Какво е торсионен анализ? Оценка на усукващи вибрации • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори Какво е торсионен анализ? Оценка на усукващи вибрации • Преносим балансьор, анализатор на вибрации "Balanset" за динамично балансиране на трошачки, вентилатори, мулчери, шнекове на комбайни, валове, центрофуги, турбини и много други ротори

Какво е торсионен анализ? Оценка на вибрациите при усукване

Публикувано от admin на

Разбиране на торсионния анализ

Определение: Какво е торсионен анализ?

Торсионен анализ е измерването, оценката и моделирането на торсионни вибрации— усукващи трептения около оста на вала — във въртящи се задвижващи механизми на машини. За разлика от странична вибрация (огъване), което лесно се измерва със стандарт акселерометри, Торзионните вибрации изискват специализирани техники за измерване (тензодатчици, двойни тахометри, лазерна виброметрия) и анализ за откриване на ъглови трептения, определяне на собствените честоти на торсионно трептене и оценка на риска от умора на материала в валове, съединители и зъбни колела.

Торсионният анализ е от решаващо значение за задвижвания на бутални двигатели, дълги задвижващи валове, скоростни кутии с висока мощност и приложения с честотно-честотни преобразуватели (VFD), където торсионните вибрации могат да причинят катастрофални повреди на валовете или съединителите, въпреки приемливите нива на странични вибрации. Това е специализирана, но съществена диагностична възможност за предотвратяване на внезапни, неочаквани повреди в системите за предаване на енергия.

Защо е необходим торсионен анализ

Торсионни спрямо странични вибрации

  • Странично: Огъване, движение от страна до страна, измерено със стандартни акселерометри
  • Торсионно: Въртене около оста, без странично изместване, невидимо за стандартните сензори
  • Независимост: Може да има тежко усукване с ниско странично изкривяване (и обратното)
  • Повреди: Торсионното напрежение може да причини повреди на вала/съединителя без предупреждение от страничните измервания

Режими на отказ

  • Фрактури от умора на вала (обикновено 45° спрямо оста)
  • Повреда на съединителния елемент (зъби на зъбно колело, гъвкави елементи)
  • Счупване на зъбите на зъбното колело от осцилиращи товари
  • Повреда на шпонката и шпонковия канал от трене

Техники за измерване

1. Метод с тензодатчици

Директно измерване на торсионно напрежение:

  • Тензодатчици, свързани под ъгъл 45° спрямо оста на вала (ориентация с максимално напрежение на срязване)
  • Измерва срязващото напрежение от усукване
  • Изисква плъзгащи пръстени или безжична телеметрия за въртящи се валове
  • Най-точен, но сложен и скъп
  • Основна употреба в научноизследователска и развойна дейност

2. Метод с двоен тахометър

  • Два оптични сензора на различни места на вала
  • Измерване на фазова разлика между местоположенията
  • Фазова разлика = ъглово усукване = торсионно трептене
  • Безконтактно и практично
  • Ограничено до нискочестотно торсионно (< 100 Hz типично)

3. Лазерен торсионен виброметър

  • Специализирана лазерна доплерова система
  • Измерва флуктуациите на ъгловата скорост
  • Безконтактно
  • Широк честотен диапазон
  • Скъп, но мощен

4. Анализ на тока на двигателя

  • Торсионните вибрации създават текущи колебания
  • Анализирайте спектъра на тока на двигателя
  • Косвено, но неинвазивно
  • Полезен инструмент за скрининг

Аналитичен торзионен анализ

Математическо моделиране

  • Модел на торсионно задвижване с концентрирана маса
  • Изчислете собствените честоти на торсионни колебания
  • Предвидете реакцията на източници на възбуждане
  • Идентифицирайте критични скорости и резонанси

Източници на възбуждане

  • Бутални двигатели: Импулсите на изстрелване създават торсионно възбуждане
  • Мрежа от зъбни колела: Зацепването на зъбите създава осцилиращ въртящ момент
  • Честотни преобразуватели (ЧП): Хармоници на честотата на превключване на ШИМ
  • Електрическо: Честоти на преминаване на полюсите и хлъзгане на двигателя

Диаграма на Кембъл за торсионно движение

  • Начертайте графика на зависимостта на собствените честоти на торсиона от скоростта
  • Линии за ред на възбуждане на наслагване
  • Идентифицирайте критичните скорости на усукване (точки на интерференция)
  • Избор на скорост на работа на водача

Критични приложения

Задвижвания на бутални двигатели

  • Дизелови генератори
  • Компресори за газови двигатели
  • Морско задвижване
  • Големите пулсации на въртящия момент изискват анализ

Дълги задвижващи валове

  • Задвижвания на валцови машини
  • Морски витлови валове
  • Задвижвания на машини за хартия
  • Дължината създава ниска торсионна твърдост

Високомощни скоростни кутии

  • Скоростни кутии за вятърни турбини
  • Индустриални редуктори > 1000 к.с.
  • Възбуждане на торсионни режими в зъбно зацепване

VFD моторни системи

  • Честотните задвижвания създават торсионно възбуждане
  • ШИМ хармониците могат да възбудят торсионни резонанси
  • Нарастваща загриженост относно разпространението на честотно-регулируеми преобразуватели (ЧП)

Резултати от анализа

Торсионни естествени честоти

  • Идентифицирайте чрез измерване или изчисление
  • Сравнете с честотите на възбуждане
  • Проверете адекватното разстояние

Нива на стрес

  • Изчислете променливото напрежение на срязване от измерените вибрации
  • Сравнете с границите на издръжливост на материалите
  • Оценка на разхода на гориво при умора
  • Определете дали напреженията са приемливи

Затихване

  • Измерете от отговора при торсионни резонанси
  • Обикновено много ниско (< 1% от критично значение)
  • Ниското затихване означава остри резонанси

Стратегии за смекчаване

Честотно разделяне

  • Осигурете отделяне на торсионните естествени честоти от честотите на възбуждане
  • Промяна на диаметъра, дължината на вала или твърдостта на съединителя
  • Промяна на инерциите (добавяне на маховик)

Добавяне на демпфер

  • Торсионни амортисьори (вискозни или фрикционни)
  • Високодемпферни съединители
  • Намалява резонансното усилване

Промени в работната скорост

  • Избягвайте непрекъсната работа при критични скорости на усукване
  • Ограничаване на диапазоните на скоростта
  • Настройка на честотния регулатор за минимизиране на възбуждането

Торсионният анализ е специализирана вибрационна дисциплина, занимаваща се с усукващи трептения, които могат да причинят катастрофални повреди, невидими за стандартния мониторинг на страничните вибрации. Въпреки че изисква специализирани техники за измерване и анализ, торсионният анализ е от съществено значение за задвижвания на бутални двигатели, дълги валове, скоростни кутии с висока мощност и VFD системи, където торсионните вибрации представляват значителни рискове за надеждността и безопасността.

← Обратно към основния индекс

Категории:
WhatsApp