Mittelineaarsed objektid rootori tasakaalustamisel
Miks tasakaalustamine "ei tööta", miks mõjutegurid muutuvad ja kuidas reaalsetes välitingimustes toimida
Ülevaade
Praktikas ei taandu rootori tasakaalustamine peaaegu kunagi lihtsalt korrektsioonivihi arvutamisele ja paigaldamisele. Formaalselt on algoritm hästi teada ja instrument teeb kõik arvutused automaatselt, kuid lõpptulemus sõltub palju rohkem objekti enda käitumisest kui tasakaalustusseadmest. Seetõttu tekivad reaalses töös pidevalt olukorrad, kus tasakaalustamine "ei tööta", mõjutegurid muutuvad, vibratsioon muutub ebastabiilseks ja tulemust ei saa ühelt katselt teisele korrata.
Lineaarsed ja mittelineaarsed vibratsioonid, nende omadused ja tasakaalustamismeetodid
Edukaks tasakaalustamiseks on vaja mõista, kuidas objekt massi lisamisele või eemaldamisele reageerib. Selles kontekstis mängivad võtmerolli lineaarsete ja mittelineaarsete objektide mõisted. Mõistmine, kas objekt on lineaarne või mittelineaarne, võimaldab valida õige tasakaalustamisstrateegia ja aitab saavutada soovitud tulemust.
Lineaarsed objektid omavad selles valdkonnas erilist kohta oma prognoositavuse ja stabiilsuse tõttu. Need võimaldavad kasutada lihtsaid ja usaldusväärseid diagnostika- ja tasakaalustamismeetodeid, muutes nende uurimise oluliseks sammuks vibratsioonidiagnostikas.
Lineaarsed vs mittelineaarsed objektid
Enamik neist probleemidest tulenevad lineaarsete ja mittelineaarsete objektide fundamentaalsest, kuid sageli alahinnatud eristusest. Lineaarne objekt on tasakaalustamise seisukohast süsteem, milles konstantse pöörlemiskiiruse korral on vibratsiooni amplituud proportsionaalne tasakaalustamatuse suurusega ja vibratsiooni faas järgib tasakaalustamata massi nurkasendit rangelt ennustataval viisil. Nendes tingimustes on mõjutegur konstantne väärtus. Kõik standardsed dünaamilise tasakaalustamise algoritmid, sealhulgas Balanset-1A-s rakendatud algoritmid, on loodud just selliste objektide jaoks.
Lineaarse objekti puhul on tasakaalustamisprotsess prognoositav ja stabiilne. Proovivihje paigaldamine põhjustab vibratsiooni amplituudi ja faasi proportsionaalse muutuse. Korduvad käivitused annavad sama vibratsioonivektori ja arvutatud korrektsioonvihje jääb kehtima. Sellised objektid sobivad hästi nii ühekordseks tasakaalustamiseks kui ka salvestatud mõjutegurite abil järjestikuseks tasakaalustamiseks.
Mittelineaarne objekt käitub põhimõtteliselt teistmoodi. Tasakaalustusarvutuse alus on rikutud. Vibratsiooni amplituud ei ole enam proportsionaalne tasakaalustamatusega, faas muutub ebastabiilseks ja mõjutegur muutub sõltuvalt katsevihje massist, töörežiimist või isegi ajast. Praktikas avaldub see vibratsioonivektori kaootilise käitumisena: pärast katsevihje paigaldamist võib vibratsiooni muutus olla liiga väike, liigne või lihtsalt mittekorduv.
Mis on lineaarsed objektid?
Lineaarne objekt on süsteem, kus vibratsioon on otseselt võrdeline tasakaalustamatuse suurusega.
Tasakaalustamise kontekstis on lineaarne objekt idealiseeritud mudel, mida iseloomustab tasakaalustamatuse (tasakaalustamata massi) suuruse ja vibratsiooni amplituudi vaheline otsene proportsionaalne seos. See tähendab, et kui tasakaalustamatus kahekordistub, kahekordistub ka vibratsiooni amplituud, eeldusel, et rootori pöörlemiskiirus jääb konstantseks. Vastupidiselt vähendab tasakaalustamatuse vähendamine vibratsiooni proportsionaalselt.
Erinevalt mittelineaarsetest süsteemidest, kus objekti käitumine võib olenevalt paljudest teguritest erineda, võimaldavad lineaarsed objektid minimaalse pingutusega saavutada kõrget täpsust.
Lisaks on need tasakaalustajate treenimise ja harjutamise aluseks. Lineaarsete objektide põhimõtete mõistmine aitab arendada oskusi, mida saab hiljem rakendada keerukamates süsteemides.
Lineaarsuse graafiline esitus
Kujutage ette graafikut, kus horisontaaltelg tähistab tasakaalustamata massi (tasakaalustamatuse) suurust ja vertikaaltelg tähistab vibratsiooni amplituudi. Lineaarse objekti puhul on see graafik sirge, mis läbib alguspunkti (punkt, kus nii tasakaalustamatuse suurus kui ka vibratsiooni amplituud on null). Selle joone kalle iseloomustab objekti tundlikkust tasakaalustamatuse suhtes: mida järsem on kalle, seda suuremad on sama tasakaalustamatuse korral vibratsioonid.
