Torsioonanalüüsi mõistmine
Definitsioon: Mis on torsioonanalüüs?
Väändeanalüüs on mõõtmine, hindamine ja modelleerimine väändvibratsioon—võnkumised võnkumiste ümber võlli telje — pöörlevate masinate jõuülekannetes. Erinevalt külgmine vibratsioon (painutus), mida on standardiga hõlpsasti võimalik mõõta kiirendusmõõturid, Väändvibratsioon nõuab spetsiaalseid mõõtmistehnikaid (pingeandurid, topelttahhomeetrid, laservibromeetria) ja analüüsi, et tuvastada nurkvõnkumisi, määrata väänduvvõnkumiste loomulikke sagedusi ning hinnata võllide, haakeseadiste ja hammasrataste väsimusriski.
Väändeanalüüs on kriitilise tähtsusega kolbmootorite ajamite, pikkade veovõllide, suure võimsusega käigukastide ja sagedusmuunduriga mootorite rakenduste puhul, kus väändevibratsioon võib põhjustada katastroofilisi võlli või siduri rikkeid hoolimata vastuvõetavast külgvibratsiooni tasemest. See on spetsialiseeritud, kuid oluline diagnostikavõimalus jõuülekandesüsteemide ootamatute ja äkiliste rikete ennetamiseks.
Miks on vaja torsioonanalüüsi
Väändvibratsioon vs. külgvibratsioon
- Külgmine: Painutus, küljelt küljele liikumine, mõõdetuna standardsete kiirendusmõõturitega
- Väändumine: Pööramine ümber telje, külgnihkumine puudub, standardsete andurite jaoks nähtamatu
- Iseseisvus: Võib olla tugev väändumine madala külgsuunalise liikumisega (ja vastupidi)
- Kahju: Väändumine võib põhjustada võlli/siduri rikkeid ilma külgmõõtmistelt oodatava hoiatuseta
Rikkerežiimid
- Võlli väsimusmurrud (tavaliselt 45° telje suhtes)
- Sidurielemendi rike (hammasrattad, painduvad elemendid)
- Hammasratta hammaste purunemine võnkuva koormuse tõttu
- Kiilu ja kiilusoone kahjustused kiilude nihkumisest
Mõõtmistehnikad
1. Pingemõõturi meetod
Otsese väändpinge mõõtmine:
- Võlli telje suhtes 45° nurga all liimitud pingeandurid (maksimaalne nihkepinge orientatsioon)
- Mõõdab keerdumisest tulenevat nihkepinget
- Vajab pöörlevate võllide jaoks libisemisrõngaid või traadita telemeetriat
- Kõige täpsem, kuid keerukas ja kallis
- Teadus- ja arendustegevuse esmane kasutusala
2. Kahe tahhomeetri meetod
- Kaks optilist andurit erinevates šahtide asukohtades
- Mõõda faaside erinevust asukohtade vahel
- Faaside erinevus = nurkkeerd = väändvibratsioon
- Kontaktivaba ja praktiline
- Piiratud madala sagedusega väändega (< 100 Hz tavaliselt)
3. Laser-torsioonvibromeeter
- Spetsiaalne laser-Doppleri süsteem
- Mõõdab nurkkiiruse kõikumisi
- Kontaktivaba
- Lai sagedusvahemik
- Kallis, aga võimas
4. Mootori voolu analüüs
- Väändvibratsioon tekitab voolukõikumisi
- Mootori vooluspektri analüüsimine
- Kaudne, kuid mitteinvasiivne
- Kasulik sõelumisvahend
Analüütiline torsioonanalüüs
Matemaatiline modelleerimine
- Jõuülekande ühekordne väändmudel
- Arvutage väände loomulikud sagedused
- Ennustage reaktsiooni ergastusallikatele
- Kriitiliste kiiruste ja resonantside tuvastamine
Ergastusallikad
- Kolbmootorid: Süüteimpulsid tekitavad torsioonergutust
- Hammasratasvõrk: Hammaste haardumine tekitab võnkuva pöördemomendi
- Sagedusmuundurid: PWM-lülitussageduse harmoonilised
- Elektriline: Mootori pooluste läbimise ja libisemise sagedused
Campbelli diagramm torsiooni jaoks
- Joonistage väände loomulikud sagedused kiiruse suhtes
- Ergastusjärjekorra joonte kattumine
- Väändekriitiliste kiiruste (interferentsipunktide) tuvastamine
- Juhise töökiiruse valik
Kriitilised rakendused
Kolbmootori ajamid
- Diiselgeneraatorid
- Gaasimootori kompressorid
- Mereväe jõuseade
- Suured pöördemomendi pulsatsioonid vajavad analüüsi
Pikad veovõllid
- Valtsimistehase ajamid
- Mereväe propellervõllid
- Paberimasina ajamid
- Pikkus loob madala väändejäikuse
Suure võimsusega käigukastid
- Tuuleturbiinide käigukastid
- Tööstuslikud reduktorid > 1000 hj
- Väändrežiimide hammasratta võrgu ergastamine
VFD mootorisüsteemid
- Muutuva sagedusega ajamid tekitavad väändergastust
- PWM-harmoonilised võivad ergastada torsioonresonantse
- Kasvav mure VFD leviku pärast
Analüüsi tulemused
Väändelised loomulikud sagedused
- Tuvastage mõõtmise või arvutuse põhjal
- Võrrelge ergastussagedustega
- Kontrollige piisavat eraldatust
Stressitasemed
- Arvutage mõõdetud vibratsiooni põhjal vahelduv nihkepinge
- Võrrelge materjali vastupidavuspiiridega
- Hinnake väsimuse eluea tarbimist
- Määrake, kas pinged on vastuvõetavad
Summutus
- Mõõtke vastuse põhjal torsioonresonantsidel
- Tavaliselt väga madal (< 1% kriitilisest)
- Madal summutus tähendab teravaid resonantse
Leevendamisstrateegiad
Sageduste eraldamine
- Veenduge, et torsiooni loomulikud võnked on ergastussagedustest eraldatud
- Võlli läbimõõdu, pikkuse või siduri jäikuse muutmine
- Inertsi muutmine (hooratta lisamine)
Summutuse lisamine
- Väändsummutid (viskoossed või hõõrdsummutid)
- Suure summutusega sidurid
- Vähendab resonantsi võimendamist
Töökiiruse muutused
- Vältige pidevat töötamist kriitilistel väändekiirustel
- Piira kiirusevahemikke
- VFD häälestamine ergastuse minimeerimiseks
Väändanalüüs on spetsialiseeritud vibratsioonivaldkond, mis tegeleb väändumistõmbumistega, mis võivad põhjustada katastroofilisi rikkeid, mis on standardse külgvibratsiooni jälgimise jaoks nähtamatud. Kuigi väändanalüüs nõuab spetsiaalseid mõõtmis- ja analüüsitehnikaid, on see oluline kolbmootorite ajamite, pikkade võllide, suure võimsusega käigukastide ja sagedusmuundursüsteemide jaoks, kus väändvibratsioon kujutab endast märkimisväärset töökindluse ja ohutuse riski.
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 