Mikä on roottorin värähtelyn solmukohta? • Kannettava tasapainotin, värähtelyanalysaattori "Balanset" murskainten, puhaltimien, multainten, puimureiden ruuvien, akseleiden, sentrifugien, turbiinien ja monien muiden roottoreiden dynaamiseen tasapainottamiseen. Mikä on roottorin värähtelyn solmukohta? • Kannettava tasapainotin, värähtelyanalysaattori "Balanset" murskainten, puhaltimien, multainten, puimureiden ruuvien, akseleiden, sentrifugien, turbiinien ja monien muiden roottoreiden dynaamiseen tasapainottamiseen.

Mikä on roottorin värähtelyn solmupiste?

Julkaisija: admin, ,

Roottorin värähtelyn solmupisteiden ymmärtäminen

Määritelmä: Mikä on solmupiste?

A solmukohta (jota kutsutaan myös solmuksi tai solmuviivaksi kolmiulotteista liikettä tarkasteltaessa) on tietty sijainti värähtelevän pinnan varrella roottori missä siirtymä tai taipuma pysyy nollana värähtelyn aikana tietyllä luonnollinen taajuus. Vaikka muu osa akselista värähtelee ja taipuu, solmukohta pysyy paikallaan akselin neutraaliasentoon nähden.

Solmupisteet ovat perusominaisuuksia moodimuodot, ja niiden sijainnit tarjoavat kriittistä tietoa roottorin dynamiikka analyysi, tasapainottaminen menettelytavat ja anturien sijoitusstrategiat.

Solmupisteet eri värähtelytiloissa

Ensimmäinen taivutustila

Ensimmäisellä (perus)taivutusmoodilla on tyypillisesti:

  • Nolla sisäistä solmua: Ei akselin pituudelta nolla-poikkeamapisteitä
  • Laakerien sijainnit likimääräisinä solmuina: Yksinkertaisesti tuetuissa kokoonpanoissa laakerit toimivat lähes solmukohtina
  • Suurin taipuma: Tyypillisesti laakereiden välisen alueen puolivälissä
  • Yksinkertainen kaaren muoto: Akseli taipuu yhteen tasaiseen käyrään

Toinen taivutustila

Toisella moodilla on monimutkaisempi kuvio:

  • Yksi sisäinen solmu: Yksi piste akselilla (yleensä lähellä jänneväliä), jossa taipuma on nolla
  • S-käyrän muoto: Akseli taipuu vastakkaisiin suuntiin solmun molemmin puolin
  • Kaksi antinodia: Suurimmat taipumat esiintyvät solmukohdan molemmin puolin
  • Korkeampi taajuus: Ominaistaajuus huomattavasti korkeampi kuin ensimmäisessä tilassa

Kolmas tila ja korkeampi

  • Kolmas tila: Kaksi sisäistä solmupistettä, kolme antinoodia
  • Neljäs tila: Kolme solmupistettä, neljä antinodia
  • Yleinen sääntö: Moodissa N on (N-1) sisäistä solmupistettä
  • Kasvava monimutkaisuus: Korkeammat moodit näyttävät asteittain monimutkaisempia aaltokuvioita

Solmupisteiden fyysinen merkitys

Nolla taipuma

Solmupisteessä värähtelyn aikana kyseisen moodin ominaistaajuudella:

  • Sivuttaissiirtymä on nolla
  • Akseli kulkee neutraaliakselinsa kautta
  • Taivutusjännitys on kuitenkin tyypillisesti suurin (taipumakäyrän kulmakerroin on suurin)
  • Leikkausvoimat ovat suurimmillaan solmukohdissa

Nollaherkkyys

Solmupisteisiin kohdistuvilla voimilla tai massoilla on minimaalinen vaikutus kyseiseen moodiin:

  • Lisätään korjauspainot solmuissa ei tasapainota tätä moodia tehokkaasti
  • Solmuihin sijoitetut anturit havaitsevat minimaalista tärinää kyseisessä tilassa
  • Solmujen tuet tai rajoitukset vaikuttavat minimaalisesti moodin ominaistaajuuteen

Käytännön vaikutuksia tasapainottamiseen

Korjaustason valinta

Solmupisteiden sijainnin ymmärtäminen ohjaa tasapainotusstrategiaa:

Jäykille roottoreille

  • Toimii ensimmäisen kriittisen nopeuden alapuolella
  • Ensimmäinen tila ei ole merkittävästi viritetty
  • Standardi kahden tason tasapainotus roottorin päiden lähellä on tehokasta
  • Solmupisteet eivät ole ensisijainen huolenaihe

Joustaville roottoreille

  • Toimii kriittisillä nopeuksilla tai niitä suuremmilla nopeuksilla
  • On otettava huomioon moodimuodot ja solmupisteet
  • Tehokkaat korjaustasot: Tulisi olla antinodien kohdalla tai niiden lähellä (suurimmat taipumapisteet)
  • Tehottomat sijainnit: Solmujen tai niiden lähellä olevien korjaustasojen vaikutus kyseiseen tilaan on minimaalinen.
  • Modaalinen tasapainotus: Huomioi eksplisiittisesti solmupisteiden sijainnit korjauspainotuksia jaettaessa

Esimerkki: Toisen tilan tasapainotus

Tarkastellaan pitkää taipuisaa akselia, joka toimii ensimmäisen kriittisen nopeuden yläpuolella ja herättää toisen tilan:

  • Toisessa tilassa on yksi solmupiste lähellä jännevälin puoliväliä
  • Kaikkien korjauspainojen sijoittaminen lähelle jänneväliä (solmukohtaa) olisi tehotonta
  • Optimaalinen strategia: Korjaukset tehdään kahteen antinodin sijaintiin (solmun molemmille puolille).
  • Painon jakautumiskuvion on vastattava toisen tilan muotoa tehokkaan tasapainotuksen varmistamiseksi

