Pöörlevate masinate hõõrdumise mõistmine
Definitsioon: Mis on hõõrumine?
Hõõrumine on masina pöörlevate ja paigalseisvate komponentide vaheline hõõrdekontakt ja suhteline libisemisliikumine. See termin rõhutab masina pidevat hõõrdumist. rootori ja staatori kontakt, eristades seda kergest vahelduvast kokkupuutest või löökidest. Hõõrdumine tekitab hõõrdejõude, toodab hõõrdetöö kaudu märkimisväärset soojust ja loob iseloomuliku vibratsioon mustrid, mida iseloomustavad tagurpidi keerlemine, subsünkroonsed komponendid ja termilised efektid.
Mõistet “hõõrumine” kasutatakse sageli sünonüümidena mõistega “rootori hõõrumine”, kuigi hõõrumine rõhutab mõnikord kokkupuute hõõrdumist ja termilisi aspekte, samas kui rootori hõõrumine võib hõlmata igat tüüpi kokkupuudet, sealhulgas kerget kraapimist või lööke.
Hõõrdumise hõõrdemehaanika
Coulombi hõõrdemudel
Hõõrdumine toimub kuiva hõõrdumise (Coulombi hõõrdumise) põhimõtete kohaselt:
- Hõõrdejõud: F = µ × N, kus µ on hõõrdetegur ja N on normaaljõud
- Suund: Alati takistab pindade vahelist suhtelist liikumist
- Tüüpilised koefitsiendid: Teras terasel µ ≈ 0,3–0,5; teras tihendimaterjalil µ ≈ 0,2–0,4
- Soojuse teke: Kogu hõõrdetöö muundatakse soojuseks
Tangentsiaalsed ja normaaljõud
Hõõrumise ajal:
- Normaalne jõud: Lükkab rootorit radiaalselt sissepoole
- Hõõrdejõud: Toimib tangentsiaalselt, vastassuunas pöörlemisele
- Tulemusjõud: Kombinatsioon kipub rootorit aeglustama ja seda tahapoole kallutama
- Pöördemomendi suurendamine: Hõõrdumine hajutab võimsust, suurendades ajami pöördemomendi vajadust
Iseloomulikud vibratsioonimustrid
Tagurpidi keerlemine
Hõõrumise kõige iseloomulikum omadus on tagurpidi (vastupidine) keerlemine:
- Hõõrdejõud loob tangentsiaalse komponendi, mis juhib orbitaalset liikumist tagurpidi
- Võll orbiit pöörleb võlli pöörlemissuunale vastupidises suunas
- Sagedus tavaliselt subsünkroonne (väiksem kui 1× kiirus)
- Levinumad sagedused: 0,5×, 0,33×, 0,25× (murdosakorrad)
- Orbiidi kuju on sageli ebakorrapärane või moonutatud
Spektri omadused
- Subsünkroonsed tipud: Mitu tippu alla 1×, sageli murdosa harmooniliste juures
- Sünkroonne komponent: 1× võib hõõrdejõudude tõttu suureneda
- Kõrgemad harmoonilised: 2×, 3×, 4× mittelineaarsest hõõrdumisest
- Lairiba müra: Kõrgendatud müratase kogu spektris
- Ebastabiilne spekter: Tipud ilmuvad, kaovad või muudavad sagedust
Aja lainekuju omadused
- Impulsiivsed sündmused või hüpped kontakti alguses
- Tipppaindete kärpimine või lamenemine
- Ebaregulaarne, mittesinusoidaalne lainekuju
- Esinevad mitme sageduse löögimustrid
Hõõrumise termilised mõjud
Soojuse teke
Hõõrdumine muudab mehaanilise energia soojuseks:
- Hind: Hajutatud võimsus = hõõrdejõud × libisemiskiirus
- Suurusjärk: Kerge hõõrumine: 10–100 vatti; tugev hõõrumine: kilovatti
- Kontsentratsioon: Soojus koondub väikesele kokkupuutealale
- Temperatuuri tõus: Rasketel juhtudel võib kohalik temperatuur ületada 500 °C
Termilise vibu arendus
Soojus-vibratsiooni tagasisideahel:
- Esialgne hõõrdumine tekitab võlli ühel küljel kuumust
- Asümmeetriline küte loob termiline vibu
- Termiline kaar suurendab võlli läbipainet
- Suurem läbipaine põhjustab tugevamat hõõrdumist
- Rohkem hõõrumist tekitab rohkem soojust
- Positiivne tagasiside võib viia kiire ebaõnnestumiseni
Teisesed termilised efektid
- Laagriküte: Soojusjuhtimine võlli kaudu laagritesse
- Õli lagunemine: Liigne temperatuur lagundab määrdeainet
- Olulised muudatused: Faasimuundumised või metallurgilised muutused kuumusest mõjutatud tsoonides
- Termiline stress: Võib termiliselt pingestatud piirkondades pragusid tekitada
Tuvastusmeetodid
Vibratsiooni jälgimine
- Subsünkroonsed alarmid: Häire tippude korral 0,3–0,5 × jooksva kiiruse juures
- Orbiidi jälgimine: Automatiseeritud orbiidianalüüs, mis tuvastab tagurpidi keerlemise
- Spektraalsed muutused: Mitme harmoonilise äkilise ilmumise tuvastamise algoritmid
- Lainekuju kärpimine: Mittesinusoidaalse moonutuse tuvastamine
Temperatuuri jälgimine
- Laagritemperatuuri andurid kiirelt tõusvate häiretega
- Avatud šahtiosade infrapunane temperatuuri jälgimine
- Temperatuuride erinevuse jälgimine (ülemine vs alumine laager)
- Muutuskiiruse alarmid (nt > 5 °C/minutis)
Lisaindikaatorid
- Pöördemomendi suurendamine: Energiatarve suureneb hõõrdumise tõttu
- Kiiruse kõikumine: Väikesed kiiruse kõikumised erineva hõõrdemomendi tõttu
- Akustiline emissioon: Kõrgsageduslik heli kokkupuutel
- Visuaalne kontroll: Kulumisjäljed, värvimuutus, nähtavad kahjustused
Vastusmeetmed
Kohesed toimingud
- Vähendage raskusastet: Vähendage kiirust või koormust, kui see on ohutu
- Jälgi tähelepanelikult: Vibratsiooni ja temperatuuri pidev jälgimine
- Valmistuge sulgemiseks: Hoidke avariiväljalülitus valmis
- Hädapeatus: Kui vibratsioon või temperatuur tõuseb
- Jahutamise lubamine: Enne kontrollimist käivitage pöördmehhanism või laske loomulikul jahtuda
Uurimine
- Kontrollige füüsilisi kokkupuute tõendeid
- Mõõtke kahtlaste hõõrdumiskohtade vahekaugusi
- Kontrollige termilise või püsiva võlliga kaare olemasolu
- Tuvastage algpõhjus (liigne vibratsioon, ebapiisav kliirens jne)
Parandusmeetmed
- Suurenda kliirensit: Eemaldage kahjustatud alad või vahetage komponendid välja
- Põhjuse aadress: Rootori tasakaalustamine, joonduse parandamine, laagriprobleemide lahendamine
- Kahjustatud osade vahetamine: Tihendid, laagrikomponendid, võlliosad vastavalt vajadusele
- Kontrollige vahemikke: Enne taaskäivitamist veenduge, et kõikides kohtades oleks piisav vahemaa
Hõõrdumine on pöörlevate masinate üks tõsisemaid vibratsiooniga seotud rikkeid. Selle kiire eskaleerumise potentsiaal termilise tagasiside kaudu nõuab viivitamatut tuvastamist, kiiret reageerimist ja põhjalikku parandamist, et vältida kriitiliste seadmete katastroofilisi rikkeid.
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 