Κατανόηση των ρωγμών άξονα σε περιστρεφόμενα μηχανήματα

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 μια ρωγμή άξονα;

A ρωγμή άξονα είναι ένα κάταγμα ή ασυνέχεια σε έναν περιστρεφόμενο άξονα που αναπτύσσεται από κόπωση, συγκέντρωση τάσης ή ελαττώματα υλικού. Οι ρωγμές συνήθως ξεκινούν από την επιφάνεια και διαδίδονται προς τα μέσα κάθετα προς την κατεύθυνση της μέγιστης εφελκυστικής τάσης. Σε περιστρεφόμενα μηχανήματα, οι ρωγμές του άξονα είναι εξαιρετικά επικίνδυνες επειδή μπορούν να εξελιχθούν από ένα μικρό, μη ανιχνεύσιμο ελάττωμα σε πλήρες κάταγμα του άξονα μέσα σε λίγες ώρες ή ημέρες, προκαλώντας ενδεχομένως καταστροφική βλάβη του εξοπλισμού.

Οι ρωγμές του άξονα παράγουν διακριτικό δόνηση υπογραφές, ιδιαίτερα ένα χαρακτηριστικό στοιχείο 2× (δύο φορές ανά περιστροφή) που εμφανίζεται καθώς αναπτύσσεται η ρωγμή. Πρώιμη ανίχνευση μέσω ανάλυση κραδασμών είναι κρίσιμη για την αποτροπή πλήρους βλάβης του άξονα και των συναφών κινδύνων ασφαλείας.

Συνήθεις αιτίες ρωγμών άξονα

1. Κόπωση από κυκλικές καταπονήσεις

Η πιο συνηθισμένη αιτία, ιδιαίτερα σε περιστρεφόμενα μηχανήματα:

• Κόπωση από κάμψη: Ο περιστρεφόμενος άξονας με ανομοιόμορφη ακαμψία ή φορτία δημιουργεί κυκλική τάση κάμψης
• Στρεπτική κόπωση: Ροπή ταλάντωσης σε άξονες μετάδοσης ισχύος
• Κόπωση υψηλού κύκλου: Εκατομμύρια κύκλοι καταπόνησης συσσωρεύονται κατά τη διάρκεια των ετών λειτουργίας
• Συγκέντρωση στρες: Οι κλειδαριές, οι οπές, τα φιλέτα και οι γεωμετρικές ασυνέχειες συγκεντρώνουν την τάση

2. Συνθήκες Λειτουργίας

• Υπέρμετρος Ανισορροπία: Οι υψηλές φυγοκεντρικές δυνάμεις δημιουργούν τάση κάμψης
• Λανθασμένη ευθυγράμμιση: Οι ροπές κάμψης από κακή ευθυγράμμιση επιταχύνουν την κόπωση
• Λειτουργία συντονισμού: Λειτουργεί σε ή κοντά σε κρίσιμες ταχύτητες δημιουργεί υψηλές παραμορφώσεις
• Παραφορτώνω: Λειτουργία πέρα από τα όρια σχεδιασμού
• Θερμική καταπόνηση: Γρήγοροι κύκλοι θέρμανσης/ψύξης ή θερμικές διαβαθμίσεις

3. Ελαττώματα Υλικού και Κατασκευής

• Περιλαμβάνονται υλικά: Σκωρία, κενά ή ξένα υλικά στο υλικό του φρέατος
• Ακατάλληλη θερμική επεξεργασία: Ανεπαρκής σκλήρυνση ή επαναφορά
• Ελαττώματα κατεργασίας: Σημάδια από εργαλεία, λακκούβες ή γρατσουνιές που δημιουργούν αυξομειώσεις τάσης
• Διάβρωση λόγω διάβρωσης: Επιφανειακή διάβρωση που δημιουργεί σημεία έναρξης ρωγμών
• Τάστινγκ: Σε διεπαφές πρεσσαρίσματος ή σε κλειδαριές

4. Επιχειρησιακά Γεγονότα

• Εκδηλώσεις Υπερταχύτητας: Έκτακτης ανάγκης ή τυχαίας υπερβολικής ταχύτητας που δημιουργεί υψηλές καταπονήσεις
• Σοβαρά τριβή: Επαφή που παράγει θερμότητα και τοπική συγκέντρωση τάσης
• Φόρτιση με κρούση: Ξαφνικά φορτία από διαταραχές της διεργασίας ή μηχανικούς κραδασμούς
• Προηγούμενες επισκευές: Συγκόλληση ή κατεργασία που εισάγει υπολειμματικές τάσεις

