Κατανόηση των κομβικών σημείων στη δόνηση του ρότορα

Συσκευές

Φορητή ζυγαριά και αναλυτής κραδασμών Balanset-1A

$2,353.83

Ανταλλακτικά

Αισθητήρας δόνησης

$107.26

Ανταλλακτικά

Οπτικός αισθητήρας (στροφόμετρο λέιζερ)

$147.78

Συσκευές

Balanset-4

$8,107.90

Ανταλλακτικά

Μαγνητική βάση μεγέθους 60-kgf

$54.82

Ανταλλακτικά

Αντανακλαστική ταινία

$11.92

Συσκευές

Δυναμικός εξισορροπιστής "Balanset-1A" OEM

$2,067.80

Ορισμός: Τι είναι ένα Κομβικό Σημείο;

A κομβικό σημείο (ονομάζεται επίσης κόμβος ή κομβική γραμμή όταν εξετάζεται η τρισδιάστατη κίνηση) είναι μια συγκεκριμένη θέση κατά μήκος μιας δονούμενης ρότορας όπου το εκτόπισμα ή η παραμόρφωση παραμένει μηδενική κατά τη διάρκεια της δόνησης σε μια συγκεκριμένη φυσική συχνότητα. Ακόμα και όταν το υπόλοιπο τμήμα του άξονα δονείται και εκτρέπεται, το κομβικό σημείο παραμένει ακίνητο σε σχέση με την ουδέτερη θέση του άξονα.

Τα κομβικά σημεία είναι θεμελιώδη χαρακτηριστικά του σχήματα λειτουργίας, και οι τοποθεσίες τους παρέχουν κρίσιμες πληροφορίες για δυναμική του ρότορα ανάλυση, εξισορρόπηση διαδικασίες και στρατηγικές τοποθέτησης αισθητήρων.

Κομβικά σημεία σε διαφορετικές λειτουργίες δόνησης

Πρώτη λειτουργία κάμψης

Η πρώτη (θεμελιώδης) λειτουργία κάμψης έχει συνήθως:

• Μηδενικοί Εσωτερικοί Κόμβοι: Δεν υπάρχουν σημεία μηδενικής παραμόρφωσης κατά μήκος του άξονα
• Θέσεις ρουλεμάν ως κατά προσέγγιση κόμβοι: Σε διαμορφώσεις με απλή στήριξη, τα ρουλεμάν λειτουργούν ως σχεδόν κομβικά σημεία
• Μέγιστη παραμόρφωση: Συνήθως κοντά στο μέσο του ανοίγματος μεταξύ των ρουλεμάν
• Απλό σχήμα τόξου: Ο άξονας κάμπτεται σε μία ομαλή καμπύλη

Δεύτερη λειτουργία κάμψης

Η δεύτερη λειτουργία έχει ένα πιο σύνθετο μοτίβο:

• Ένας εσωτερικός κόμβος: Ένα μόνο σημείο κατά μήκος του άξονα (συνήθως κοντά στο μέσο του ανοίγματος) όπου η παραμόρφωση είναι μηδενική
• Σχήμα καμπύλης S: Ο άξονας κάμπτεται σε αντίθετες κατευθύνσεις εκατέρωθεν του κόμβου
• Δύο Αντίδοτα: Οι μέγιστες παραμορφώσεις εμφανίζονται εκατέρωθεν του κομβικού σημείου
• Υψηλότερη συχνότητα: Φυσική συχνότητα σημαντικά υψηλότερη από την πρώτη λειτουργία

Τρίτη Λειτουργία και Ανώτερη

• Τρίτη Λειτουργία: Δύο εσωτερικά κομβικά σημεία, τρεις αντίκόμβοι
• Τέταρτη Λειτουργία: Τρία κομβικά σημεία, τέσσερις αντίκόμβοι
• Γενικός Κανόνας: Η λειτουργία N έχει (N-1) εσωτερικά κομβικά σημεία
• Αυξανόμενη Πολυπλοκότητα: Οι υψηλότερες λειτουργίες εμφανίζουν προοδευτικά πιο σύνθετα μοτίβα κύματος

