درک لقی مکانیکی در ماشین آلات دوار
تعریف: شل‌شدگی مکانیکی چیست؟
شل‌شدگی مکانیکی شرایطی است که در آن اجزای ماشین‌آلات دوار دارای فاصله بیش از حد مجاز، چفت و بست ناکافی، اتصالات فرسوده یا فرسودگی ساختاری هستند که امکان حرکت نسبی ناخواسته بین قطعاتی را که باید به طور صلب به هم متصل باشند، فراهم می‌کند. این امر باعث ایجاد حرکت غیرخطی می‌شود. لرزش رفتاری که با ویژگی‌های چندگانه مشخص می‌شود هارمونیک ها از سرعت حرکت، تغییرات دامنه نامنظم و تفاوت‌های جهت‌دار در ارتعاش که از الگوهای عادی پیروی نمی‌کنند.
شل بودن یک مشکل رایج در ماشین آلات است که نه تنها مستقیماً باعث لرزش بیش از حد می شود، بلکه مانع از تشخیص و اصلاح مؤثر سایر مشکلات مانند ... عدم تعادل یا ناهم‌ترازی. قبل از اینکه سایر تلاش‌های کاهش ارتعاش بتوانند موفق شوند، باید این مشکل شناسایی و اصلاح شود.
انواع شل‌شدگی مکانیکی
نوع A: لقی چرخشی (لقی یاتاقان)
فاصله زیاد بین یاتاقان و شفت یا محفظه:
- بلبرینگ به شفت: سطح شفت ساییده شده، تداخل نامناسب، سوراخ یاتاقان آسیب دیده
- یاتاقان به محفظه: سوراخ محفظه فرسوده، درپوش یاتاقان شل، فشار نامناسب
- بلبرینگ داخلی: بیش از حد ترخیص بلبرینگ از سایش
- علامت: هارمونیک‌های ۱×، ۲×، ۳×؛ در جهت‌های شعاعی بالاتر
نوع ب: سستی سازه‌ای (پایه/فونداسیون)
اتصال نامناسب اجزای غیرچرخشی:
- پایه‌های سست: پیچ‌های لنگر محکم نشده‌اند، دوغاب خراب شده است
- نصب پایه شل: پیچ‌های نصب تجهیزات شل یا گم شده‌اند
- قاب یا فونداسیون ترک خورده: آسیب ساختاری که امکان حرکت را فراهم می‌کند
- علامت: هارمونیک‌های چندگانه (اغلب تا ۵ برابر یا بیشتر)؛ پاسخ نامنظم و غیرخطی
نوع C: شل بودن قطعه
اجزای مونتاژ شده شل:
- پروانه‌های شل: پروانه روی شفت شل است، کلید فرسوده یا گم شده است
- کوپلینگ‌های شل: شل بودن توپی‌های کوپلینگ روی شفت‌ها
- قرقره‌ها/چرخ‌دنده‌های شل: اجزای محرک روی شفت شل هستند
- پوشش‌ها/محافظ‌های شل: پانل‌های فلزی ورقی صدا می‌دهند
- علامت: هارمونیک‌ها و زیرهارمونیک‌ها؛ مؤلفه‌های احتمالی ۱/۲×، ۱/۳×
امضای ارتعاش
ویژگی‌های فرکانس
شل بودن، الگوهای فرکانسی متمایزی ایجاد می‌کند:
- هارمونیک‌های چندگانه: قوی ۱×، ۲×، ۳×، ۴× و بالاتر (برخلاف عدم تعادل که عمدتاً ۱× است)
- هارمونیک‌های فرعی: ممکن است اجزای 1/2×، 1/3× را ببیند (شل بودن نوع C)
- محتوای غیر هارمونیک: پیک‌ها در مضرب‌های غیر صحیح سرعت دویدن
- طبقه نویز بالا: افزایش پهنای باند ناشی از اثرات تصادفی
رفتار دامنه
- سطح کلی بالا: ارتعاش کل نامتناسب با نیروهای محرک
- غیرخطی: لرزش به طور قابل پیش‌بینی با سرعت یا بار تغییر نمی‌کند
- نامنظم: دامنه بین اندازه‌گیری‌ها به طور قابل توجهی متفاوت است
- تفاوت‌های جهتی: ممکن است در یک جهت ۲ تا ۵ برابر بیشتر از جهت عمود باشد
ویژگی‌های فاز
- ناپایدار فاز: زاویه فاز بین اندازه‌گیری‌ها به طور نامنظم تغییر می‌کند
- پراکندگی فاز بزرگ: ±30-90 درجه تغییر در سرعت ثابت
- متعادل‌سازی را شکست می‌دهد: فاز غیرقابل پیش‌بینی، محاسبات تعادل را غیرقابل اعتماد می‌کند
ویژگی‌های شکل موج زمانی
- شکل موج نامنظم و غیر سینوسی
- قله‌های کوتاه‌شده یا بریده‌شده (تأثیرات در برابر محدودیت‌ها)
- رویدادهای تکانشی تصادفی
- از دست دادن ساختار تناوبی
مکان‌ها و علل رایج
مرتبط با یاتاقان
- سطوح ژورنال شفت فرسوده شده و باعث لق شدن یاتاقان می‌شود
- سوراخ‌های محفظه یاتاقان فرسوده یا آسیب‌دیده
- تداخل ناکافی (انتخاب تلرانس اشتباه)
- پیچ‌های درپوش یاتاقان شل هستند یا گشتاور کافی ندارند
- محفظه‌های یاتاقان شکافته شده با سطوح جفت شونده فرسوده
فونداسیون و نصب
- شل بودن پیچ‌های مهار (شایع‌ترین شل‌شدگی سازه‌ای)
- دوغاب زیر پایه‌ها خراب یا از بین رفته است
- پایه‌های بتنی ترک خورده
- شل بودن پیچ‌های نصب تجهیزات به صفحه شاسی
- سوراخ‌های پیچ آسیب‌دیده یا کشیده
اجزای چرخان
- فن یا پروانه روی شفت شل شده است (کلید فرسوده، پیچ‌های تنظیم شل)
- هاب‌های کوپلینگ با تناسب ناکافی برای تداخل
- پیچ‌های تنظیم قرقره شل یا گم شده‌اند
- قطعات روتور روی شفت شل شده‌اند
سازه‌ای
- ترک خوردگی قاب یا بدنه ماشین آلات
- ترک‌های ناشی از خستگی در جوش‌ها
- پیچ و مهره‌های سازه‌ای شل
- اتصال یا چسب‌های فرسوده
روش‌های تشخیص
تحلیل ارتعاشات
- تحلیل FFT: به دنبال هارمونیک‌های چندگانه باشید (۱×، ۲×، ۳×، ۴×، ۵×+)
- آزمایش انسجام: انسجام کم بین اندازه‌گیری‌ها نشان‌دهنده رفتار غیرخطی است
- مقایسه جهت‌دار: تفاوت‌های زیاد بین خطوط افقی و عمودی
- پاسخ به تحریک خارجی: به دستگاه ضربه بزنید، پاسخ غیرطبیعی را مشاهده کنید
بازرسی فیزیکی
بازرسی بصری
- به دنبال شکاف‌ها، ترک‌ها، خوردگی، آسیب باشید
- علائم شاهد را که نشان دهنده حرکت است بررسی کنید
- الگوهای سایش رنگ را در سطوح مشترک مشاهده کنید
- به دنبال براده‌های فلزی باشید که نشان دهنده‌ی فرِتینگ (fretting) هستند.
تست ضربه
- با چکش به اجزای مشکوک به شل بودن ضربه بزنید
- به جای صدای زنگ محکم، به صداهای تق‌تق یا مبهم گوش دهید.
- احساس حرکت یا لرزش بیش از حد
- با قطعات خوب شناخته شده مقایسه کنید
تأیید گشتاور
- تمام پیچ‌ها را با آچار گشتاور بررسی کنید
- با مشخصات مطابقت دهید
- به دنبال بست‌های شکسته، آسیب‌دیده یا زنگ‌زده باشید
- نخ‌های جدا شده را بررسی کنید
تست فشار/کشش
- اعمال نیرو به اجزای مشکوک
- حرکاتی را که نباید رخ دهند، مشاهده کنید
- از شاخص‌های عددی برای تعیین کمیت بازی استفاده کنید
- با قطعات نو یا قطعاتی که به درستی محکم شده‌اند مقایسه کنید
رویه‌های اصلاح
برای شل بودن بلبرینگ
- تعویض بلبرینگ: اگر یاتاقان خود فرسوده باشد
- تعمیر شفت: شفت فرسوده را با آبکاری کروم یا جوشکاری ترمیم کنید، و آن را به اندازه دلخواه خود برگردانید
- تعمیر مسکن: محفظه دستگاه را به اندازه بزرگتری تغییر دهید، از یاتاقان بزرگتر استفاده کنید؛ یا با اسپری/جوشکاری فلزی، آن را تقویت کنید.
- بهبود تناسب اندام: از تداخل سنج‌های مناسب طبق مشخصات سازنده استفاده کنید
- کلاهک‌های یاتاقان: در صورت ساییدگی، آن را محکم یا تعویض کنید
برای سستی سازه
- تمام بست‌ها را محکم کنید: گشتاور تا مشخصات با استفاده از الگوی مناسب
- پیچ و مهره‌های آسیب‌دیده را تعویض کنید: پیچ‌های جدید با درجه و اندازه صحیح نصب کنید
- فونداسیون تعمیر: دوغاب قدیمی را پاک کنید، سطوح را تمیز کنید، دوغاب جدید بریزید
- ترک‌های جوش: در صورت لزوم، ترک‌های قاب‌ها یا پایه‌ها را تعمیر کنید.
- اضافه کردن تقویت کننده: مهاربند یا مهاربند برای سازه‌های ضعیف
برای شل بودن قطعات
- پیچ‌های تنظیم شده را با گشتاور و قفل رزوه مناسب دوباره سفت کنید
- تعویض کلیدها و جاکلیدی‌های فرسوده
- از اتصالات تداخلی مناسب برای قطعات پرسی استفاده کنید
- پین یا اجزای کلیدی که بارها شل شده‌اند
- اجزای آسیب دیده را تعویض کنید
استراتژی‌های پیشگیری
مرحله طراحی
- اندازه و تعداد مناسب بست‌ها را مشخص کنید
- طراحی اتصالات تداخلی مناسب
- ایجاد سختی سازه‌ای کافی
- از تمرکز تنش که منجر به ترک خوردگی می‌شود، اجتناب کنید
- درجه و جنس بست مناسب را مشخص کنید
مرحله نصب
- از آچارهای گشتاور کالیبره شده استفاده کنید
- مراحل سفت کردن صحیح را دنبال کنید
- در صورت لزوم از ترکیبات قفل کننده رزوه استفاده کنید
- قبل از مونتاژ، از تمیز و صاف بودن سطوح اطمینان حاصل کنید
- تأیید کنید که با مشخصات مطابقت دارد
- انجام بازرسی‌های کنترل کیفیت
مرحله نگهداری
- تأیید گشتاور دوره‌ای (سالانه یا طبق برنامه پایش ارتعاش)
- روند ارتعاش برای تشخیص شل شدن در حال توسعه
- بازرسی‌های بصری در هنگام قطعی برق
- در صورت نیاز دوباره سفت کنید
- قبل از اینکه لرزش باعث شل شدن شود، فوراً آن را برطرف کنید
چالش‌های تشخیصی
پنهان کردن مشکلات دیگر
- شل بودن می‌تواند سایر عیوب را بپوشاند یا تقلید کند
- از دقیق بودن جلوگیری می‌کند متعادل کردن به دلیل پاسخ غیرخطی
- می سازد هم‌ترازی دشوار یا غیرممکن
- می‌تواند الگوهای ارتعاشی مشابه ترک یا نقص یاتاقان ایجاد کند
طبیعت مترقی
- شل شدن اغلب از مقدار کمی شروع می‌شود و به تدریج بدتر می‌شود
- لرزش ناشی از شل بودن باعث شل شدن بیشتر می‌شود (بازخورد مثبت)
- در صورت عدم اصلاح، می‌تواند در عرض چند هفته از خفیف به شدید پیشرفت کند.
- در نهایت باعث آسیب ثانویه به یاتاقان‌ها، شفت‌ها و فونداسیون‌ها می‌شود
ارتباط با سایر عیوب
شل بودن در مقابل عدم تعادل
| ویژگی | عدم تعادل | سستی |
|---|---|---|
| فرکانس اولیه | فقط ۱× | هارمونیک‌های ۱×، ۲×، ۳×، ۴×+ |
| پایداری فاز | مداوم، تکرارپذیر | نامنظم، تغییرات بین اندازه‌گیری‌ها |
| خطی بودن | سرعت ارتعاش² | غیرخطی، غیرقابل پیش‌بینی |
| پاسخ به متعادل‌سازی | لرزش کاهش یافته است | حداقل یا عدم بهبود |
| الگوی جهت‌دار | افقی/عمودی مشابه | اغلب در یک جهت بسیار بالاتر است |
شل بودن در مقابل ناهمراستایی
- ناهم‌ترازی: در درجه اول ۲× با مقداری ۱×، فاز پایدار
- سستی: هارمونیک‌های چندگانه (۱× تا ۵×+)، فاز ناپایدار
- ترکیب: عدم هم‌ترازی می‌تواند باعث شل شدن شود و شل شدن، اثرات عدم هم‌ترازی را بدتر می‌کند.
تأثیر بر عملکرد دستگاه
اثرات مستقیم
- لرزش بالا: سطوح بیش از حد باعث ناراحتی و نگرانی‌های ایمنی می‌شود
- سر و صدا: صدای تق‌تق، کوبیدن یا ضربه زدن
- کاهش دقت: خطاهای موقعیت یابی شفت
- سایش تسریع‌شده: بارگذاری ضربه‌ای به قطعات آسیب می‌رساند
آسیب ثانویه
- آسیب بلبرینگ: بارهای ضربه‌ای و عدم هم‌ترازی ناشی از لقی به یاتاقان‌ها آسیب می‌رساند
- سایش شفت: حرکت ریز در اتصالات شل باعث خوردگی سایشی می‌شود
- خرابی بست: پیچ‌ها می‌توانند در اثر بارهای متناوب دچار خستگی و شکستگی شوند
- انتشار ترک: لرزش باعث گسترش ترک‌های موجود می‌شود
- تخریب فونداسیون: لرزش مداوم به بتن و دوغاب آسیب می‌رساند
مسائل عملیاتی
- از ایجاد تعادل مؤثر جلوگیری می‌کند
- حفظ هم‌ترازی را غیرممکن می‌کند
- سردرگمی تشخیصی که سایر مشکلات را پنهان می‌کند
- کاهش قابلیت اطمینان تجهیزات
مثال موردی
وضعیت: فن القایی بزرگ، ۱۲۰۰ دور در دقیقه، لرزش بیش از حد
- علائم اولیه: لرزش کلی ۸ میلی‌متر بر ثانیه (حد هشدار ۴.۵ میلی‌متر بر ثانیه)
- طیف: مولفه‌های قوی ۱×، ۲×، ۳×، ۴×
- تلاش‌های متعادل‌کننده: سه تلاش، بدون بهبود، فاز نامنظم
- تحقیق: بازرسی فیزیکی نشان داد که چهار تا از هشت پیچ لنگر شل هستند
- اصلاحیه: تمام پیچ‌های لنگر را تا مشخصات ۴۰۰ نیوتن متر گشتاوردهی مجدد کرد
- نتیجه: لرزش بلافاصله به ۱.۸ میلی‌متر بر ثانیه کاهش یافت
- پیگیری: اجرای متعادل‌سازی تکی، لرزش را به 0.8 میلی‌متر بر ثانیه کاهش داد (حالا سیستم خطی بود)
- درس: همیشه قبل از بالانس کردن، شل بودن آن را بررسی کنید.
بهترین شیوه‌ها
چک لیست تشخیصی
هنگام بررسی مشکلات ارتعاش، همیشه شل بودن قطعات را بررسی کنید:
- تجزیه و تحلیل طیف برای هارمونیک‌های چندگانه
- تکرارپذیری فاز را بررسی کنید
- انجام تست‌های ضربه‌ای روی قطعات مشکوک
- گشتاور تمام پیچ‌ها را بررسی کنید
- از نظر ترک، سایش، فرسودگی بررسی کنید
- ابتدا شل بودن را اصلاح کنید قبل از سایر تشخیص‌ها یا اصلاحات
پروتکل نگهداری
- بررسی گشتاور پیچ‌ها را در برنامه‌های PM بگنجانید
- مقادیر گشتاور پایه را ثبت کنید
- روند کاهش گشتاور در طول زمان
- از ترکیبات قفل کننده رزوه برای اتصال دهنده‌های حساس استفاده کنید
- در صورت شل شدن مجدد، به جای سفت کردن مکرر، آن را تعویض کنید.
شل بودن مکانیکی یک علت رایج اما اغلب نادیده گرفته شده ارتعاش ماشین آلات است. مشخصه آن، امضای هارمونیک چندگانه، رفتار غیرخطی و تداخل با سایر اقدامات تشخیصی و اصلاحی، بررسی و اصلاح شل بودن را به عنوان اولین گام در هرگونه تلاش برای عیب یابی ارتعاش ضروری می کند.
Categories:
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 