Συμπτώματα κραδασμών ενός ραγισμένου άξονα

Το Χαρακτηριστικό 2× Στοιχείο

Η χαρακτηριστική υπογραφή δόνησης ενός ραγισμένου άξονα είναι μια εξέχουσα 2× (δεύτερη αρμονική) συστατικό:

Γιατί αναπτύσσεται 2× δόνηση

• Μια ρωγμή ανοίγει και κλείνει δύο φορές ανά περιστροφή καθώς περιστρέφεται ο άξονας
• Όταν η ρωγμή βρίσκεται σε συμπίεση (κάτω μέρος της περιστροφής), η ακαμψία είναι υψηλότερη
• Όταν η ρωγμή βρίσκεται σε εφελκυσμό (κορυφή περιστροφής), η ρωγμή ανοίγει και η ακαμψία μειώνεται.
• Αυτή η αλλαγή ακαμψίας δύο φορές ανά περιστροφή δημιουργεί 2× εξαναγκασμό
• Το πλάτος 2× αυξάνεται καθώς η ρωγμή διαδίδεται και η ασυμμετρία ακαμψίας μεγαλώνει

Πρόσθετοι Δείκτες Δόνησης

• 1× Αλλαγές: Σταδιακή αύξηση της δόνησης 1× από την αλλαγή της ακαμψίας και την υπολειπόμενη κάμψη
• Ανώτερες Αρμονικές: Ενδέχεται να εμφανιστούν 3×, 4× καθώς αυξάνεται η σοβαρότητα της ρωγμής
• Μετατοπίσεις φάσης: Αλλαγές στη γωνία φάσης κατά την εκκίνηση/λειτουργία με νεκρά ή σε διαφορετικές ταχύτητες
• Συμπεριφορά που εξαρτάται από την ταχύτητα: Η δόνηση μπορεί να αλλάζει μη γραμμικά με την ταχύτητα
• Ευαισθησία θερμοκρασίας: Η δόνηση μπορεί να συσχετιστεί με τη θερμική διαστολή κατά το άνοιγμα/κλείσιμο της ρωγμής

Χαρακτηριστικά εκκίνησης/αδράνειας

• Το στοιχείο 2× εμφανίζει ασυνήθιστη συμπεριφορά κατά τη διάρκεια μεταβατικών φαινομένων
• Μπορεί να εμφανίσει δύο κορυφές σε Οικόπεδο Bode (στο 1/2 κάθε κρίσιμης ταχύτητας)
• Οι αλλαγές φάσης του συστατικού 1× ενδέχεται να διαφέρουν από την κανονική απόκριση ανισορροπίας

Μέθοδοι ανίχνευσης

Παρακολούθηση κραδασμών

Ανάλυση τάσεων

• Παρακολούθηση αναλογίας 2X/1X με την πάροδο του χρόνου
• Η σταδιακή αύξηση του πλάτους 2× είναι προειδοποιητικό σημάδι
• Ο λόγος 2X/1X > 0,5 δικαιολογεί έρευνα
• Ξαφνικές αλλαγές στο μοτίβο δόνησης ύποπτες

Φασματική Ανάλυση

• Τακτικός FFT ανάλυση που δείχνει αρμονικές
• Συγκρίνετε τα τρέχοντα με τα ιστορικά φάσματα γραμμής βάσης
• Παρακολουθήστε την εμφάνιση ή την ανάπτυξη της κορυφής 2×

Μεταβατική Ανάλυση

• Οικόπεδα καταρράκτη κατά την εκκίνηση/λειτουργία με νεκρά
• Διαγράμματα Bode που δείχνουν πλάτος και φάση έναντι ταχύτητας
• Ασυνήθιστη συμπεριφορά σε διελεύσεις με κρίσιμη ταχύτητα

Μέθοδοι χωρίς κραδασμούς

1. Επιθεώρηση Μαγνητικών Σωματιδίων (MPI)

• Εντοπίζει επιφανειακές και σχεδόν επιφανειακές ρωγμές
• Απαιτείται προσβάσιμη επιφάνεια άξονα
• Υψηλή αξιοπιστία για την ανίχνευση ρωγμών
• Μέρος των τακτικών επιθεωρήσεων συντήρησης

2. Υπερηχητικός Έλεγχος (UT)

• Εντοπίζει εσωτερικές και επιφανειακές ρωγμές
• Μπορεί να εντοπίσει ρωγμές πριν αυτές προκαλέσουν συμπτώματα δόνησης
• Απαιτείται εξειδικευμένος εξοπλισμός και εκπαιδευμένο προσωπικό
• Συνιστάται για κρίσιμους άξονες