Φυσική Σημασία των Κομβικών Σημείων

Μηδενική παραμόρφωση

Σε ένα κομβικό σημείο κατά τη διάρκεια της δόνησης στην ιδιοσυχνότητα αυτής της λειτουργίας:

• Η πλευρική μετατόπιση είναι μηδέν
• Ο άξονας διέρχεται από τον ουδέτερο άξονά του
• Ωστόσο, η τάση κάμψης είναι συνήθως μέγιστη (η κλίση της καμπύλης παραμόρφωσης είναι μέγιστη)
• Οι διατμητικές δυνάμεις είναι μέγιστες στους κόμβους

Μηδενική ευαισθησία

Οι δυνάμεις ή οι μάζες που εφαρμόζονται σε κομβικά σημεία έχουν ελάχιστη επίδραση σε αυτήν τη συγκεκριμένη λειτουργία:

• Αθροιση βάρη διόρθωσης Το at nodes δεν εξισορροπεί αποτελεσματικά αυτήν τη λειτουργία
• Οι αισθητήρες που τοποθετούνται στους κόμβους ανιχνεύουν ελάχιστη δόνηση για αυτήν τη λειτουργία
• Οι υποστηρίξεις ή οι περιορισμοί στους κόμβους επηρεάζουν ελάχιστα τη φυσική συχνότητα της λειτουργίας

Πρακτικές επιπτώσεις για την εξισορρόπηση

Επιλογή επιπέδου διόρθωσης

Η κατανόηση των θέσεων των κομβικών σημείων καθοδηγεί τη στρατηγική εξισορρόπησης:

Για άκαμπτους ρότορες

• Λειτουργία κάτω από την πρώτη κρίσιμη ταχύτητα
• Η πρώτη λειτουργία δεν διεγείρεται σημαντικά
• Πρότυπο εξισορρόπηση δύο επιπέδων κοντά στα άκρα του ρότορα είναι αποτελεσματικό
• Τα κομβικά σημεία δεν αποτελούν πρωταρχικό μέλημα

Για εύκαμπτους ρότορες

• Λειτουργία σε κρίσιμες ταχύτητες ή και πάνω από αυτές
• Πρέπει να ληφθούν υπόψη τα σχήματα των τρόπων λειτουργίας και τα κομβικά σημεία
• Αποτελεσματικά επίπεδα διόρθωσης: Θα πρέπει να βρίσκεται σε ή κοντά σε θέσεις αντικόμβων (μέγιστα σημεία εκτροπής)
• Μη αποτελεσματικές τοποθεσίες: Τα επίπεδα διόρθωσης στους κόμβους ή κοντά σε αυτούς έχουν ελάχιστη επίδραση σε αυτήν την κατάσταση λειτουργίας.
• Εξισορρόπηση των τρόπων μετατόπισης: Λαμβάνει ρητά υπόψη τις θέσεις των κομβικών σημείων κατά την κατανομή των διορθωτικών βαρών

Παράδειγμα: Εξισορρόπηση Δεύτερης Λειτουργίας

Θεωρήστε έναν μακρύ εύκαμπτο άξονα που λειτουργεί πάνω από την πρώτη κρίσιμη ταχύτητα, διεγείροντας τη δεύτερη λειτουργία:

• Η δεύτερη λειτουργία έχει ένα κομβικό σημείο κοντά στο μέσο του ανοίγματος
• Η τοποθέτηση όλων των διορθωτικών βαρών κοντά στο μέσο του εύρους (ο κόμβος) θα ήταν αναποτελεσματική
• Βέλτιστη στρατηγική: Τοποθετήστε διορθώσεις στις δύο θέσεις των αντικόμβων (εκατέρωθεν του κόμβου)
• Το μοτίβο κατανομής βάρους πρέπει να ταιριάζει με το σχήμα της δεύτερης λειτουργίας για αποτελεσματική εξισορρόπηση

