Pöörlevate masinate võlli vibu mõistmine

Seadmed

Kandjalik tasakaalustaja ja vibratsioonianalüsaator Balanset-1A

$2,358.31

Osad

Vibratsiooniandur

$107.47

Osad

Optiline andur (lasertakomeeter)

$148.07

Seadmed

Balanset-4

$8,123.32

Osad

Magnetiline stend Insize-60-kgf

$54.93

Osad

Reflektiivne lint

$11.94

Seadmed

Dünaamiline tasakaalustaja "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definitsioon: Mis on võllivibu?

Võlli kaar (nimetatakse ka võlli painutamiseks, rootori paindumiseks või lihtsalt "paindumiseks") on seisund, kus a rootor võllil on tekkinud püsiv või poolpüsiv kõverus, mis põhjustab selle kõrvalekaldumist sirgjoonest. Erinevalt ajutisest otsakorral mis võib olla põhjustatud lahtisest komponendist või ekstsentrilisest kinnitusest, kujutab võlli painutamine endast võlli materjali enda tegelikku deformatsiooni.

Võlli vibu toodab vibratsioon sümptomid, mis pealiskaudselt sarnanevad tasakaalutus, aga seda ei saa tavapäraste meetoditega parandada tasakaalustamine protseduurid. See muudab õige diagnoosi kriitilise tähtsusega, et vältida aja raiskamist painutatud võlli tasakaalustamisele.

Võlli vibu tüübid

Võlli vibu saab liigitada selle põhjuse ja kestuse järgi:

1. Püsiv mehaaniline vibu

See on võlli materjali plastiline (püsiv) deformatsioon, mille põhjustab:

• Mehaaniline ülekoormus või löök
• Ebaõige tõstmine või käsitsemine hoolduse ajal
• Rootori mahakukkumine
• Liigne painutuspinge töötamise ajal
• Tootmisdefektid või ebaõige kuumtöötlus

Kui võll on järele andnud (püsivalt deformeerunud), jääb kaar püsima isegi siis, kui võll on puhkeasendis ja kõik koormused on eemaldatud.

2. Termiline vibu (mööduv)

Nimetatakse ka termiline vibu või kuum vibu, see on ajutine seisund, mille põhjustab võlli ebaühtlane kuumenemine. Soojendatud külg paisub rohkem kui jahe külg, tekitades ajutise kõveruse. Põhjused on järgmised:

• Asümmeetrilised soojusallikad (ühel pool kuum protsessivedelik, teisel pool jahutusõhk)
• Laagri hõõrdumine kuumutab võlli ühte külge
• Rootor hõõrub, tekitades lokaliseeritud kuumenemist
• Päikeseküte välistingimustes kasutatavatel seadmetel
• Suurte turbiinide ebaõige soojendusprotseduur

Termiline painutus kaob tavaliselt siis, kui võll ühtlaselt jahtub või kui saavutatakse termiline tasakaal. Korduvad termilise painde tsüklid võivad aga lõpuks põhjustada püsiva paindumise.

3. Jääkpinge vibu

Keevitamise, kuumtöötluse või tootmisprotsesside käigus tekkivad sisemised jääkpinged võivad aja jooksul võlli aeglaselt painutada, eriti töötemperatuuride või mehaaniliste koormuste korral, mis põhjustavad pingete leevendust.

Võlli vibu põhjused

Põhjuste mõistmine aitab vältida võlli painutamist ja suunata parandusmeetmeid:

Mehaanilised põhjused

• Ülekoormus: Töötamine koormustel, mis ületavad kavandatud piire
• Ebaõige ladustamine: Võllide horisontaalne hoidmine ilma korraliku toestamata, mis põhjustab aja jooksul läbipaindumist
• Väärkasutus: Tõstmine võlli abil ettenähtud tõstepunktide asemel
• Õnnetus või löök: Kukkumine, kokkupõrge või võõrkehade põhjustatud kahjustused
• Laagri kinnikiilumine: Kinni kiilunud laager võib põhjustada võlli painutamist ajami pöördemomendi all

