Co je to torzní analýza? Posouzení krouticích vibrací • Přenosný vyvažovač, analyzátor vibrací "Balanset" pro dynamické vyvažování drtičů, ventilátorů, mulčovačů, šneků na kombajnech, hřídelí, odstředivek, turbín a mnoha dalších rotorů Co je to torzní analýza? Posouzení krouticích vibrací • Přenosný vyvažovač, analyzátor vibrací "Balanset" pro dynamické vyvažování drtičů, ventilátorů, mulčovačů, šneků na kombajnech, hřídelí, odstředivek, turbín a mnoha dalších rotorů

Co je to torzní analýza? Posouzení vibrací zkroucení

Publikováno uživatelem admin dne

Pochopení torzní analýzy

Definice: Co je to torzní analýza?

Torzní analýza je měření, hodnocení a modelování torzní vibrace—kroutivých kmitů kolem osy hřídele — v pohonných ústrojích rotujících strojů. Na rozdíl od boční vibrace (ohyb), který lze snadno měřit pomocí standardu akcelerometry, Torzní vibrace vyžadují specializované měřicí techniky (tenzometry, duální otáčkoměry, laserovou vibrometrii) a analýzu pro detekci úhlových kmitů, určení vlastních torzních frekvencí a posouzení rizika únavy hřídelí, spojek a ozubených kol.

Torzní analýza je klíčová pro pohony pístových motorů, dlouhé hnací hřídele, převodovky s vysokým výkonem a aplikace s frekvenčními měniči, kde torzní vibrace mohou způsobit katastrofální selhání hřídele nebo spojky i přes přijatelné úrovně bočních vibrací. Jedná se o specializovanou, ale nezbytnou diagnostickou schopnost pro prevenci náhlých a neočekávaných selhání v systémech přenosu výkonu.

Proč je potřeba torzní analýza

Torzní vs. boční vibrace

  • Postranní: Ohýbání, pohyb ze strany na stranu, měřeno standardními akcelerometry
  • Torzní: Otáčení kolem osy, bez bočního posunutí, neviditelné pro standardní senzory
  • Nezávislost: Může mít silné torzní zkreslení s nízkým bočním zkreslením (a naopak)
  • Poškození: Torzní pohyb může způsobit selhání hřídele/spojky bez varování z bočních měření

Režimy selhání

  • Únavové lomy hřídele (obvykle 45° k ose)
  • Selhání spojovacích prvků (zuby ozubeného kola, pružné prvky)
  • Zlomení zubů ozubeného kola v důsledku kmitajícího zatížení
  • Poškození pera a drážky v důsledku tření

Techniky měření

1. Metoda tenzometru

Přímé měření torzního napětí:

  • Tenzometry spojené pod úhlem 45° k ose hřídele (orientace s maximálním smykovým napětím)
  • Měří smykové napětí z kroucení
  • Vyžaduje sběrné kroužky nebo bezdrátovou telemetrii pro rotující hřídele
  • Nejpřesnější, ale složitější a drahé
  • Primární využití ve výzkumu a vývoji

2. Metoda duálního otáčkoměru

  • Dva optické senzory na různých místech hřídele
  • Měření fázového rozdílu mezi místy
  • Fázový rozdíl = úhlové zkroucení = torzní vibrace
  • Bezkontaktní a praktické
  • Omezeno na nízkofrekvenční torzní (< 100 Hz typicky)

3. Laserový torzní vibrometr

  • Specializovaný laserový Dopplerův systém
  • Měří fluktuace úhlové rychlosti
  • Bezkontaktní
  • Široký frekvenční rozsah
  • Drahé, ale výkonné

4. Analýza proudu motoru

  • Torzní vibrace vytvářejí proudové fluktuace
  • Analýza spektra proudu motoru
  • Nepřímé, ale neinvazivní
  • Užitečný screeningový nástroj

Analytická torzní analýza

Matematické modelování

  • Torzní model hnacího ústrojí se soustředěnou hmotností
  • Vypočítejte torzní vlastní frekvence
  • Předpovězte reakci na zdroje buzení
  • Identifikujte kritické rychlosti a rezonance

Zdroje excitace

  • Pístové motory: Vypalovací pulzy vytvářejí torzní buzení
  • Síť ozubených kol: Záběr zubů vytváří oscilační točivý moment
  • Frekvenční měniče: Harmonické spínací frekvence PWM
  • Elektrický: Frekvence procházení pólů a skluzu motoru

Campbellův diagram pro torzní

  • Vykreslete torzní vlastní frekvence v závislosti na rychlosti
  • Překryvné linky buzení
  • Identifikujte kritické torzní rychlosti (body interference)
  • Volba provozní rychlosti průvodce

Kritické aplikace

Pohony pístových motorů

  • Dieselové generátory
  • Kompresory pro plynové motory
  • Lodní pohon
  • Velké pulzace točivého momentu vyžadují analýzu

Dlouhé hnací hřídele

  • Pohony válcovacích stolic
  • Lodní vrtulové hřídele
  • Pohony papírenských strojů
  • Délka vytváří nízkou torzní tuhost

Vysoce výkonné převodovky

  • Převodovky větrných turbín
  • Průmyslové reduktory > 1000 HP
  • Buzení torzních módů v záběru ozubených kol

Systémy motorů s frekvenčním měničem

  • Pohony s proměnnou frekvencí vytvářejí torzní buzení
  • PWM harmonické mohou vyvolávat torzní rezonance
  • Rostoucí obavy z šíření frekvenčních měničů

Výsledky analýzy

Torzní vlastní frekvence

  • Identifikujte z měření nebo výpočtu
  • Porovnejte s excitačními frekvencemi
  • Ověřte dostatečnou vzdálenost

Úrovně stresu

  • Výpočet střídavého smykového napětí z naměřených vibrací
  • Porovnejte s mezemi odolnosti materiálu
  • Posouzení spotřeby materiálu na únavu
  • Určete, zda jsou napětí přijatelná

Tlumení

  • Měření z odezvy při torzních rezonancích
  • Obvykle velmi nízké (< 1% kritického)
  • Nízké tlumení znamená ostré rezonance

Strategie zmírňování

Frekvenční separace

  • Zajistěte oddělení torzních přirozených frekvencí od budicích frekvencí
  • Změna průměru, délky hřídele nebo tuhosti spojky
  • Úprava setrvačnosti (přidání setrvačníku)

Přidání tlumení

  • Torzní tlumiče (viskózní nebo třecí)
  • Vysoce tlumící spojky
  • Snižuje zesílení rezonance

Změny provozní rychlosti

  • Zabraňte nepřetržitému provozu při kritických torzních rychlostech
  • Omezení rozsahů rychlostí
  • Ladění VFD pro minimalizaci buzení

Torzní analýza je specializovaná vibrační disciplína zabývající se kroutivými kmity, které mohou způsobit katastrofální selhání neviditelná pro standardní monitorování bočních vibrací. Torzní analýza sice vyžaduje specializované techniky měření a analýzy, ale je nezbytná pro pohony pístových motorů, dlouhé hřídele, vysoce výkonné převodovky a systémy s frekvenčním měničem, kde torzní vibrace představují významná rizika pro spolehlivost a bezpečnost.

← Zpět na hlavní index

Kategorie:
WhatsApp