Ζητήματα τοποθέτησης αισθητήρα

Στρατηγική μέτρησης κραδασμών

Τα κομβικά σημεία επηρεάζουν κρίσιμα την παρακολούθηση των κραδασμών:

Αποφύγετε τις κομβικές τοποθεσίες

• Οι αισθητήρες στους κόμβους ανιχνεύουν ελάχιστη δόνηση για αυτήν τη λειτουργία
• Μπορεί να παραβλέψουμε σημαντικά προβλήματα δόνησης εάν μετράμε μόνο σε κόμβους
• Μπορεί να δώσει ψευδή εντύπωση για αποδεκτά επίπεδα κραδασμών

Θέσεις στόχου αντικόμβων

• Μέγιστο πλάτος δόνησης σε αντίκόμβους
• Πιο ευαίσθητο σε αναπτυσσόμενα προβλήματα
• Συνήθως σε θέσεις ρουλεμάν για την πρώτη λειτουργία
• Για υψηλότερες λειτουργίες, ενδέχεται να απαιτούνται ενδιάμεσα σημεία μέτρησης

Πολλαπλά σημεία μέτρησης

• Για εύκαμπτους ρότορες, μετρήστε σε διάφορες αξονικές θέσεις
• Εξασφαλίζει ότι καμία λειτουργία δεν χάνεται λόγω της κομβικής τοποθέτησης
• Επιτρέπει τον πειραματικό προσδιορισμό των σχημάτων των τρόπων λειτουργίας
• Ο κρίσιμος εξοπλισμός συχνά διαθέτει αισθητήρες σε κάθε ρουλεμάν συν το μέσο του ανοίγματος

Προσδιορισμός θέσεων κομβικών σημείων

Αναλυτική Πρόβλεψη

• Ανάλυση Πεπερασμένων Στοιχείων: Υπολογίζει τα σχήματα των λειτουργιών και προσδιορίζει τα κομβικά σημεία
• Θεωρία Δέσμης: Για απλές διαμορφώσεις, οι αναλυτικές λύσεις προβλέπουν τις θέσεις των κόμβων
• Εργαλεία Σχεδίασης: Το λογισμικό δυναμικής ρότορα παρέχει οπτικές απεικονίσεις σχήματος με κόμβους που σημειώνονται

Πειραματική Ταυτοποίηση

1. Δοκιμή πρόσκρουσης (χτύπημα)

• Χτυπήστε τον άξονα σε πολλαπλές θέσεις με σφυρί με όργανα
• Μέτρηση απόκρισης σε πολλαπλά σημεία
• Οι τοποθεσίες που δεν εμφανίζουν απόκριση σε μια συγκεκριμένη συχνότητα είναι κομβικά σημεία για αυτήν τη λειτουργία

2. Μέτρηση σχήματος παραμόρφωσης λειτουργίας

• Κατά τη λειτουργία κοντά στην κρίσιμη ταχύτητα, μετρήστε τους κραδασμούς σε πολλές αξονικές θέσεις
• Σχεδίαση πλάτους εκτροπής έναντι θέσης
• Τα σημεία μηδενικής διέλευσης είναι κομβικές τοποθεσίες

3. Συστοιχίες ανιχνευτών εγγύτητας

• Πολλαπλοί αισθητήρες χωρίς επαφή κατά μήκος του άξονα
• Άμεση μέτρηση της παραμόρφωσης του άξονα κατά την εκκίνηση/κίνηση με ταχύτητα χωρίς κίνηση
• Η πιο ακριβής πειραματική μέθοδος για την αναγνώριση κόμβων

Κομβικά σημεία έναντι αντικόμβων

Τα κομβικά σημεία και οι αντίκόμβοι είναι συμπληρωματικές έννοιες:

Κομβικά σημεία

• Μηδενική εκτροπή
• Μέγιστη κλίση κάμψης και τάση
• Χαμηλή αποτελεσματικότητα για εφαρμογή ή μέτρηση δύναμης
• Ιδανικό για θέσεις στήριξης (ελαχιστοποίηση της μεταδιδόμενης δύναμης)