Graafik 1: vibratsiooni amplituudi (µm) ja tasakaalustamata massi (g) vaheline seos
Graafik 1 illustreerib seost lineaarse tasakaalustava objekti vibratsiooni amplituudi (µm) ja rootori tasakaalustamata massi (g) vahel. Proportsionaalsuskoefitsient on 0,5 µm/g. Lihtsalt 300 jagamine 600-ga annab 0,5 µm/g. Tasakaalustamata massi korral 800 g (UM=800 g) on vibratsioon 800 g * 0,5 µm/g = 400 µm. Pange tähele, et see kehtib rootori konstantse kiiruse korral. Erineva pöörlemiskiiruse korral on koefitsient erinev.
Seda proportsionaalsuskoefitsienti nimetatakse mõjuteguriks (tundlikkuskoefitsient) ja selle mõõde on µm/g või tasakaalustamatuse korral µm/(g*mm), kus (g*mm) on tasakaalustamatuse ühik. Teades mõjutegurit (IC), on võimalik lahendada ka pöördülesanne, nimelt määrata vibratsiooni suuruse järgi tasakaalustamata mass (UM). Selleks jagage vibratsiooni amplituud IC-ga.
Näiteks kui mõõdetud vibratsioon on 300 µm ja teadaolev koefitsient on IC=0,5 µm/g, jagage 300 0,5-ga, et saada 600 g (UM=600 g).
Mõjukoefitsient (IC): lineaarsete objektide põhiparameeter
Lineaarse objekti kriitiline omadus on mõjutegur (IC). See on numbriliselt võrdne vibratsiooni ja tasakaalustamatuse graafiku joone kaldenurga puutujaga ja näitab, kui palju vibratsiooni amplituud (mikronites, µm) muutub, kui teatud rootori kiirusel lisatakse kindlale korrektsioonitasandile massiühik (grammides, g). Teisisõnu, IC on objekti tasakaalustamatuse tundlikkuse mõõt. Selle mõõtühik on µm/g või kui tasakaalustamatust väljendatakse massi ja raadiuse korrutisena, µm/(g*mm).
IC on sisuliselt lineaarse objekti "passi" omadus, mis võimaldab ennustada selle käitumist massi lisamisel või eemaldamisel. IC tundmine võimaldab lahendada nii otsese probleemi – vibratsiooni suurusjärgu määramise antud tasakaalustamatuse korral – kui ka pöördprobleemi – tasakaalustamatuse suurusjärgu arvutamise mõõdetud vibratsiooni põhjal.
Otsene probleem:
Pöördprobleem:
Vibratsioonifaas lineaarsetes objektides
Lisaks amplituudile iseloomustab vibratsiooni ka faas, mis näitab rootori asendit maksimaalse kõrvalekalde hetkel tasakaaluasendist. Lineaarse objekti puhul on vibratsioonifaas samuti ennustatav. See on kahe nurga summa:
- Nurk, mis määrab rootori üldise tasakaalustamata massi asukoha. See nurk näitab suunda, milles primaarne tasakaalustamatus on koondunud.
- Mõjuteguri argument. See on konstantne nurk, mis iseloomustab objekti dünaamilisi omadusi ega sõltu tasakaalustamata massi paigalduse suurusest ega nurgast.
Seega, teades IC argumenti ja mõõtes vibratsioonifaasi, on võimalik määrata tasakaalustamata massipaigaldise nurk. See võimaldab mitte ainult korrigeeriva massi suuruse arvutamist, vaid ka selle täpset paigutust rootorile, et saavutada optimaalne tasakaal.
Lineaarsete objektide tasakaalustamine
Oluline on märkida, et lineaarse objekti puhul ei sõltu sel viisil määratud mõjukoefitsient (IC) proovimassi paigalduse suurusest ega nurgast ega ka esialgsest vibratsioonist. See on lineaarsuse põhiomadus. Kui IC jääb katsemassi parameetrite või esialgse vibratsiooni muutmisel muutumatuks, võib kindlalt väita, et objekt käitub vaadeldava tasakaalustamatuse vahemikus lineaarselt.
Lineaarse objekti tasakaalustamise sammud
- Esialgse vibratsiooni mõõtmine: Esimene samm on vibratsiooni mõõtmine selle algolekus. Määratakse amplituud ja vibratsiooninurk, mis näitavad tasakaalustamatuse suunda.
- Proovimassi installimine: Rootorile paigaldatakse teadaoleva massiga mass. See aitab mõista, kuidas objekt reageerib lisakoormustele ja võimaldab arvutada vibratsiooni parameetreid.
- Vibratsiooni uuesti mõõtmine: Pärast proovimassi paigaldamist mõõdetakse uued vibratsiooniparameetrid. Võrreldes neid algväärtustega, on võimalik kindlaks teha, kuidas mass süsteemi mõjutab.
- Korrigeeriva massi arvutamine: Mõõtmisandmete põhjal määratakse korrigeeriva kaalu mass ja paigaldusnurk. See raskus asetatakse rootorile, et kõrvaldada tasakaalustamatus.
- Lõplik kinnitus: Pärast korrigeeriva kaalu paigaldamist tuleks vibratsiooni oluliselt vähendada. Kui jääkvibratsioon ületab endiselt vastuvõetava taseme, võib protseduuri korrata.
Märkus: Lineaarsed objektid on ideaalsed mudelid tasakaalustamismeetodite uurimiseks ja praktiliseks rakendamiseks. Nende omadused võimaldavad inseneridel ja diagnostikutel keskenduda põhioskuste arendamisele ja rootorsüsteemidega töötamise aluspõhimõtete mõistmisele. Kuigi nende rakendamine tegelikus praktikas on piiratud, on lineaarsete objektide uurimine endiselt oluline samm vibratsioonidiagnostika ja tasakaalustamise edendamisel.
Seeriaviisiline tasakaalustamine ja salvestatud koefitsiendid
Erilist tähelepanu väärib seeriaviisiline tasakaalustamine. See võib märkimisväärselt suurendada tootlikkust, kuid ainult lineaarsete, vibratsioonikindlate objektide puhul. Sellistel juhtudel saab esimesel rootoril saadud mõjutegureid uuesti kasutada järgmiste identsete rootorite puhul. Niipea kui aga toe jäikus, pöörlemiskiirus või laagri seisukord muutub, kaob korduvus ja seeriaviisiline lähenemine lakkab töötamast.
Mittelineaarsed objektid: kui teooria erineb praktikast
Mis on mittelineaarne objekt?
Mittelineaarne objekt on süsteem, mille vibratsiooni amplituud ei ole võrdeline tasakaalustamatuse suurusega. Erinevalt lineaarsetest objektidest, kus vibratsiooni ja tasakaalustamatus massi vahelist seost kujutab sirgjoon, võib mittelineaarsetes süsteemides see seos järgida keerulisi trajektoore.
Reaalses maailmas ei käitu kõik objektid lineaarselt. Mittelineaarsed objektid näitavad tasakaalustamatuse ja vibratsiooni vahelist seost, mis ei ole otseselt proportsionaalne. See tähendab, et mõjukoefitsient ei ole konstantne ja võib varieeruda sõltuvalt mitmest tegurist, näiteks:
- Tasakaalustamatuse suurus: Tasakaalustamatuse suurendamine võib muuta rootori tugede jäikust, mis viib vibratsiooni mittelineaarsete muutusteni.
- Pöörlemiskiirus: Erinevad resonantsnähtused võivad ergastuda erinevatel pöörlemiskiirustel, mille tulemuseks on ka mittelineaarne käitumine.
- Vahekohtade ja lünkade olemasolu: Laagrite ja muude ühenduste vahed ja vahed võivad teatud tingimustel põhjustada vibratsiooni järske muutusi.
- Temperatuur: Temperatuurimuutused võivad mõjutada materjali omadusi ja sellest tulenevalt ka objekti vibratsiooniomadusi.
- Välised koormused: Rootorile mõjuvad väliskoormused võivad muuta selle dünaamilisi omadusi ja põhjustada mittelineaarset käitumist.
Miks on mittelineaarsed objektid väljakutseid pakkuvad?
Mittelineaarsus toob tasakaalustamisprotsessi sisse palju muutujaid. Edukas töö mittelineaarsete objektidega nõuab rohkem mõõtmisi ja keerukamat analüüsi. Näiteks lineaarsete objektide puhul kasutatavad standardmeetodid ei anna mittelineaarsete süsteemide puhul alati täpseid tulemusi. See eeldab protsessi füüsika sügavamat mõistmist ja spetsiaalsete diagnostikameetodite kasutamist.
Mittelineaarsuse märgid
Mittelineaarset objekti saab tuvastada järgmiste märkide järgi:
- Vibratsiooni ebaproportsionaalsed muutused: Kui tasakaalustamatus suureneb, võib vibratsioon kasvada kiiremini või aeglasemalt, kui lineaarse objekti puhul eeldatakse.
- Vibratsiooni faasinihe: Vibratsioonifaas võib tasakaalutuse või pöörlemiskiiruse muutumisel ettearvamatult muutuda.
- Harmooniliste ja alamharmoonikute olemasolu: Vibratsioonispektris võib esineda kõrgemaid harmoonilisi (pöörlemissageduse kordi) ja alamharmoonikuid (pöörlemissageduse osasid), mis näitab mittelineaarset mõju.
- Hüsterees: Vibratsiooni amplituud võib sõltuda mitte ainult tasakaalustamatuse praegusest väärtusest, vaid ka selle ajaloost. Näiteks kui tasakaalustamatust suurendatakse ja seejärel vähendatakse tagasi algväärtuseni, ei pruugi vibratsiooni amplituud naasta algsele tasemele.
Mittelineaarsus toob tasakaalustamisprotsessi sisse palju muutujaid. Edukaks tööks on vaja rohkem mõõtmisi ja keerukat analüüsi. Näiteks lineaarsete objektide puhul kasutatavad standardmeetodid ei anna mittelineaarsete süsteemide puhul alati täpseid tulemusi. See eeldab protsessifüüsika sügavamat mõistmist ja spetsiaalsete diagnostikameetodite kasutamist.
Mittelineaarsuse graafiline esitus
Vibratsiooni ja tasakaalustamatuse graafikul ilmneb mittelineaarsus sirgjoonest kõrvalekalletes. Graafik võib sisaldada painutusi, kõverusi, hüstereesisilmuseid ja muid omadusi, mis näitavad keerulist seost tasakaalustamatuse ja vibratsiooni vahel.
Graafik 2. Mittelineaarne objekt
50 g; 40 μm (kollane), 100 g; 54,7 μm (sinine).
Sellel objektil on kaks segmenti, kaks sirgjoont. Alla 50-grammise tasakaalustamatuse korral kajastab graafik lineaarse objekti omadusi, säilitades proportsionaalsuse grammides väljendatud tasakaalustamatuse ja mikronites väljendatud vibratsiooni amplituudi vahel. Üle 50 grammi tasakaalustamatuse korral vibratsiooni amplituudi kasv aeglustub.
Mittelineaarsete objektide näited
Mittelineaarsete objektide näited tasakaalustamise kontekstis on järgmised:
- Pragudega rootorid: Praod rootoris võivad põhjustada mittelineaarseid muutusi jäikuses ja selle tulemusena mittelineaarset seost vibratsiooni ja tasakaalustamatuse vahel.
- Laagrite vahedega rootorid: Laagrite lõtkud võivad teatud tingimustel põhjustada vibratsiooni järske muutusi.
- Mittelineaarsete elastsete elementidega rootorid: Mõned elastsed elemendid, näiteks kummist amortisaatorid, võivad omada mittelineaarseid omadusi, mis mõjutavad rootori dünaamikat.
Mittelineaarsuse tüübid
1. Pehme-jäik mittelineaarsus
Sellistes süsteemides täheldatakse kahte segmenti: pehme ja jäik. Pehmes segmendis sarnaneb käitumine lineaarsusega, kus vibratsiooni amplituud suureneb proportsionaalselt tasakaalustamatuse massiga. Pärast teatud läve (murdepunkti) läheb süsteem üle aga jäigale režiimile, kus amplituudi kasv aeglustub.
2. Elastne mittelineaarsus
Muutused tugede või kontaktide jäikuses süsteemi sees muudavad vibratsiooni ja tasakaalutuse suhte keeruliseks. Näiteks võib vibratsioon järsult suureneda või väheneda teatud koormuslävede ületamisel.
3. Hõõrdumisest tingitud mittelineaarsus
Märkimisväärse hõõrdumisega süsteemides (nt laagrites) võib vibratsiooni amplituud olla ettearvamatu. Hõõrdumine võib vähendada vibratsiooni ühes kiirusvahemikus ja võimendada seda teises.
Mittelineaarsuse levinumad põhjused
Mittelineaarsuse kõige levinumad põhjused on suurenenud laagrite vahed, laagrite kulumine, kuivhõõrdumine, lõdvenenud toed, konstruktsiooni praod ja töötamine resonantssageduste lähedal. Sageli esineb objektil nn pehme-kõva mittelineaarsus. Väikese tasakaalustamatuse korral käitub süsteem peaaegu lineaarselt, kuid vibratsiooni suurenedes kaasatakse tugede või korpuse jäigemad elemendid. Sellistel juhtudel on tasakaalustamine võimalik ainult kitsas töövahemikus ja ei anna stabiilseid pikaajalisi tulemusi.
Vibratsiooni ebastabiilsus
Teine tõsine probleem on vibratsiooni ebastabiilsus. Isegi formaalselt lineaarse objekti amplituudi ja faasi muutused võivad aja jooksul ilmneda. Selle põhjuseks on termilised efektid, määrdeaine viskoossuse muutused, soojuspaisumine ja tugede ebastabiilne hõõrdumine. Selle tulemusena võivad vaid minutite tagant tehtud mõõtmised tekitada erinevaid vibratsioonivektoreid. Sellistes tingimustes muutub mõõtmiste sisukas võrdlemine võimatuks ja tasakaalustusarvutus kaotab usaldusväärsuse.
Resonantsi lähedal tasakaalustamine
Resonantsi lähedal tasakaalustamine on eriti problemaatiline. Kui pöörlemissagedus langeb kokku süsteemi loomuliku sagedusega või on sellele lähedal, põhjustab isegi väike tasakaalustamatus vibratsiooni järsu suurenemise. Vibratsioonifaas muutub äärmiselt tundlikuks väikeste kiirusekõikumiste suhtes. Objekt siseneb sisuliselt mittelineaarsesse režiimi ja tasakaalustamine selles tsoonis kaotab füüsikalise tähenduse. Sellistel juhtudel tuleb enne tasakaalustamise kaalumist muuta töökiirust või mehaanilist struktuuri.
Kõrge vibratsioon pärast "edukat" tasakaalustamist
Praktikas on tavaline kohata olukordi, kus pärast formaalselt edukat tasakaalustamisprotseduuri jääb üldine vibratsioonitase kõrgeks. See ei viita instrumendi ega operaatori veale. Tasakaalustamine kõrvaldab ainult massi tasakaalustamatuse. Kui vibratsiooni põhjustavad vundamendi defektid, lõdvenenud kinnitusdetailid, joondusviga või resonants, siis korrektsioonkaalud probleemi ei lahenda. Sellistel juhtudel aitab vibratsiooni ruumilise jaotuse analüüsimine masina ja selle vundamendi ulatuses tuvastada tegeliku põhjuse.
Mittelineaarsete objektide tasakaalustamine: keeruline ülesanne ebatavaliste lahendustega
Mittelineaarsete objektide tasakaalustamine on keeruline ülesanne, mis nõuab spetsiaalseid meetodeid ja lähenemisviise. Lineaarsete objektide jaoks välja töötatud standardkatse massimeetod võib anda ekslikke tulemusi või olla täiesti rakendamatu.
Mittelineaarsete objektide tasakaalustamise meetodid
- Samm-sammuline tasakaalustamine: See meetod hõlmab tasakaalustamatuse järkjärgulist vähendamist, paigaldades igale etapile parandusraskused. Pärast iga etappi tehakse vibratsioonimõõtmised ja objekti hetkeseisundi põhjal määratakse uus parandusraskus. See lähenemisviis arvestab mõjuteguri muutusi tasakaalustamisprotsessi ajal.
- Tasakaalustamine mitmel kiirusel: See meetod käsitleb resonantsnähtuste mõju erinevatel pöörlemiskiirustel. Tasakaalustamist teostatakse mitmel resonantsilähedasel kiirusel, võimaldades ühtlasemat vibratsiooni vähendamist kogu töökiiruse vahemikus.
- Matemaatiliste mudelite kasutamine: Keeruliste mittelineaarsete objektide puhul saab kasutada matemaatilisi mudeleid, mis kirjeldavad rootori dünaamikat, võttes arvesse mittelineaarseid efekte. Need mudelid aitavad ennustada objekti käitumist erinevates tingimustes ja määrata optimaalsed tasakaaluparameetrid.
Spetsialisti kogemused ja intuitsioon mängivad mittelineaarsete objektide tasakaalustamisel üliolulist rolli. Kogenud tasakaalustaja oskab ära tunda mittelineaarsuse märke, valida sobiva meetodi ja kohandada seda konkreetsele olukorrale. Vibratsioonispektrite analüüsimine, vibratsiooni muutuste jälgimine objekti tööparameetrite varieerumisel ja rootori konstruktsiooniomaduste arvestamine aitavad kõik teha õigeid otsuseid ja saavutada soovitud tulemusi.
Kuidas tasakaalustada mittelineaarseid objekte lineaarsete objektide jaoks mõeldud tööriista abil
See on hea küsimus. Minu isiklik meetod selliste objektide tasakaalustamiseks algab mehhanismi parandamisest: laagrite vahetus, pragude keevitamine, poltide pingutamine, ankrute või vibratsiooniisolaatorite kontrollimine ja kontrollimine, et rootor ei hõõruks vastu statsionaarseid konstruktsioonielemente.
Järgmisena tuvastan resonantssagedused, kuna rootorit on võimatu tasakaalustada resonantsilähedase kiirusega. Selleks kasutan resonantsi määramise löökmeetodit või rootori vabajooksu graafikut.
Seejärel määran anduri asukoha mehhanismil: vertikaalne, horisontaalne või nurga all.
Pärast proovisõite näitab seade korrigeerivate koormuste nurka ja kaalu. Ma poolitan korrigeeriva koormuse kaalu, kuid kasutan rootori paigutamiseks seadme soovitatud nurki. Kui jääkvibratsioon pärast korrigeerimist siiski ületab vastuvõetava taseme, teen uuesti rootori töö. Loomulikult võtab see rohkem aega, kuid tulemused on mõnikord inspireerivad.
Pöörlevate seadmete tasakaalustamise kunst ja teadus
Pöörlevate seadmete tasakaalustamine on keeruline protsess, mis ühendab teaduse ja kunsti elemente. Lineaarsete objektide puhul hõlmab tasakaalustamine suhteliselt lihtsaid arvutusi ja standardmeetodeid. Mittelineaarsete objektidega töötamine eeldab aga rootori dünaamika sügavat mõistmist, vibratsioonisignaalide analüüsimise oskust ja oskust valida kõige tõhusamad tasakaalustamisstrateegiad.
Kogemused, intuitsioon ja pidev oskuste täiustamine on need, mis teevad tasakaalustajast oma ala tõelise meistri. Lõppude lõpuks ei määra tasakaalustamise kvaliteet mitte ainult seadmete töö efektiivsust ja töökindlust, vaid tagab ka inimeste ohutuse.
Mõõtmise korduvus
Olulist rolli mängivad ka mõõtmisküsimused. Vibratsiooniandurite vale paigaldamine, mõõtmispunktide muutused või andurite vale orientatsioon mõjutavad otseselt nii amplituudi kui ka faasi. Tasakaalustamiseks ei piisa ainult vibratsiooni mõõtmisest; mõõtmiste korduvus ja stabiilsus on kriitilise tähtsusega. Seetõttu tuleb praktilises töös andurite kinnituskohti ja suunda rangelt kontrollida.
Mittelineaarsete objektide praktiline lähenemine
Mittelineaarse objekti tasakaalustamine ei alga alati mitte katseraskuse paigaldamisega, vaid vibratsioonikäitumise hindamisega. Kui amplituud ja faas aja jooksul selgelt triivivad, muutuvad ühelt käivituselt teisele või reageerivad järsult väikestele kiirusekõikumistele, on esimene ülesanne saavutada võimalikult stabiilne töörežiim. Ilma selleta on kõik arvutused juhuslikud.
Esimene praktiline samm on õige kiiruse valimine. Mittelineaarsed objektid on resonantsi suhtes äärmiselt tundlikud, seega tuleb tasakaalustamine läbi viia kiirusel, mis on võimalikult kaugel loomulikest sagedustest. See tähendab sageli liikumist tavapärasest töövahemikust allapoole või ülespoole. Isegi kui vibratsioon sellel kiirusel on suurem, kuid stabiilne, on eelistatav tasakaalustamine resonantstsoonis.
Järgmiseks on oluline minimeerida kõik täiendava mittelineaarsuse allikad. Enne tasakaalustamist tuleks kontrollida ja pingutada kõiki kinnitusdetaile, kõrvaldada lõtkud nii palju kui võimalik ning kontrollida tugede ja laagrite lõtku. Tasakaalustamine ei kompenseeri lõtke ega hõõrdumist, kuid see võib olla võimalik, kui need tegurid stabiliseeritakse.
Mittelineaarse objektiga töötamisel ei tohiks harjumusest kasutada väikeseid katseraskusi. Liiga väike katseraskus ei suuda süsteemi sageli korratavasse piirkonda viia ning vibratsiooni muutus on võrreldav ebastabiilsusmüraga. Katseraskus peab olema piisavalt suur, et põhjustada vibratsioonivektoris selge ja reprodutseeritava muutuse, kuid mitte nii suur, et see viiks objekti teise töörežiimi.
Mõõtmised tuleks läbi viia kiiresti ja identsetes tingimustes. Mida vähem aega mõõtmiste vahel möödub, seda suurem on tõenäosus, et süsteemi dünaamilised parameetrid jäävad muutumatuks. Objekti järjepideva käitumise kinnitamiseks on soovitatav läbi viia mitu kontrollkäivitust ilma konfiguratsiooni muutmata.
Vibratsiooniandurite kinnituspunktide ja nende orientatsiooni fikseerimine on väga oluline. Mittelineaarsete objektide puhul võib isegi väike anduri nihe põhjustada märgatavaid faasi ja amplituudi muutusi, mida võidakse ekslikult tõlgendada katseraskuse mõjuna.
Arvutustes ei tohiks tähelepanu pöörata täpsele numbrilisele kooskõlale, vaid trendidele. Kui vibratsioon järjestikuste korrektsioonidega järjepidevalt väheneb, näitab see, et tasakaalustamine liigub õiges suunas, isegi kui mõjutegurid formaalselt ei koondu.
Mittelineaarsete objektide mõjukoefitsiente ei ole soovitatav salvestada ja taaskasutada. Isegi kui üks tasakaalustustsükkel on edukas, võib objekt järgmise käivitamise ajal siseneda teise režiimi ja eelmised koefitsiendid enam ei kehti.
Tuleb meeles pidada, et mittelineaarse objekti tasakaalustamine on sageli kompromiss. Eesmärk ei ole saavutada võimalikult madalat vibratsiooni, vaid viia masin stabiilsesse ja korratavasse olekusse vastuvõetava vibratsioonitasemega. Paljudel juhtudel on see ajutine lahendus, kuni laagrid on parandatud, toed taastatud või konstruktsiooni muudetud.
Peamine praktiline põhimõte on esmalt objekt stabiliseerida, seejärel tasakaalustada ja alles seejärel tulemust hinnata. Kui stabiliseerimist ei õnnestu saavutada, tuleks tasakaalustamist pidada pigem abimeetmeks kui lõplikuks lahenduseks.
Vähendatud korrektsioonikaalu tehnika
Praktikas osutub mittelineaarsete objektide tasakaalustamisel sageli tõhusaks veel üks oluline tehnika. Kui instrument arvutab korrektsioonivihje standardalgoritmi abil, siis täisvihje paigaldamine muudab olukorra sageli hullemaks: vibratsioon võib suureneda, faas võib hüpata ja objekt võib lülituda teisele töörežiimile.
Sellistel juhtudel toimib hästi vähendatud korrektsioonikaalu paigaldamine – see on kaks või mõnikord isegi kolm korda väiksem kui instrumendi arvutatud väärtus. See aitab vältida süsteemi “viskamist” tingimuslikult lineaarsest piirkonnast teise mittelineaarsesse režiimi. Tegelikult rakendatakse korrektsiooni õrnalt, väikese sammuga, põhjustamata objekti dünaamiliste parameetrite järsku muutust.
Pärast vähendatud raskuse paigaldamist tuleb teha kontrollkatse ja hinnata vibratsioonitrendi. Kui amplituud väheneb pidevalt ja faas jääb suhteliselt stabiilseks, saab korrektsiooni korrata sama lähenemisviisi abil, lähenedes järk-järgult minimaalsele saavutatavale vibratsioonitasemele. See samm-sammult meetod on sageli usaldusväärsem kui kogu arvutatud korrektsiooniraskuse korraga paigaldamine.
See tehnika on eriti efektiivne lõtkudega, kuiva hõõrdumisega ja pehme-kõva toestusega objektide puhul, kus täielik arvutuslik korrektsioon viib süsteemi koheselt tinglikult lineaarsest tsoonist välja. Vähendatud korrektsioonimasside kasutamine võimaldab objektil jääda kõige stabiilsemasse töörežiimi ja saavutada praktilise tulemuse isegi siis, kui tasakaalustamist peetakse formaalselt võimatuks.
Oluline on mõista, et see ei ole "instrumendi viga", vaid mittelineaarsete süsteemide füüsika tagajärg. Instrument arvutab õigesti lineaarse mudeli jaoks, samal ajal kui insener kohandab tulemust praktikas mehaanilise süsteemi tegeliku käitumisega.
Lõplik põhimõte
Lõppkokkuvõttes ei seisne edukas tasakaalustamine ainult raskuse ja nurga arvutamises. See nõuab objekti dünaamilise käitumise, selle lineaarsuse, vibratsiooni stabiilsuse ja resonantsitingimustest kauguse mõistmist. Balanset-1A pakub kõiki vajalikke tööriistu mõõtmiseks, analüüsiks ja arvutamiseks, kuid lõpptulemuse määrab alati süsteemi enda mehaaniline seisukord. See eristabki formaalset lähenemist vibratsioonidiagnostika ja rootori tasakaalustamise reaalsest inseneripraktikast.
Küsimused ja vastused
See on märk mittelineaarsest objektist. Lineaarses objektis on vibratsiooni amplituud proportsionaalne tasakaalustamatuse suurusega ja faas muutub sama nurga võrra kui raskuse nurkasend. Kui neid tingimusi rikutakse, ei ole mõjutegur enam konstantne ja standardne tasakaalustusalgoritm hakkab tekitama vigu. Tüüpilised põhjused on laagrite lõtkud, lõdvenenud toed, hõõrdumine ja resonantsilähedane töötamine.
Lineaarne objekt on rootorsüsteem, milles samal pöörlemiskiirusel on vibratsiooni amplituud otseselt proportsionaalne tasakaalustamatuse suurusega ja vibratsiooni faas järgib rangelt tasakaalustamata massi nurkasendit. Selliste objektide puhul on mõjutegur konstantne ega sõltu katseraskuse massist.
Mittelineaarne objekt on süsteem, milles on rikutud vibratsiooni ja tasakaalustamatuse vaheline proportsionaalsus ja/või faasisuhte püsivus. Vibratsiooni amplituud ja faas hakkavad sõltuma katseraskuse massist. Enamasti on see seotud laagrite lõtkudega, kulumisega, kuiva hõõrdumisega, pehmete ja kõvade tugede või jäigemate konstruktsioonielementide haardumisega.
Jah, aga tulemus on ebastabiilne ja sõltub töörežiimist. Tasakaalustamine on võimalik ainult piiratud vahemikus, kus objekt käitub tingimuslikult lineaarselt. Väljaspool seda vahemikku muutuvad mõjutegurid ja tulemuse korduvus kaob.
Mõjutegur on vibratsioonitundlikkuse mõõt tasakaalustamatuse muutuste suhtes. See näitab, kui palju vibratsioonivektor muutub, kui teadaolev katseraskus paigaldatakse antud tasapinnale antud kiirusel.
Mõjutegur on ebastabiilne, kui objekt on mittelineaarne, kui vibratsioon on aja jooksul ebastabiilne või kui esineb resonants, termiline soojenemine, lõdvenenud kinnitusdetailid või muutuvad hõõrdetingimused. Sellistel juhtudel tekitavad korduvad käivitused erinevaid amplituudi ja faasi väärtusi.
Salvestatud mõjukoefitsiente võib kasutada ainult identsete rootorite puhul, mis töötavad samal kiirusel, samade paigaldustingimuste ja toe jäikuse korral. Objekt peab olema lineaarne ja vibratsioonikindel. Isegi väike tingimuste muutus muudab vanad koefitsiendid ebausaldusväärseks.
Soojenemise ajal muutuvad laagrite vahed, toe jäikus, määrdeaine viskoossus ja hõõrdetase. See muudab süsteemi dünaamilisi parameetreid ja selle tulemusel vibratsiooni amplituudi ja faasi.
Vibratsiooni ebastabiilsus on amplituudi ja/või faasi muutus ajas konstantsel pöörlemiskiirusel. Tasakaalustamine tugineb vibratsioonivektorite võrdlemisele, seega kui vibratsioon on ebastabiilne, kaotab võrdlus mõtte ja arvutus muutub ebausaldusväärseks.
Oma sageduste lähedal töötades on iseloomulik struktuuriline ebastabiilsus, aeglane "hiiliv" ebastabiilsus, algusest peale esinev kõikumine, soojenemisega seotud ebastabiilsus ja resonantsiga seotud ebastabiilsus.
Resonantsivööndis põhjustab isegi väike tasakaalustamatus vibratsiooni järsu suurenemise ning faas muutub äärmiselt tundlikuks väikeste muutuste suhtes. Sellistes tingimustes muutub objekt mittelineaarseks ja tasakaalustamise tulemused kaotavad füüsikalise tähenduse.
Tüüpilised tunnused on vibratsiooni järsk suurenemine väikeste kiiruse muutustega, ebastabiilne faas, laiad kühmud spektris ja vibratsiooni kõrge tundlikkus väikeste pöörete arvu kõikumiste suhtes. Vibratsiooni maksimumi täheldatakse sageli kiirenduse või mahajooksu ajal.
Kõrge vibratsiooni võivad põhjustada resonants, lõdvenenud konstruktsioonid, vundamendivead või laagriprobleemid. Sellistel juhtudel tasakaalustamine vibratsiooni põhjust ei kõrvalda.
Vibratsiooni nihe iseloomustab liikumise amplituudi, vibratsiooni kiirus iseloomustab selle liikumise kiirust ja vibratsioonikiirendus iseloomustab kiirendust. Need suurused on omavahel seotud, kuid igaüks neist sobib paremini teatud tüüpi defektide ja sagedusvahemike tuvastamiseks.
Vibratsioonikiirus peegeldab vibratsiooni energiataset laias sagedusvahemikus ja on mugav masinate üldise seisukorra hindamiseks vastavalt ISO standarditele.
Korrektne teisendus on võimalik ainult ühesagedusliku harmoonilise võnkumise korral. Komplekssete võnkespektrite puhul annavad sellised teisendused vaid ligikaudseid tulemusi.
Võimalike põhjuste hulka kuuluvad resonants, vundamendi defektid, lõdvenenud kinnitusdetailid, laagrite kulumine, joondusviga või objekti mittelineaarsus. Tasakaalustamine eemaldab ainult tasakaalustamatuse, mitte muid defekte.
Kui mehaanilisi defekte ei tuvastata ja vibratsioon pärast tasakaalustamist ei vähene, on vaja analüüsida vibratsiooni jaotumist masina ja vundamendi vahel. Tüüpilised tunnused on korpuse ja aluse tugev vibratsioon ning faasinihked mõõtepunktide vahel.
Anduri vale paigaldamine moonutab amplituudi ja faasi, vähendab mõõtmise korduvust ning võib viia valede diagnostiliste järeldusteni ja vigaste tasakaalustustulemusteni.
Vibratsioon jaotub kogu struktuuris ebaühtlaselt. Jäikus, massid ja vibratsioonimooduse kujud on erinevad, seega võivad amplituud ja faas punktist punkti oluliselt erineda.
Reeglina mitte. Kulumine ja suurenenud lõtkud muudavad objekti mittelineaarseks. Tasakaalustamine muutub ebastabiilseks ega anna pikaajalist tulemust. Erandid on võimalikud ainult projekteeritud lõtkude ja stabiilsete tingimuste korral.
Käivitamine tekitab suuri dünaamilisi koormusi. Kui konstruktsioon on lõdvenenud, muutuvad elementide suhtelised asendid pärast iga käivitamist, mis viib vibratsiooniparameetrite muutusteni.
Järjestikust tasakaalustamist saab teha identsete rootorite puhul, mis on paigaldatud identsetesse tingimustesse, vibratsiooni stabiilsuse ja resonantsi puudumise korral. Sellisel juhul saab esimese rootori mõjukoefitsiente rakendada järgnevatele.
Tavaliselt on see tingitud toe jäikuse muutustest, montaaži erinevustest, pöörlemiskiiruse muutustest või objekti üleminekust mittelineaarsele töörežiimile.
Vibratsiooni vähendamine stabiilsele tasemele, säilitades samal ajal amplituudi ja faasi korduvuse algusest peale ning resonantsi või mittelineaarsuse tunnuste puudumise.
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 
0 kommentaari