Κατανόηση της Στρεπτικής Ανάλυσης
Ορισμός: Τι είναι η Στρεπτική Ανάλυση;
Στρεπτική ανάλυση είναι η μέτρηση, η αξιολόγηση και η μοντελοποίηση στρεπτική δόνηση—στριφογυριστές ταλαντώσεις γύρω από τον άξονα του άξονα—σε περιστρεφόμενα συστήματα κίνησης μηχανημάτων. Σε αντίθεση με πλευρική δόνηση (κάμψη) η οποία μετριέται εύκολα με πρότυπο επιταχυνσιόμετρα, οι στρεπτικές δονήσεις απαιτούν εξειδικευμένες τεχνικές μέτρησης (μετρητές τάσης, διπλά ταχύμετρα, δονησιμετρία λέιζερ) και ανάλυση για την ανίχνευση γωνιακών ταλαντώσεων, τον προσδιορισμό των στρεπτικών φυσικών συχνοτήτων και την αξιολόγηση του κινδύνου κόπωσης σε άξονες, συνδέσμους και γρανάζια.
Η στρεπτική ανάλυση είναι κρίσιμη για παλινδρομικούς κινητήρες, μεγάλους άξονες κίνησης, κιβώτια ταχυτήτων υψηλής ισχύος και εφαρμογές κινητήρων VFD όπου οι στρεπτικές δονήσεις μπορούν να προκαλέσουν καταστροφικές βλάβες άξονα ή συνδέσμου παρά τα αποδεκτά επίπεδα πλευρικών κραδασμών. Είναι μια εξειδικευμένη αλλά απαραίτητη διαγνωστική ικανότητα για την πρόληψη αιφνίδιων, απροσδόκητων βλαβών σε συστήματα μετάδοσης ισχύος.
Γιατί είναι απαραίτητη η Στρεπτική Ανάλυση
Στρεπτική έναντι Πλευρικής Δόνησης
- Πλευρικός: Κάμψη, κίνηση από πλευρά σε πλευρά, μετρούμενη με τυπικά επιταχυνσιόμετρα
- Στροφικός: Στρέψη γύρω από τον άξονα, χωρίς πλευρική μετατόπιση, αόρατη στους τυπικούς αισθητήρες
- Ανεξαρτησία: Μπορεί να έχει σοβαρή στρεπτική κίνηση με χαμηλή πλευρική κίνηση (και αντίστροφα)
- Ζημιές: Η στρεπτική κίνηση μπορεί να προκαλέσει βλάβες άξονα/σύνδεσμου χωρίς προειδοποίηση από τις πλευρικές μετρήσεις
Τρόποι βλάβης
- Θραύσεις λόγω κόπωσης του άξονα (συνήθως 45° ως προς τον άξονα)
- Βλάβη στοιχείου ζεύξης (δόντια γραναζιών, εύκαμπτα στοιχεία)
- Σπάσιμο δοντιού γραναζιού από ταλαντούμενα φορτία
- Ζημιά στο κλειδί και στο στόμιο κλειδιού από τριβή
Τεχνικές μέτρησης
1. Μέθοδος μετρητή τάσης
Άμεση μέτρηση στρεπτικής τάσης:
- Μανέτες τάσης συγκολλημένες σε γωνία 45° ως προς τον άξονα του άξονα (μέγιστος προσανατολισμός τάσης διάτμησης)
- Μετράει την διατμητική τάση από τη συστροφή
- Απαιτούνται δακτύλιοι ολίσθησης ή ασύρματη τηλεμετρία για περιστρεφόμενους άξονες
- Το πιο ακριβές αλλά πολύπλοκο και ακριβό
- Κύρια χρήση στην έρευνα και την ανάπτυξη
2. Μέθοδος διπλού ταχομέτρου
- Δύο οπτικοί αισθητήρες σε διαφορετικές θέσεις άξονα
- Μετρήστε τη διαφορά φάσης μεταξύ τοποθεσιών
- Διαφορά φάσης = γωνιακή συστροφή = στρεπτική δόνηση
- Χωρίς επαφή και πρακτικό
- Περιορίζεται σε στρεπτικές στροφές χαμηλής συχνότητας (< 100 Hz συνήθως)
3. Στρεπτικό κραδασμόμετρο λέιζερ
- Εξειδικευμένο σύστημα λέιζερ Doppler
- Μετράει τις διακυμάνσεις της γωνιακής ταχύτητας
- Μη επαφή
- Ευρύ φάσμα συχνοτήτων
- Ακριβό αλλά ισχυρό
4. Ανάλυση ρεύματος κινητήρα
- Η στρεπτική δόνηση δημιουργεί διακυμάνσεις ρεύματος
- Ανάλυση φάσματος ρεύματος κινητήρα
- Έμμεσο αλλά μη επεμβατικό
- Χρήσιμο εργαλείο ελέγχου
Αναλυτική Στρεπτική Ανάλυση
Μαθηματική Μοντελοποίηση
- Μοντέλο στρέψης συγκεντρωτικής μάζας του συστήματος μετάδοσης κίνησης
- Υπολογισμός στρεπτικών φυσικών συχνοτήτων
- Πρόβλεψη απόκρισης σε πηγές διέγερσης
- Προσδιορίστε κρίσιμες ταχύτητες και συντονισμούς
Πηγές διέγερσης
- Παλινδρομικές Μηχανές: Οι παλμοί πυροδότησης δημιουργούν στρεπτική διέγερση
- Πλέγμα εργαλείων: Η εμπλοκή των δοντιών δημιουργεί ταλαντούμενη ροπή
- VFD: Αρμονικές συχνότητας μεταγωγής PWM
- Ηλεκτρικός: Συχνότητες διέλευσης πόλων και ολίσθησης κινητήρα
Διάγραμμα Campbell για Στρεπτική
- Σχεδίαση στρεπτικών φυσικών συχνοτήτων έναντι ταχύτητας
- Επικάλυψη γραμμών σειράς διέγερσης
- Προσδιορίστε τις στρεπτικές κρίσιμες ταχύτητες (σημεία παρεμβολής)
- Οδηγός επιλογής ταχύτητας λειτουργίας
Κρίσιμες Εφαρμογές
Παλινδρομικοί κινητήρες
- Γεννήτριες ντίζελ
- Συμπιεστές κινητήρων αερίου
- Θαλάσσια πρόωση
- Οι μεγάλες παλμοί ροπής απαιτούν ανάλυση
Μακριοί άξονες κίνησης
- Κίνηση σε μύλους έλασης
- Άξονες θαλάσσιων προπελών
- Μηχανισμοί κίνησης μηχανών χαρτιού
- Το μήκος δημιουργεί χαμηλή στρεπτική ακαμψία
Κιβώτια ταχυτήτων υψηλής ισχύος
- Κιβώτια ταχυτήτων ανεμογεννητριών
- Βιομηχανικοί μειωτήρες ταχυτήτων > 1000 HP
- Διέγερση πλέγματος γραναζιών στρεπτικών τρόπων
Συστήματα κινητήρων VFD
- Οι μετατροπείς συχνότητας δημιουργούν στρεπτική διέγερση
- Οι αρμονικές PWM μπορούν να διεγείρουν στρεπτικούς συντονισμούς
- Αυξανόμενη ανησυχία για τον πολλαπλασιασμό των VFD
Αποτελέσματα Ανάλυσης
Στρεπτικές Φυσικές Συχνότητες
- Προσδιορισμός από μέτρηση ή υπολογισμό
- Συγκρίνετε με τις συχνότητες διέγερσης
- Επαληθεύστε τον επαρκή διαχωρισμό
Επίπεδα άγχους
- Υπολογισμός εναλλασσόμενης διατμητικής τάσης από μετρούμενη δόνηση
- Συγκρίνετε με τα όρια αντοχής υλικών
- Αξιολόγηση της κατανάλωσης κόπωσης κατά τη διάρκεια της ζωής
- Προσδιορίστε εάν οι τάσεις είναι αποδεκτές
Απόσβεση
- Μέτρηση από την απόκριση σε στρεπτικούς συντονισμούς
- Συνήθως πολύ χαμηλό (< 1% κρίσιμης τιμής)
- Χαμηλή απόσβεση σημαίνει έντονους συντονισμούς
Στρατηγικές μετριασμού
Διαχωρισμός συχνότητας
- Βεβαιωθείτε ότι οι στρεπτικές φυσικές τιμές διαχωρίζονται από τις συχνότητες διέγερσης
- Αλλαγή διαμέτρου, μήκους ή ακαμψίας συνδέσμου άξονα
- Τροποποίηση αδράνειας (προσθήκη σφονδύλου)
Προσθήκη απόσβεσης
- Στρεπτικοί αποσβεστήρες (ιξώδους ή τριβής)
- Σύνδεσμοι υψηλής απόσβεσης
- Μειώνει την ενίσχυση συντονισμού
Αλλαγές ταχύτητας λειτουργίας
- Αποφύγετε τη συνεχή λειτουργία σε κρίσιμες στρεπτικές ταχύτητες
- Περιορισμός εύρους ταχύτητας
- Ρύθμιση VFD για ελαχιστοποίηση της διέγερσης
Η στρεπτική ανάλυση είναι ένας εξειδικευμένος κλάδος των κραδασμών που ασχολείται με τις στρεπτικές ταλαντώσεις που μπορούν να προκαλέσουν καταστροφικές βλάβες αόρατες στην τυπική παρακολούθηση πλευρικών κραδασμών. Ενώ απαιτεί εξειδικευμένες τεχνικές μέτρησης και ανάλυσης, η στρεπτική ανάλυση είναι απαραίτητη για παλινδρομικούς κινητήρες, μακριούς άξονες, κιβώτια ταχυτήτων υψηλής ισχύος και συστήματα VFD, όπου οι στρεπτικοί κραδασμοί ενέχουν σημαντικούς κινδύνους για την αξιοπιστία και την ασφάλεια.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 