Αντίδοτα

• Μέγιστη παραμόρφωση
• Μηδενική κλίση κάμψης
• Μέγιστη αποτελεσματικότητα για τα βάρη διόρθωσης
• Βέλτιστες θέσεις τοποθέτησης αισθητήρων
• Θέσεις με την υψηλότερη τάση (για συνδυασμένη φόρτιση)

Πρακτικές Εφαρμογές και Μελέτες Περιπτώσεων

Περίπτωση: Ρόλος μηχανής χαρτιού

• Κατάσταση: Μακρύς κύλινδρος (6 μέτρων) που λειτουργεί στις 1200 σ.α.λ., με υψηλούς κραδασμούς
• Ανάλυση: Λειτουργώντας πάνω από την πρώτη κρίσιμη, συναρπαστική δεύτερη λειτουργία με τον κόμβο στο μέσο του εύρους
• Αρχική προσπάθεια εξισορρόπησης: Προσθήκη βαρών στη μέση του εύρους (εύκολη πρόσβαση) με κακά αποτελέσματα
• Λύση: Αναγνώριση ότι το μέσο του ανοίγματος ήταν κομβικό σημείο· τα βάρη ανακατανεμήθηκαν σε τέταρτα των σημείων (αντικόμβοι)
• Αποτέλεσμα: Μείωση κραδασμών από 85%, επιτυχής εξισορρόπηση τρόπων λειτουργίας

Περίπτωση: Παρακολούθηση Ατμοστροβίλου

• Κατάσταση: Νέο σύστημα παρακολούθησης κραδασμών που εμφανίζει χαμηλή δόνηση παρά την γνωστή ανισορροπία
• Ερευνα: Αισθητήρας τοποθετημένος κατά λάθος κοντά στο κομβικό σημείο της κυρίαρχης λειτουργίας
• Λύση: Πρόσθετοι αισθητήρες σε θέσεις αντικόμβων αποκάλυψαν πραγματικά επίπεδα δόνησης
• Μάθημα: Να λαμβάνετε πάντα υπόψη τα σχήματα των λειτουργιών κατά το σχεδιασμό συστημάτων παρακολούθησης.

Προηγμένες Σκέψεις

Μετακίνηση κόμβων

Σε ορισμένα συστήματα, τα κομβικά σημεία μετατοπίζονται ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας:

• Η ακαμψία των ρουλεμάν που εξαρτάται από την ταχύτητα αλλάζει τις θέσεις των κόμβων
• Επιδράσεις θερμοκρασίας στην ακαμψία του άξονα
• Απόκριση εξαρτώμενη από το φορτίο
• Τα ασύμμετρα συστήματα μπορεί να έχουν διαφορετικούς κόμβους για οριζόντια και κάθετη κίνηση

Προσεγγιστικοί έναντι αληθινών κόμβων

• Αληθινοί κόμβοι: Ακριβή μηδενικά σημεία εκτροπής σε ιδανικά συστήματα
• Προσεγγιστικοί κόμβοι: Θέσεις πολύ χαμηλής (αλλά όχι μηδενικής) παραμόρφωσης σε πραγματικά συστήματα με απόσβεση και άλλα μη ιδανικά φαινόμενα
• Πρακτική εξέταση: Οι πραγματικοί κόμβοι είναι περιοχές χαμηλής παραμόρφωσης και όχι ακριβή μαθηματικά σημεία

Η κατανόηση των κομβικών σημείων παρέχει κρίσιμη εικόνα για τη συμπεριφορά των κραδασμών του ρότορα και είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική εξισορρόπηση των εύκαμπτων ρότορων, τη βέλτιστη τοποθέτηση των αισθητήρων και την ορθή ερμηνεία των δεδομένων κραδασμών σε περιστρεφόμενα μηχανήματα.

---

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο