نقطه گره‌ای در ارتعاش روتور چیست؟ • بالانسر قابل حمل، آنالیزور ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ شکن‌ها، فن‌ها، مالچرها، حلزونی‌ها روی کمباین‌ها، شفت‌ها، سانتریفیوژها، توربین‌ها و بسیاری از روتورهای دیگر نقطه گره‌ای در ارتعاش روتور چیست؟ • بالانسر قابل حمل، آنالیزور ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ شکن‌ها، فن‌ها، مالچرها، حلزونی‌ها روی کمباین‌ها، شفت‌ها، سانتریفیوژها، توربین‌ها و بسیاری از روتورهای دیگر

نقطه گره‌ای در ارتعاش روتور چیست؟

منتشر شده توسط admin در

درک نقاط گره‌ای در ارتعاش روتور

تعریف: نقطه گره‌ای چیست؟

آ نقطه گره ای (که هنگام بررسی حرکت سه‌بعدی، گره یا خط گره نیز نامیده می‌شود) یک مکان خاص در امتداد یک جسم مرتعش است. روتور جایی که جابجایی یا انحراف در طول ارتعاش در یک نقطه خاص صفر باقی می‌ماند فرکانس طبیعی. حتی با اینکه بقیه شفت ارتعاش می‌کند و منحرف می‌شود، نقطه گره‌ای نسبت به موقعیت خنثی شفت ثابت می‌ماند.

نقاط گره‌ای از ویژگی‌های اساسی هستند شکل‌های حالت, و مکان‌های آنها اطلاعات حیاتی را برای دینامیک روتور تحلیل، متعادل کردن رویه‌ها و استراتژی‌های قرارگیری حسگر.

نقاط گره‌ای در حالت‌های مختلف ارتعاش

حالت خمش اول

اولین حالت خمش (اساسی) معمولاً دارای موارد زیر است:

  • صفر گره داخلی: هیچ نقطه‌ای با انحراف صفر در طول شفت وجود ندارد
  • محل قرارگیری یاتاقان‌ها به عنوان گره‌های تقریبی: در پیکربندی‌های با تکیه‌گاه ساده، یاتاقان‌ها به عنوان نقاط نزدیک به گره عمل می‌کنند.
  • حداکثر انحراف: معمولاً نزدیک به وسط دهانه بین یاتاقان‌ها
  • شکل قوس ساده: خم شدن شفت به صورت یک منحنی صاف

حالت خمش دوم

حالت دوم الگوی پیچیده‌تری دارد:

  • یک گره داخلی: یک نقطه در امتداد شفت (معمولاً نزدیک به وسط دهانه) که در آن انحراف صفر است
  • شکل منحنی S: شفت در دو طرف گره در جهت مخالف خم می‌شود
  • دو آنتی نود: حداکثر انحراف در دو طرف نقطه گره رخ می‌دهد
  • فرکانس بالاتر: فرکانس طبیعی به طور قابل توجهی بالاتر از حالت اول

حالت سوم و بالاتر

  • حالت سوم: دو نقطه گره داخلی، سه آنتی‌نودها
  • حالت چهارم: سه نقطه گرهی، چهار آنتی‌نودها
  • قاعده کلی: حالت N دارای (N-1) نقطه گره داخلی است
  • افزایش پیچیدگی: حالت‌های بالاتر، الگوهای موجی پیچیده‌تری را نشان می‌دهند

اهمیت فیزیکی نقاط گره‌ای

انحراف صفر

در یک نقطه گره‌ای در طول ارتعاش در فرکانس طبیعی آن مد:

  • جابجایی جانبی صفر است
  • شفت از محور خنثی خود عبور می‌کند
  • با این حال، تنش خمشی معمولاً حداکثر است (شیب منحنی انحراف حداکثر است)
  • نیروهای برشی در گره‌ها حداکثر هستند

حساسیت صفر

نیروها یا جرم‌های اعمال شده در نقاط گره‌ای، تأثیر حداقلی بر آن مد خاص دارند:

  • اضافه کردن وزنه‌های اصلاحی در گره‌ها به طور مؤثر آن حالت را متعادل نمی‌کند
  • حسگرهای قرار داده شده در گره‌ها، حداقل لرزش را برای آن حالت تشخیص می‌دهند.
  • تکیه‌گاه‌ها یا قیدها در گره‌ها حداقل تأثیر را بر فرکانس طبیعی مد دارند.

پیامدهای عملی برای ایجاد تعادل

انتخاب صفحه اصلاح

درک مکان‌های نقاط گره‌ای، استراتژی متعادل‌سازی را هدایت می‌کند:

برای روتورهای صلب

  • کار کردن زیر سرعت بحرانی اول
  • حالت اول به طور قابل توجهی هیجان زده نیست
  • استاندارد متعادل‌سازی دو صفحه‌ای نزدیک انتهای روتور مؤثر است
  • نقاط گره‌ای نگرانی اصلی نیستند

برای روتورهای انعطاف‌پذیر

  • عملکرد در سرعت‌های بحرانی یا بالاتر از آن
  • باید شکل‌های مد و نقاط گرهی را در نظر گرفت
  • صفحات اصلاحی موثر: باید در نزدیکی یا در محل‌های آنتی‌نود (نقاط حداکثر انحراف) باشد.
  • مکان‌های ناکارآمد: صفحات اصلاح در گره‌ها یا نزدیک آنها تأثیر حداقلی بر آن مد دارند.
  • متعادل‌سازی مودال: هنگام توزیع وزن‌های اصلاحی، مکان نقاط گره‌ای را به طور صریح در نظر می‌گیرد.

مثال: متعادل‌سازی حالت دوم

یک شفت بلند و انعطاف‌پذیر را در نظر بگیرید که بالاتر از سرعت بحرانی اول کار می‌کند و حالت دوم را تحریک می‌کند:

  • حالت دوم دارای یک نقطه گره‌ای نزدیک به وسط دهانه است
  • قرار دادن تمام وزنه‌های اصلاحی در نزدیکی وسط دهانه (گره) بی‌اثر خواهد بود.
  • استراتژی بهینه: اصلاحات را در دو محل آنتی نود (در دو طرف گره) قرار دهید
  • برای تعادل مؤثر، الگوی توزیع وزن باید با شکل مد دوم مطابقت داشته باشد.

ملاحظات مربوط به قرارگیری حسگر

استراتژی اندازه‌گیری ارتعاش

نقاط گره‌ای به طور بحرانی بر پایش ارتعاش تأثیر می‌گذارند:

از مکان‌های گره‌ای اجتناب کنید

  • حسگرهای موجود در گره‌ها، حداقل لرزش را برای آن حالت تشخیص می‌دهند.
  • اگر فقط در گره‌ها اندازه‌گیری شود، ممکن است مشکلات ارتعاش قابل توجهی را از دست بدهد
  • می‌تواند تصور نادرستی از سطوح ارتعاش قابل قبول ارائه دهد.

مکان‌های آنتی‌نود هدف

  • حداکثر دامنه ارتعاش در آنتی نودها
  • بیشترین حساسیت را به مشکلات در حال توسعه دارد
  • معمولاً در محل یاتاقان برای حالت اول
  • برای حالت‌های بالاتر، ممکن است به نقاط اندازه‌گیری میانی نیاز باشد

نقاط اندازه‌گیری چندگانه

  • برای روتورهای انعطاف‌پذیر، در چندین نقطه محوری اندازه‌گیری کنید
  • تضمین می‌کند که هیچ حالتی به دلیل موقعیت‌یابی گره‌ای از دست نرود
  • امکان تعیین تجربی شکل‌های مد را فراهم می‌کند
  • تجهیزات حیاتی اغلب در هر یاتاقان به علاوه وسط دهانه سنسور دارند.

تعیین مکان نقاط گره‌ای

پیش‌بینی تحلیلی

  • تحلیل المان محدود: شکل مدها را محاسبه کرده و نقاط گره‌ای را شناسایی می‌کند
  • نظریه پرتو: برای پیکربندی‌های ساده، راه‌حل‌های تحلیلی مکان گره‌ها را پیش‌بینی می‌کنند
  • ابزارهای طراحی: نرم‌افزار دینامیک روتور، نمایش شکل حالت بصری را با گره‌های علامت‌گذاری شده ارائه می‌دهد.

شناسایی تجربی

۱. آزمایش ضربه (ضربه)

  • با چکش ابزار دقیق، میله را در چندین مکان بکوبید
  • اندازه‌گیری پاسخ در چندین نقطه
  • مکان‌هایی که در یک فرکانس خاص پاسخی نشان نمی‌دهند، نقاط گره‌ای آن مد هستند.

۲. اندازه‌گیری شکل انحراف عملیاتی

  • در حین کار نزدیک به سرعت بحرانی، ارتعاش را در بسیاری از نقاط محوری اندازه‌گیری کنید.
  • دامنه انحراف را در مقابل موقعیت رسم کنید
  • نقاط عبور از صفر، مکان‌های گره‌ای هستند

۳. آرایه‌های کاوشگر مجاورتی

  • چندین حسگر غیرتماسی در امتداد طول شفت
  • اندازه‌گیری مستقیم انحراف شفت در هنگام راه‌اندازی/کاهش سرعت
  • دقیق‌ترین روش تجربی برای شناسایی گره‌ها

نقاط گره‌ای در مقابل آنتی‌نودها

نقاط گره‌ای و آنتی‌نودها مفاهیم مکمل یکدیگر هستند:

نقاط گره‌ای

  • انحراف صفر
  • حداکثر شیب خمشی و تنش
  • اثربخشی کم برای اعمال نیرو یا اندازه‌گیری
  • ایده‌آل برای مکان‌های پشتیبانی (به حداقل رساندن نیروی منتقل‌شده)

آنتی‌نودها

  • حداکثر انحراف
  • شیب خمشی صفر
  • حداکثر اثربخشی برای وزنه‌های اصلاحی
  • مکان‌های بهینه قرارگیری حسگرها
  • مکان‌های با بالاترین تنش (برای بارگذاری ترکیبی)

کاربردهای عملی و مطالعات موردی

مورد: رول ماشین کاغذ

  • وضعیت: غلتک بلند (۶ متری) با سرعت ۱۲۰۰ دور در دقیقه، لرزش بالا
  • تحلیل: عملکرد بالاتر از حالت بحرانی اول، حالت دوم تحریک‌کننده با گره در وسط دهانه
  • تلاش اولیه برای متعادل‌سازی: وزن‌هایی در وسط دهانه (دسترسی راحت) اضافه شده که نتایج ضعیفی به همراه داشته است
  • راه حل: تشخیص اینکه وسط دهانه نقطه گره‌ای است؛ وزن‌ها به ربع نقاط (آنتی‌نودها) توزیع مجدد شدند
  • نتیجه: کاهش لرزش توسط 85%، بالانس مودال موفق

مورد: مانیتورینگ توربین بخار

  • وضعیت: سیستم جدید نظارت بر ارتعاش، با وجود عدم تعادل شناخته شده، ارتعاش کمی را نشان می‌دهد
  • تحقیق: حسگر سهواً نزدیک نقطه گره‌ای مد غالب قرار گرفته است
  • راه حل: حسگرهای اضافی در مکان‌های آنتی‌نود، سطوح واقعی ارتعاش را نشان دادند.
  • درس: هنگام طراحی سیستم‌های نظارتی، همیشه شکل مدها را در نظر بگیرید

ملاحظات پیشرفته

گره‌های متحرک

در برخی سیستم‌ها، نقاط گره‌ای با شرایط عملیاتی تغییر می‌کنند:

  • سختی یاتاقان وابسته به سرعت، مکان گره‌ها را تغییر می‌دهد
  • اثرات دما بر سختی شفت
  • پاسخ وابسته به بار
  • سیستم‌های نامتقارن ممکن است گره‌های مختلفی برای حرکت افقی و عمودی داشته باشند.

گره‌های تقریبی در مقابل گره‌های واقعی

  • گره‌های حقیقی: نقاط انحراف صفر دقیق در سیستم‌های ایده‌آل
  • گره‌های تقریبی: مکان‌های با انحراف بسیار کم (اما نه صفر) در سیستم‌های واقعی با میرایی و سایر اثرات غیر ایده‌آل
  • ملاحظات عملی: گره‌های واقعی، مناطقی با انحراف کم هستند، نه نقاط دقیق ریاضی.

درک نقاط گره‌ای، بینش مهمی در مورد رفتار ارتعاشی روتور ارائه می‌دهد و برای بالانس مؤثر روتورهای انعطاف‌پذیر، قرارگیری بهینه حسگرها و تفسیر صحیح داده‌های ارتعاشی در ماشین‌آلات دوار ضروری است.

← بازگشت به فهرست اصلی

Categories:
واتساپ