Termilised põhjused

• Ebaühtlane kuumenemine: Ebaühtlane temperatuurijaotus võlli ümbermõõdu ulatuses
• Kiired temperatuurimuutused: Termiline šokk käivitamise või seiskamise ajal
• Kuumad kohad: Lokaliseeritud kuumenemine hõõrdumisest, hõõrdumisest või protsessitingimustest
• Ebapiisav soojendus: Külmade turbiinide või suurte masinate liiga kiire käivitamine
• Sulgemisprotseduurid: Kuuma võlli pöörlemise peatamine enne jahtumist (termiline läbipaindumine)

Materjali ja tootmise põhjused

• Halb materjali kvaliteet: Kaasused, tühimikud või materjali ebaühtlused
• Ebaõige kuumtöötlus: Karastamisel või noolutamisel tekkivad jääkpinged
• Keevituse moonutus: Asümmeetriline keevitamine, mis tekitab jääkpingeid
• Töötlemispinged: Tootmise ajal tekkivad pinged

Kuidas võlli kaar vibratsiooni põhjustab

Kumera võlli abil tekib vibratsioon kahe mehhanismi kaudu:

1. Geomeetriline tasakaalutus

Kui kaardus võll pöörleb, moodustab selle kõver keskjoon koonuse või muu mitteringikujulise trajektoori. Isegi kui rootori massijaotus on ideaalselt tasakaalustatud, loob kaardus geomeetria ekstsentrilise pöörleva massi, mis tekitab tsentrifugaaljõude ja ühekordse vibratsiooni (vibratsioon võlli pöörlemissagedusel).

2. Laagrite koormamine hetkega

Kumerus tekitab paindemomente, mis kanduvad laagritele edasi, põhjustades kõikuvaid laagrikoormusi ja vibratsiooni.

Võlli kaare tuvastamine

Võlli painutamise eristamine tegelikust massi tasakaalustamatusest on tõhusa tõrkeotsingu jaoks ülioluline:

Sümptomite võrdlus: vibu vs tasakaalutus

Iseloomulik	Tasakaalustamatus	Võlli vibu
Vibratsiooni sagedus	1x jooksukiirus	1x jooksukiirus
Faasi suhe	Järjepidev, kogu aeg sama	Võib soojenduse ajal muutuda
Aeglane rullvibratsioon	Olemasolev (võrdeline kiirusega²)	Esineb ja on sageli märkimisväärne isegi väga madalal kiirusel
Vastus tasakaalustamisele	Vibratsiooni vähendamine õige tasakaalustamise abil	Minimaalne või puudub paranemine; võib süveneda
Termiline tundlikkus	Suhteliselt stabiilne temperatuuri suhtes	Soojenduse/mahajahtumise ajal toimuvad olulised muutused
Viske mõõtmine	Madal, kui rootor on paigal	Suur viskumine isegi puhkeolekus (püsiv kaar)

Diagnostilised testid

1. Aeglase veeremise mõõtmine

Pöörake võlli väga aeglaselt (tavaliselt töökiirusel 5–10%) ja mõõtke otsakorral lähedusanduri või indikaatoriga. Suur viskumine aeglasel veeremisel näitab võlli paindumist või mehaanilist viskumist, mitte tasakaalustamatust (mis tekitab kiiruse ruuduga võrdelise jõu).

2. Väljalülitusfaasi nihe

Monitori vibratsioon faasinurk kui masin seiskub. Tegelik tasakaalustamatus hoiab faasi konstantsena olenemata kiirusest. Kõverdunud võllil võivad esineda faasimuutused, eriti jahtudes.

3. Termiline vibukatse

Kahtlustatava termilise vibratsiooni korral jälgige vibratsiooni käivitamise ja soojenemise ajal. Termiline vibratsioon suureneb tavaliselt masina soojenedes ning võib seejärel termilise tasakaalu saavutamisel stabiliseeruda või väheneda.

4. Masinavälise viske kontroll

Eemaldage rootor, toetage see V-plokkidele või treipingile ja pöörake seda aeglaselt, mõõtes samal ajal radiaalset viskumist indikaatoriga. Märkimisväärne viskumine (tavaliselt > 0,001″ või 25 µm) kinnitab püsivat viskumist.

5. Visuaalne kontroll

Suurte võllide puhul võib visuaalne sihtimine mööda võlli pikkust või optiliste meetodite (laserjoondamine) kasutamine paljastada ilmse painutuse.

