Pöörlevate masinate võllipragude mõistmine
Definitsioon: Mis on võlli pragu?
A võlli pragu on pöörleva võlli murd või katkendlikkus, mis tekib väsimuse, pingekontsentratsiooni või materjalidefektide tagajärjel. Praod tekivad tavaliselt pinnalt ja levivad sissepoole risti maksimaalse tõmbepinge suunaga. Pöörlevates masinates on võllipraod äärmiselt ohtlikud, kuna need võivad mõne tunni või päevaga areneda väikesest, avastamatust veast täielikuks võlli murruks, mis võib põhjustada seadmete katastroofilisi rikkeid.
Võllipraod tekitavad iseloomulikke vibratsioon signatuurid, eriti iseloomulik 2× (kaks korda pöörde kohta) komponent, mis ilmub prao arenedes. Varajane avastamine läbi vibratsiooni analüüs on kriitilise tähtsusega võlli täieliku rikke ja sellega seotud ohutusriskide vältimiseks.
Võlli pragude levinumad põhjused
1. Tsükliliste pingete põhjustatud väsimus
Kõige levinum põhjus, eriti pöörlevate masinate puhul:
- Painutusväsimus: Ebaühtlase jäikuse või koormustega pöörlev võll tekitab tsüklilist painutuspinget
- Väändväsimus: Jõuülekandevõllide võnkuv pöördemoment
- Kõrge tsükliga väsimus: Aastatepikkuse töö jooksul koguneb miljoneid stressitsükleid
- Stressi kontsentratsioon: Kiilud, augud, ümarad osad ja geomeetrilised katkestused koondavad pingeid
2. Töötingimused
- Liigne Tasakaalustamatus: Suured tsentrifugaaljõud tekitavad painutuspinget
- Joondumatuse: Joondumisest tingitud paindemomendid kiirendavad väsimust
- Resonantsoperatsioon: Tegutseb kohas või selle lähedal kriitilised kiirused tekitab suuri läbipaindeid
- Ülekoormus: Töötamine väljaspool disaini piire
- Termiline stress: Kiired kuumenemis-/jahutustsüklid või termilised gradiendid
3. Materjali- ja tootmisdefektid
- Materjalide sisaldus: Šahtimaterjalis olevad räbu, tühimikud või võõrkehad
- Ebaõige kuumtöötlus: Ebapiisav karastamine või noolutamine
- Töötlemisvead: Tööriistajäljed, süvendid või kriimustused, mis tekitavad pingetõstjaid
- Korrosioonikahjustuste teke: Pinna korrosioon, mis tekitab pragude tekkimise kohti
- Pahanemine: Pressliiteliste liideste või kiilude juures
4. Operatiivsed sündmused
- Kiiruseületamise sündmused: Hädaolukorras või juhuslikult ületatud kiirus, mis tekitab suuri pingeid
- Tõsised hõõrumised: Kontakt tekitab soojust ja lokaalset pingekontsentratsiooni
- Löögikoormus: Ootamatud koormused protsessihäiretest või mehaanilistest löökidest
- Eelmised remonditööd: Jääkpingeid tekitav keevitamine või mehaaniline töötlemine
Pragunenud võlli vibratsiooni sümptomid
Iseloomulik 2× komponent
Pragunenud võlli iseloomulik vibratsioonitunnus on silmapaistev 2× (teine harmooniline) komponent:
Miks tekib 2× vibratsioon
- Võlli pöörlemisel avaneb ja sulgub pragu kaks korda pöörde kohta
- Kui pragu on kokkusurutud (pöörlemise põhjas), on jäikus suurem
- Kui pragu on pinge all (pöörlemise tipus), pragu avaneb ja jäikus on madalam.
- See kaks korda pöörde kohta toimuv jäikuse muutus loob 2× sundi
- 2× amplituud suureneb prao levimisel ja jäikuse asümmeetria kasvades
Täiendavad vibratsiooniindikaatorid
- 1× Muudatused: Järkjärguline 1× vibratsiooni suurenemine muutunud jäikuse ja jääkpainutuse tõttu
- Kõrgemad harmoonilised: Prao raskusastme suurenedes võivad ilmneda 3×, 4×
- Faasinihked: Faasinurga muutused käivitamisel/vabajooksul või erinevatel kiirustel
- Kiirusest sõltuv käitumine: Vibratsioon võib kiirusega mittelineaarselt muutuda
- Temperatuuritundlikkus: Vibratsioon võib olla seotud soojuspaisumisega, mis avaneb/sulgub praos
Käivitus-/mahajooksu omadused
- 2× komponent käitub siirdeprotsesside ajal ebatavaliselt
- Võib näidata kahte tippu Bode'i graafik (poolel igast kriitilisest kiirusest)
- 1× komponendi faasimuutused võivad erineda tavalisest asümmeetriareaktsioonist
Tuvastusmeetodid
Vibratsiooni jälgimine
Trendi analüüs
- Jälgige 2X/1X suhet aja jooksul
- Järkjärguline 2× amplituudi suurenemine on hoiatusmärk
- 2X/1X suhe > 0,5 õigustab uurimist
- Vibratsioonimustri järsud muutused on kahtlased
Spektrianalüüs
- Tavaline FFT harmoonilisi näitavaid analüüse
- Võrrelge praeguseid ja ajaloolisi baasspektreid
- Jälgige 2× piigi tekkimist või kasvu
Mööduv analüüs
- Juga krundid käivitamise/vabakäigu ajal
- Bode'i graafikud, mis näitavad amplituudi ja faasi kiiruse suhtes
- Ebatavaline käitumine kriitilise kiirusega läbipääsudel
Vibratsioonivabad meetodid
1. Magnetosakeste kontroll (MPI)
- Tuvastab pinnapealseid ja pinnapealseid pragusid
- Vajab ligipääsetavat šahti pinda
- Suur usaldusväärsus pragude tuvastamisel
- Osa rutiinsetest hooldusülevaatustest
2. Ultraheli testimine (UT)
- Tuvastab sisemised ja pinnapealsed praod
- Võib leida pragusid enne, kui need tekitavad vibratsioonisümptomeid
- Vajab spetsiaalset varustust ja koolitatud personali
- Soovitatav kriitiliste šahtide jaoks
3. Värvaine penetratsiooni kontroll
- Lihtne meetod pinnapragude tuvastamiseks
- Vajab puhastamist ja pinna ettevalmistamist
- Kasulik ligipääsetavates kohtades katkestuste ajal
4. Pöörisvoolu testimine
- Kontaktivaba pinnapragude tuvastamine
- Hea automatiseeritud kontrolliks
- Efektiivne mittemagnetilistel ja magnetilistel materjalidel
Reageerimine ja parandusmeetmed
Kohesed toimingud tuvastamisel
- Suurenda jälgimissagedust: Kuust nädalaseks või igapäevaseks
- Vähendage töö raskusastet: Võimalusel vähendage kiirust või koormust
- Plaani sulgemine: Planeeri remont või asendamine esimesel võimalusel
- Tehke NDE: Kinnitage prao olemasolu ja hinnake selle raskusastet
- Riskianalüüs: Tehke kindlaks, kas edasine töö on ohutu
Pikaajalised lahendused
- Võlli vahetamine: Kõige usaldusväärsem lahendus kinnitatud pragude korral
- Remont (piiratud juhtudel): Mõningaid pragusid saab eemaldada töötlemise ja keevituse abil (nõuab eksperdi hinnangut)
- Põhjuste analüüs: Tehke kindlaks, miks pragu tekkis, et vältida selle kordumist
- Disainimuudatused: Pingete kontsentratsioonide käsitlemine, materjalide valiku parandamine, töötingimuste muutmine
Ennetusstrateegiad
Projekteerimisetapp
- Teravate nurkade ja pingete kontsentratsiooni kõrvaldamine
- Läbimõõdu muutuste korral kasutage suuri ümardusraadiusi
- Määrake sobivad materjalid vastavalt pingetasemetele ja keskkonnale
- Tehke lõplike elementide pingeanalüüs
- Väsimuskindluse parandamiseks rakendada pinnatöötlusi (haavelpuhastus, nitrideerimine)
Operatiivne etapp
- Säilita hea tasakaalu kvaliteet tsüklilise painutuspinge minimeerimiseks
- Tagage täpne joondamine
- Vältige töötamist kriitilistel kiirustel
- Vältige kiiruseületamise sündmusi
- Kontrollige termilisi pingeid sobiva soojenduse/jahutuse abil
Hooldusfaas
- Regulaarsed kontrollid, kasutades sobivaid mittepurustavaid katsemeetodeid
- Vibratsioonitrendide programmid varajaste sümptomite avastamiseks
- Perioodiline tasakaalustamine väsimuspingete minimeerimiseks
- Korrosioonikaitse ja katte hooldus
Võllipraod on pöörlevate masinate üks tõsisemaid võimalikke rikkeid. Vibratsiooni jälgimise (kahekordsete iseloomulike tunnuste tuvastamiseks) ja perioodilise mittepurustava kontrolli kombinatsioon pakub parima strateegia pragude varajaseks avastamiseks, võimaldades planeeritud hooldust enne katastroofilise rikke tekkimist.
Kategooriad:
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 