3. Επιθεώρηση διεισδυτικού χρωστικού

• Απλή μέθοδος για την ανίχνευση επιφανειακών ρωγμών
• Απαιτείται καθαρισμός και προετοιμασία επιφάνειας
• Χρήσιμο για προσβάσιμες περιοχές κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος

4. Δοκιμή Δινορευμάτων

• Ανίχνευση ρωγμών επιφάνειας χωρίς επαφή
• Κατάλληλο για αυτοματοποιημένο έλεγχο
• Αποτελεσματικό σε μη μαγνητικά και μαγνητικά υλικά

Αντιμετώπιση και Διορθωτικές Ενέργειες

Άμεσες ενέργειες κατά την ανίχνευση

1. Αύξηση συχνότητας παρακολούθησης: Από μηνιαία σε εβδομαδιαία ή ημερήσια
2. Μείωση της σοβαρότητας της λειτουργίας: Χαμηλώστε την ταχύτητα ή το φορτίο, εάν είναι δυνατόν
3. Τερματισμός λειτουργίας σχεδίου: Προγραμματίστε επισκευή ή αντικατάσταση το συντομότερο δυνατό
4. Εκτελέστε Μη Εθελοντική Εξερεύνηση (NDE): Επιβεβαίωση παρουσίας ρωγμής και αξιολόγηση της σοβαρότητάς της
5. Εκτίμηση Κινδύνου: Προσδιορίστε εάν η συνέχιση της λειτουργίας είναι ασφαλής

Μακροπρόθεσμες λύσεις

• Αντικατάσταση άξονα: Η πιο αξιόπιστη λύση για επιβεβαιωμένες ρωγμές
• Επισκευή (Περιορισμένες περιπτώσεις): Ορισμένες ρωγμές μπορούν να αφαιρεθούν με μηχανική κατεργασία και συγκόλληση με συγκόλληση (απαιτείται αξιολόγηση από ειδικό)
• Ανάλυση Βασικής Αιτίας: Προσδιορίστε γιατί αναπτύχθηκε η ρωγμή για να αποτρέψετε την επανεμφάνισή της
• Τροποποιήσεις Σχεδιασμού: Αντιμετώπιση συγκεντρώσεων τάσεων, βελτίωση της επιλογής υλικών, τροποποίηση των συνθηκών λειτουργίας

Στρατηγικές πρόληψης

Φάση Σχεδιασμού

• Εξαλείψτε τις αιχμηρές γωνίες και τις συγκεντρώσεις τάσης
• Χρησιμοποιήστε γενναιόδωρες ακτίνες φιλέτου στις αλλαγές διαμέτρου
• Καθορίστε τα κατάλληλα υλικά για τα επίπεδα καταπόνησης και το περιβάλλον
• Εκτέλεση ανάλυσης τάσεων πεπερασμένων στοιχείων
• Εφαρμόστε επιφανειακές επεξεργασίες (σφαιροβολή, εναζώτωση) για βελτίωση της αντοχής στην κόπωση

Λειτουργική Φάση

• Διατηρήστε καλό ποιότητα ισορροπίας για την ελαχιστοποίηση της κυκλικής τάσης κάμψης
• Εξασφαλίστε ακριβή ευθυγράμμιση
• Αποφύγετε τη λειτουργία σε κρίσιμες ταχύτητες
• Αποτροπή συμβάντων υπερβολικής ταχύτητας
• Έλεγχος θερμικών καταπονήσεων μέσω κατάλληλης προθέρμανσης/ψύξης

Φάση Συντήρησης

• Τακτικοί έλεγχοι με χρήση κατάλληλων μεθόδων μη επεμβατικής έρευνας (NDE)
• Προγράμματα ανίχνευσης τάσεων δόνησης για την πρώιμη ανίχνευση συμπτωμάτων
• Περιοδική εξισορρόπηση για την ελαχιστοποίηση των καταπονήσεων κόπωσης
• Πρόληψη διάβρωσης και συντήρηση επικάλυψης

Οι ρωγμές στον άξονα αντιπροσωπεύουν μία από τις πιο σοβαρές πιθανές βλάβες σε περιστρεφόμενα μηχανήματα. Ο συνδυασμός παρακολούθησης των κραδασμών (για την ανίχνευση χαρακτηριστικών υπογραφών 2×) και περιοδικής μη καταστροφικής εξέτασης παρέχει την καλύτερη στρατηγική για την έγκαιρη ανίχνευση ρωγμών, επιτρέποντας την προγραμματισμένη συντήρηση πριν από την εμφάνιση καταστροφικής βλάβης.

---

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο