksen ja iskunkestävyys teollisissa sovelluksissa.

Magneettikooderit

Magneettienkoodaajat käyttävät magnetisoitua pyörää ja Hall-efektiä tai magnetistisia sensoreita, jolloin ne ovat luonnostaan pölyn, kosteuden ja tärinän sietokykyisiä. Ne ovat suosituin valinta korkea-tärinäasetuksiin, koska magneettikenttää ei ole helppo häiritä mekaanisella virhelinjauksella. Monet magneettiset koodaajat toimivat luotettavasti jopa 30 G:n jatkuvalla tärinällä ja kestävät iskuja yli 100 G:n. Niiden alempi resoluutio optisiin tyyppeihin verrattuna on harvoin rajoitus raskaiden koneiden asentoon takaisinkytkentään (esim. moottorin nopeus, venttiilin paikannus). ASIC-teknologian edistysaskeleet ovat parantaneet magneettisen koodaimen tarkkuutta 12....16 bittiä kierrosta kohti, mikä riittää useimpiin suljettuihin ohjausjärjestelmiin. Dynapar magneettinen encoder yleiskatsaus.] selittää, miksi nämä laitteet ovat parantuneet erittäin ankarissa olosuhteissa.

Kondensaattorit

Kapasitiivinen pyörivät koodaimet mittaavat kapasitanssin muutoksia pyörivän ja paikallaan olevien elektrodien välillä. Ne yhdistävät optisten koodaajien tarkkuuden magneettisten tyyppien karuuteen, tarjoten tärinänsietokyvyn jopa 20 G ja häiriönsietokyvyn ei-johtaville kontaminantaineille. Kuitenkin korkea kosteus ja johtava neste voi vaikuttaa kapasitanssiin, joten asianmukainen tiivistys (IP67 tai korkeampi) on pakollinen. Capasitive enkoodaajat ovat kapea valinta sovelluksiin, jotka vaativat sekä korkean resoluution (14...18 bittiä) että kohtalaisen tärinänsietokyvyn, kuten robottivarsien löytöpaikoilla.

Induktiiviset koodaajat

Induktiiviset koodaimet (esim. induktiiviset absoluuttiset koodaajat, joissa käytetään resoluutiolaitteita tai LVDT-periaatteita) ovat erittäin vahvoja, kykenevät kestämään 50 G:n tärinän ja 200 G:n iskun. Ne ovat tyypillisesti absoluuttisia monikäännöslaitteita, jotka säilyttävät asemansa jopa tehon menetyksen ja suurten vaikutusten aikana. Niiden tärkeimmät haitat ovat suurempia ja suurempia kustannuksia. Käytä niitä äärimmäisissä ympäristöissä, kuten maanalaisissa kaivosporauksissa tai terästehtaan latauslaitteissa. Jos mikään muu sensorityyppi ei selviä. Syvällisten teknisten yksityiskohtien osalta viittaa Heidenhain....

Ympäristönsuojelu: IP-luokitukset ja tiiviste

Tärinä kulkee usein käsi kädessä kontaminanttien kanssa: pöly, vesisuihku, öljyt tai jäähdytysneste. Sisääntulosuoja (IP) osoittaa, kuinka hyvin koodaaja kestää kiinteitä aineita ja nesteitä. Raskaiden koneiden osalta valitkaa ainakin IP65 (pölytiivis ja suojattu vesisuihkuilta), mutta IP67 (jopa 1 metrin syvyydessä) tai IP69K (korkeapaineinen, korkealämpötilainen pesu) on suositeltavaa ulkona tai pesussa. Lisäksi etsikää kondensaattoreita, joissa on ruostumattomasta teräksestä valmistettuja koteloita, kaksoishuulitiivisteitä tai labyrinttimalleja, jotka estävät saastuneita pääsemästä akselin läpi. Korkeassa tärinäympäristössä tiivisteiden on myös kestettävä mikroliikkeiden aiheuttamaa röyhtäilyä; silikonia tai Vitonin hylkyjä ovat suositeltavia niiden lämpötilan ja kulumisen kannalta.

Asennus ja asennus Parhaat käytännöt

Jopa värähtelynkestävä koodain epäonnistuu, jos se asennetaan huonosti. Noudata näitä ohjeita minimoidaksesi tärinän siirtymisen:

  • Käytä jäykkiä asennuspintoja[ ... ...................................................................................................................................................................................................................................
  • Yritystärinävaimennus[] ........................................................................................................................................................................................................................................
  • Akselin kytkeminen oikein[ . ........................................................................................................................................................................................................................................
  • Tarkasta liitin[ . Tärinä voi löysentää sähköliittimiä; käytä lukitusliittimiä, ruukkua tai kaapelisiteitä, jotta voidaan estää jaksoittaiset signaalit. Vältä pitkiä ilman tukea olevia kaapelin pituuksia, jotka voivat ruoskia ja aiheuttaa rasitusta.
  • Lämpötilanäkökohdat[] ... Tärinä yhdistettynä lämpöön (esim. lähellä moottorilohkoja) voi hajottaa voiteluaineita ja tiivisteitä. Valitse koodaimet, jotka on mitoitettu koko ympäristön lämpötila-alueelle, tyypillisesti .40 °C +100 °C raskaille koneille.

Oikea asennus pidentää koodaimen käyttöikää 3...5 kertaa värähtelevissä ympäristöissä. Tapaustutkimukset [Automation Worlds -koodaajakiinnitysohje[] osoittavat, että jopa yksinkertaiset vaimennuskiinnikkeet pienentävät vikaa 70% kaivoskuljetinjärjestelmässä.

Signaalin eheyden varmistaminen: Sähkömelun sietokyky

Tärinä voi pahentaa sähkömeluongelmia aiheuttamalla ajoittain kosketuksen kaapeleihin, löystyvien suojaliitoksien tai mikrofonisten vaikutusten aikaansaamista anturikomponentteihin. Jotta paikannus olisi luotettava, valitse koodarit, joissa on vankka EMI/RFI-suojaus (esim. folio ja punokset 100 MHz:n korkeudelle mitoitetut kilvet), differentiaalilinjan ohjaimet (RS-422 / TTL tai täydentävät lähdöt), jotka hylkäävät yhteisen moodin melun, ja push-pull tai HTL-lähdöt suurjännitehäiriöympäristöille. Erittäin äänekkäissä laitoksissa on harkittava kuituoptisia koodainrajapintoja tai erillisiä virtalähteitä. Lisäksi on tarkistettava, että enkooderin ulostulotaajuuskaista ei muunnu tärinätaajuudella; peukan sääntö on varmistaa encoderi.

Päätelmät ja lopulliset suositukset

Koodareiden valinta raskaille tärinäkoneille on järjestelmällinen prosessi, jossa sovelluksen tärinäprofiili sovitetaan enkooderiin. Aloita mittaamalla tärinän amplitudi ja taajuus suunnitellussa asennuspaikassa ja priorisoimalla koodaustyypit []magneettisten enkoodareiden [] kanssa kustannustehokkaiden ja kestävien ratkaisujen kustannustehokkaaseen ja voimakkaaseen varmuuteen. Aloita mittaamalla tärinän amplitudi ja -taajuus suunnitellussa asennuspaikassa , jotta saadaan aikaan äärimmäinen isku ja absoluuttinen enkoodain; [], kun tarvitaan korkeaa resoluutiota ja hyvää tärinänsietokykyä; ja , jotka on suljettu optisten enkoodareiden kanssa , vain suhteellisen puhtaissa, pienissä värähtelyasetuksissa. Yhdistä tämä asianmukaiseen asentamiseen, kosteamiseen ja IP-suojaukseen, jotta varmistetaan pitkän aikavälin luotettavuus.