Parandusmeetodid

Sobiv korrektsioon sõltub vibu raskusastmest ja tüübist:

Püsiva mehaanilise vibu jaoks

1. Võlli sirgendamine

Kerge kuni mõõduka kummarduse korral (tavaliselt < 0,005" või 125 µm), saab võlli mõnikord hüdrauliliste presside abil külmalt või kuumalt sirgendada. See nõuab spetsiaalset varustust ja oskuslikke tehnikuid. Võlli toestatakse ja koormatakse ettevaatlikult, et seda plastiliselt tagasi sirgeks deformeerida.

2. Termilise pinge leevendamine

Jääkpingete leevendamiseks tuleb võlli kuumtöödelda, mis võib potentsiaalselt vähendada või kõrvaldada pingetest tingitud paindumise. See nõuab nõuetekohast ahju varustust ja protsessi juhtimist.

3. Võlli vahetamine

Tõsise painde või kriitiliste rakenduste korral on asendamine sageli kõige usaldusväärsem lahendus. Uue võlli maksumust tuleb kaaluda seisakuaja ja sirgenduskatsete ebaõnnestumise riski suhtes.

4. “Vööri ümber tasakaalu hoidmine”

Mõnel juhul, eriti suurte turbiinide puhul, saab vibu efekti tasakaalustamiseks arvutada ja paigaldada paranduskaalusid. See ei paranda vibu, kuid minimeerib vibratsiooni. Sellel lähenemisviisil on piirangud ja see on tavaliselt ajutine lahendus.

Termilise vibu jaoks

1. Tegevusprotseduuri muudatused

• Rakenda aeglase soojenduse protseduure
• Säilitage seiskumise ajal pöördmehhanismi pidev töö, et vältida termilist langust.
• Kontrollige auru sisselaskmist või protsessivedeliku temperatuuri hoolikamalt
• Tagage sümmeetriline küte/jahutus

2. Disainimuudatused

• Soojusgradientide vähendamiseks lisage isolatsiooni
• Paigaldage ühtlase soojenemise tagamiseks küttejakid
• Täiustage jahutussüsteemi, et tagada ühtlane temperatuurijaotus

3. Pöördkäigukasti töö

Suurte turbiinide puhul tuleb soojenemise ja jahtumise ajal käitada pöörlemisajamit (aeglase kiirusega pöörlevat ajamit), et pöörata võlli ja vältida termilise painutamise teket.

Ennetusstrateegiad

Võlli painutamise ennetamine on palju lihtsam kui selle parandamine:

Disain ja tootmine

• Jääkpingete minimeerimiseks kasutage sobivaid kuumtöötlusprotseduure
• Projekteerige rakenduse jaoks piisav võlli jäikus
• Määrake termilise keskkonna jaoks sobivad materjalid

Paigaldamine ja hooldus

• Tõstke rootorit alati selleks ettenähtud tõstepunktidest, mitte kunagi võllist.
• Hoidke varurootorid nõuetekohase toestusega, et vältida nende longust.
• Vältige käitlemise ajal mehaanilisi lööke
• Kontrollige võlli sirgust perioodiliselt (iga aasta või vastavalt tootja ajakavale)

Operatsioon

• Järgige tootja poolt ette nähtud soojendus- ja seiskamisprotseduure
• Vältige järske temperatuurimuutusi
• Jälgige käivitamisel termilise painutamise märke
• Uurige kõiki seletamatuid muutusi vibratsioonifaasis

Mõju tasakaalustamisprotseduuridele

Kumera võlli tasakaalustamine on üldiselt mõttetu ja võib olla kahjulik:

• Ebaefektiivsed parandused: Massi tasakaalustamatuse jaoks arvutatud tasakaalustusraskused ei korrigeeri geomeetrilist vibu
• Probleemi varjamine: Painutatud võlli osaliselt edukas "tasakaalustamine" võib vibratsiooni ajutiselt vähendada, kuid jätab algprobleemi lahendamata.
• Raisatud aeg: Mitmed tasakaalustamise iteratsioonid ilma eduta viitavad vajadusele kontrollida paindumist
• Võimalik kahju: Suurte korrektsiooniraskuste lisamine painutatud võllile võib suurendada pingeid ja põhjustada edasist kahju

Parim tava: Enne tasakaalustamisprotseduuride alustamist kontrollige alati võlli paindumist, eriti kui rootoril on esinenud käsitsemise, termiliste sündmuste või seletamatute vibratsiooniprobleemide ajalugu.

---

← Tagasi põhiindeksi juurde