La relación entre la vibración y el lobing

Cuando el error de perfil de una pieza cilíndrica presenta un patrón ondulado repetitivo, se dice que tiene chatter o lobing. Los dos términos se solapan y a menudo se utilizan indistintamente, aunque ninguno de ellos está claramente definido por las normas o prácticas. Sin embargo, en general, las ondulaciones de baja frecuencia se denominan lobing, mientras que los errores de alta frecuencia se denominan chatter. El uso de este tipo de clasificación plantea dos problemas. En primer lugar, ninguno de los dos términos indica el cálculo utilizado para obtener el resultado a partir de los datos medidos. En segundo lugar, ninguno de los dos indica la línea divisoria en la frecuencia en la que el lobing se convierte en chatter. Por lo tanto, una especificación que defina «lobing» o «chatter» sin métodos y frecuencias es inadecuada. Veamos los métodos utilizados para calcular estos parámetros en su medidor Adcole.

Las vibraciones se calculan sometiendo el conjunto de datos a una transformada rápida de Fourier (FFT) y dando los resultados como una amplitud frente al número de veces por revolución (denominado UPR o ondulaciones por revolución). Sin embargo, el lobing se remonta a antes de la disponibilidad de los ordenadores modernos, cuando no era práctico realizar transformadas de Fourier completas (si es que alguien pensaba en hacerlo). El lobing se definió como el error de redondez pico a pico en un sector angular del conjunto de mediciones radiales (los datos registrados a partir del perfil de la pieza mientras esta gira en el medidor). Se trata, esencialmente, de un gráfico circular de los datos de redondez. En la práctica, una «ventana» de 5 grados con lóbulos es la más estrecha seleccionada para la medición de lóbulos. La más ancha suele ser de 45 grados. Si suponemos un patrón sinusoidal alrededor de la pieza, sin más error que el de la forma de onda, una longitud de onda completa que se produzca dentro de una ventana de 45 grados representaría 8 ondulaciones. Para 5 grados, veríamos 72 ondulaciones completas.

Según estas definiciones de métodos, la FFT puede utilizarse teóricamente para detectar patrones de ondulación en cualquier frecuencia, incluidas las bajas, y el método para calcular el lobing puede detectar los valores pico a pico del «chatter» de alta frecuencia (suponiendo que la medición del lóbulo incluya una longitud de onda completa del patrón de chatter y que el patrón sea adyacente alrededor del registro). Por lo tanto, parece que la verdadera pregunta de qué es el chatter y qué es el lobing se reduce a la línea divisoria en la frecuencia del evento, al menos según los conceptos generalmente aceptados. Existen otros métodos patentados y específicos para cada cliente, pero estos son los dos métodos generales que se utilizan.

Sin embargo, en el mundo real, los errores en el perfil o el redondeo rara vez (si es que alguna vez) son una onda sinusoidal perfecta. Por lo tanto, cada medición, ya sea lobing o chatter, tiene un uso y una ventaja especiales. Pero dado que el propósito de cada superposición es el otro, los dos términos se utilizan a menudo de forma incorrecta, de manera intercambiable. Un problema más grave surge cuando uno sustituye a otro problema. En lugar de considerar el lobing frente al chatter como una comparación de frecuencia relativa, veamos este problema desde un ángulo diferente: el de la función. En otras palabras, ¿qué intentamos conseguir con la medición del lobing o del chatter?

Como se ha comentado anteriormente, la medición de lobing en su medidor Adcole muestra la amplitud máxima pico a pico dentro de un sector limitado de datos de redondez. No importa si la diferencia forma parte de una onda recurrente o si se trata de un evento único. Por otro lado, la medición de vibración de Adcole se utiliza para encontrar los resultados específicos de UPR y amplitud para una señal recurrente. El componente UPR se puede utilizar para identificar la causa e incluso la máquina específica que la ha provocado. Cada medición tiene sus ventajas y desventajas. El análisis FFT Chatter intenta identificar patrones cíclicos en los datos de medición y puede separar las diferentes señales superpuestas en sus componentes UPR y de amplitud. Sin embargo, su capacidad para determinar la amplitud de patrones no contiguos es limitada y no es la herramienta adecuada para localizar un evento único, como un arañazo o una zona plana.

La medición de lóbulos, por otro lado, puede informar del pico y el valle máximos dentro de la ventana de medición y, por lo tanto, es más adecuada para encontrar algo como un punto plano, un arañazo o un pequeño sector sin limpiar. Sin embargo, con los lóbulos no hay una forma práctica de separar las diferentes frecuencias sin calcular 360 o más ventanas. Incluso entonces, se supondría que la amplitud pico a pico completa era el resultado de una frecuencia infractora específica. En realidad, es probable que haya varios componentes de frecuencia que se superpongan y que puedan sumar o restar a la amplitud total. El lóbulo se utiliza mejor para detectar cambios rápidos en los datos en un rango angular limitado, aplicando una tolerancia a la ventana que es más estricta que la ventana aplicada a todo el conjunto de datos. Por ejemplo, su especificación puede permitir un error de redondez de 6 micras, pero limitar ese error a no más de 2 micras en una ventana de 30 grados.

La especificación de lobing es eficaz para encontrar desviaciones aisladas, como un escalón o un arañazo en el muñón. El chatter es más útil para encontrar patrones repetitivos que indican señales de vibración en el equipo de rectificado, o una situación en la que el patrón de funcionamiento irregular sigue presente (sin descentramiento). Ambos tipos de defectos tienen implicaciones funcionales para el cigüeñal, y la combinación adecuada de mediciones de chatter y lobing puede ayudar a determinar y diagnosticar la causa. Sin embargo, las dos especificaciones son complementarias y una no puede sustituir completamente a la otra.

Por definición, Lobing examina los datos de redondez en una ventana angular limitada; nuestro análisis de vibraciones FFTestándar analiza los 360 grados completos de datos. Sin embargo, si hay un patrón de vibraciones no contiguo, puede ser útil centrar el análisis en una parte más pequeña del conjunto de datos. Una señal que se produce en un rango angular pequeño puede parecer que tiene una amplitud menor cuando el análisis se realiza sobre el 100 % de los datos. Al limitar el análisis a un rango angular específico, se puede obtener una representación más precisa de la amplitud de las vibraciones. Los paquetes de software de Adcole para el análisis de vibraciones FFT incluyen opciones para examinar rangos angulares limitados tanto para muñones como para lóbulos de levas. Para obtener un buen análisis, asegúrese de utilizar un sector lo suficientemente amplio. Un sector demasiado pequeño puede dar lugar a resultados distorsionados y/o a una determinación deficiente del UPR.