درک ناهمراستایی شفت در ماشین آلات دوار

تعریف: ناهم‌ترازی چیست؟

ناهمراستایی شفت وضعیتی است که در آن خطوط مرکزی چرخشی دو یا چند شفت کوپل شده، هنگامی که دستگاه در شرایط عملیاتی عادی کار می‌کند، در یک راستا قرار ندارند. این وضعیت همراه با عدم تعادل، یکی از شایع‌ترین علل خرابی زودرس ماشین‌آلات است که منجر به افزایش ارتعاش، آسیب به یاتاقان و آب‌بند و مصرف بیش از حد انرژی می‌شود. هدف از هم‌ترازی دقیق، هم‌ترازی هرچه بیشتر خطوط مرکزی شفت در محدوده تلرانس‌های مشخص شده است.

انواع ناهم‌ترازی

ناهم‌ترازی به دو نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شود، اگرچه در بیشتر موارد دنیای واقعی، ترکیبی از هر دو وجود دارد.

۱. ناهم‌ترازی موازی (یا افست)

ناهم‌ترازی موازی زمانی رخ می‌دهد که دو خط مرکزی شفت با یکدیگر موازی باشند اما با فاصله مشخصی از هم فاصله داشته باشند. این را می‌توان به صورت بالاتر یا پایین‌تر بودن یک شفت (جابجایی عمودی) یا دورتر بودن آن از یک طرف (جابجایی افقی) نسبت به دیگری تصور کرد.

۲. ناهم‌ترازی زاویه‌ای

ناهم‌ترازی زاویه‌ای زمانی رخ می‌دهد که دو شفت با یکدیگر زاویه داشته باشند. خطوط مرکزی آنها در نقطه کوپلینگ یکدیگر را قطع می‌کنند، اما در یک راستا نیستند. این امر باعث ایجاد یک "شکاف" در کوپلینگ می‌شود که در یک طرف پهن‌تر از طرف دیگر است.

۳. ناهم‌ترازی ترکیبی

این رایج‌ترین سناریو است که در آن شفت‌ها همزمان از ناهم‌ترازی موازی و زاویه‌ای رنج می‌برند.

اثر ارتعاشی عدم هم‌ترازی

ناهمراستایی، یک امضای ارتعاشی بسیار متمایز ایجاد می‌کند که می‌توان آن را در طیف FFT شناسایی کرد:

• شاخص اصلی (۲x): رایج‌ترین و کلاسیک‌ترین نشانه‌ی ناهم‌ترازی، یک پیک ارتعاش با دامنه‌ی بالا دقیقاً در ... است. دو برابر سرعت چرخش (مرتبه دوم)این به این دلیل است که نیروهای ناشی از عدم هم‌ترازی، شفت‌ها و کوپلینگ را در معرض دو چرخه خمشی در هر دور قرار می‌دهند.
• ارتعاش محوری بالا: عدم هم‌ترازی اغلب باعث ایجاد لرزش شدید در محوری جهت (موازی با شفت). یک پیک بلند ۲x در جهت محوری، نشانه بسیار قوی از عدم هم‌ترازی است.
• هارمونیک‌های دیگر (۱x، ۳x، ۴x): در حالی که 2x شاخص اصلی است، عدم هم‌ترازی می‌تواند فرکانس سرعت کاری 1x را نیز تحریک کند. عدم هم‌ترازی شدید، به ویژه آفست موازی، همچنین می‌تواند هارمونیک‌های بالاتری مانند 3x و 4x ایجاد کند.
• فرکانس‌های خاص کوپلینگ: برخی از انواع کوپلینگ‌ها، هنگامی که در اثر ناهمراستایی فرسوده یا تحت تنش قرار می‌گیرند، می‌توانند ارتعاشاتی با فرکانس‌های مشخصه خود ایجاد کنند.

طیف ارتعاشی که پیک ۲x را نشان می‌دهد که ۵۰۱TP3T یا بیشتر از پیک ۱x است، به خصوص هنگامی که با ارتعاش محوری بالا همراه باشد، یک نمونه بارز از ناهمراستایی است.

علل شایع عدم هم‌ترازی

ناهم‌ترازی می‌تواند از زمان نصب اولیه وجود داشته باشد یا به مرور زمان ایجاد شود.

• نصب نامناسب: شایع‌ترین علت، عدم تنظیم دقیق در هنگام راه‌اندازی اولیه دستگاه است.
• رشد حرارتی: با گرم شدن ماشین‌ها از دمای اتاق تا دمای عملیاتی، اجزای آنها منبسط می‌شوند. ممکن است ارتفاع یک موتور افزایش یابد، یا پوسته یک پمپ منبسط شود و شفت‌ها را از تراز خارج کند. ترازبندی دقیق باید این افزایش دما را در نظر بگیرد.
• کرنش لوله: نیروهای ناشی از لوله‌های ورودی یا خروجی که به درستی پشتیبانی نمی‌شوند، می‌توانند پمپ یا کمپرسور را از تراز با محرک خود خارج کنند. این یک مشکل بسیار رایج در صنایع فرآیندی است.
• مسائل مربوط به بنیاد: یک فونداسیون ضعیف یا ترک خورده، یا پیچ و مهره‌های شل، می‌توانند باعث شوند که دستگاه به مرور زمان تغییر مکان دهد.
• نرمی پا: وضعیتی که در آن یکی از پایه‌های نصب دستگاه به طور صاف روی صفحه پایه قرار نمی‌گیرد و باعث می‌شود که قاب دستگاه هنگام پیچ شدن پیچ خورده یا کج شود.

چرا اصلاح ناهمراستایی حیاتی است

راه اندازی ماشین آلات با تراز نادرست عواقب جدی دارد:

• خرابی بلبرینگ و کاسه نمد: بارهای چرخه‌ای زیاد وارد بر شفت‌ها مستقیماً به یاتاقان‌ها و آب‌بندها منتقل می‌شوند و باعث خرابی زودرس آنها می‌شوند.
• خرابی کوپلینگ: کوپلینگ‌ها طوری طراحی شده‌اند که بتوانند مقدار کمی ناهمراستایی را تحمل کنند، اما ناهمراستایی بیش از حد باعث فرسودگی و خرابی سریع آنها می‌شود.
• خستگی شفت: خم شدن مکرر شفت‌ها می‌تواند منجر به ترک‌های ناشی از خستگی و در نهایت شکست شفت شود.
• افزایش مصرف انرژی: انرژی قابل توجهی به جای انجام کار مفید، به صورت گرما و ارتعاش هدر می‌رود.

ترازبندی دقیق، با استفاده از ابزارهایی مانند نشانگرهای عقربه‌ای یا سیستم‌های ترازبندی لیزری، سنگ بنای هر برنامه‌ی مؤثر برای قابلیت اطمینان و نگهداری است.

← بازگشت به فهرست اصلی