Anturin sijoittelua koskevat huomioitavat asiat

Tärinänmittausstrategia

Solmupisteet vaikuttavat kriittisesti värähtelyn valvontaan:

Vältä solmukohtia

  • Solmujen anturit havaitsevat minimaalista tärinää kyseisessä tilassa
  • Merkittäviä tärinäongelmia voi jäädä huomaamatta, jos mitataan vain solmukohdista
  • Voi antaa väärän kuvan hyväksyttävistä tärinätasoista

Kohde-antinodien sijainnit

  • Suurin värähtelyamplitudi antinoodeissa
  • Herkimmät kehittyville ongelmille
  • Tyypillisesti laakeripaikoissa ensimmäisessä tilassa
  • Korkeammissa tiloissa saatetaan tarvita välimittauspisteitä

Useita mittauspisteitä

  • Joustavien roottorien tapauksessa mittaa useista aksiaalisista kohdista
  • Varmistaa, ettei solmujen sijoittelun vuoksi jää huomaamatta yhtäkään tilaa
  • Mahdollistaa moodimuotojen kokeellisen määrittämisen
  • Kriittisissä laitteissa on usein anturit jokaisessa laakerissa ja myös jännevälin puolivälissä.

Solmupisteiden sijaintien määrittäminen

Analyyttinen ennustus

  • Äärellisten elementtien analyysi: Laskee moodimuotoja ja tunnistaa solmupisteet
  • Palkkiteoria: Yksinkertaisissa kokoonpanoissa analyyttiset ratkaisut ennustavat solmujen sijainnit
  • Suunnittelutyökalut: Roottorin dynamiikkaohjelmisto tarjoaa visuaalisia moodimuotonäyttöjä, joissa solmut on merkitty

Kokeellinen tunnistaminen

1. Isku- (kolhu-) testaus

  • Iske akseliin useissa kohdissa instrumentoidulla vasaralla
  • Mittaa vastetta useissa pisteissä
  • Paikat, joissa ei näy vastetta tietyllä taajuudella, ovat kyseisen tilan solmukohtia.

2. Taipumamuodon mittauksen käyttö

  • Kriittisen nopeuden lähellä käytön aikana mittaa tärinää useissa aksiaalisissa kohdissa
  • Piirrä taipuman amplitudi suhteessa sijaintiin
  • Nollapisteet ovat solmukohtia

3. Lähestymisanturiryhmät

  • Useita kosketuksettomia antureita akselin pituudelta
  • Mittaa akselin taipuma suoraan käynnistyksen/rullauksen aikana
  • Tarkin kokeellinen menetelmä solmujen tunnistamiseksi

Solmupisteet vs. antinodit

Solmupisteet ja antinodit ovat toisiaan täydentäviä käsitteitä:

Solmupisteet

  • Nolla taipuma
  • Suurin taivutuskulma ja jännitys
  • Alhainen tehokkuus voiman kohdistamisessa tai mittauksessa
  • Ihanteellinen tukikohtiin (minimoi välittyvän voiman)

Antinodit

  • Suurin taipuma
  • Nolla taivutuskulma
  • Korjauspainojen maksimaalinen tehokkuus
  • Optimaaliset anturien sijoittelupaikat
  • Suurimmat jännityskohdat (yhdistetyssä kuormituksessa)

Käytännön sovellukset ja tapaustutkimukset

Kotelo: Paperikoneen rulla

  • Tilanne: Pitkä (6 metrin) rulla, toimii nopeudella 1200 rpm, korkea tärinä
  • Analyysi: Toimii ensimmäisen kriittisen, jännittävän toisen tilan yläpuolella, solmu on keskellä jänneväliä
  • Alkuperäinen tasapainotusyritys: Painot lisätty jännevälin puoliväliin (kätevä pääsy) huonoin tuloksin
  • Ratkaisu: Tunnustus, että jännevälin puoliväli oli solmukohta; painot jaettiin uudelleen neljännespisteisiin (antinoodeihin)
  • Tulos: 85% vähentää tärinää, onnistunut modaalinen tasapainotus

Case: Höyryturbiinin valvonta

  • Tilanne: Uusi tärinänvalvontajärjestelmä näyttää alhaisen tärinän tunnetusta epätasapainosta huolimatta
  • Tutkinta: Anturi sijoitettu vahingossa lähelle dominantin tilan solmukohtaa
  • Ratkaisu: Lisäanturit antinoodeissa paljastivat todelliset värähtelytasot
  • Oppitunti: Ota aina huomioon moodimuodot suunnitellessasi valvontajärjestelmiä

Lisähuomioita

Liikkuvat solmut

Joissakin järjestelmissä solmupisteet siirtyvät käyttöolosuhteiden mukaan:

  • Nopeudesta riippuva laakerin jäykkyys muuttaa solmujen sijainteja
  • Lämpötilan vaikutukset akselin jäykkyyteen
  • Kuormasta riippuva vaste
  • Epäsymmetrisissä järjestelmissä voi olla eri solmut vaakasuoraa ja pystysuoraa liikettä varten

Arvioidut vs. todelliset solmut

  • Todelliset solmut: Tarkat nolla-poikkeamapisteet ideaalisissa järjestelmissä
  • Arvioidut solmut: Hyvin pienen (mutta ei nollan) taipuman paikat todellisissa järjestelmissä, joissa on vaimennusta ja muita epäideaalisia vaikutuksia
  • Käytännön näkökohta: Todelliset solmut ovat pikemminkin pienen taipuman alueita kuin tarkkoja matemaattisia pisteitä

Solmukohtien ymmärtäminen antaa ratkaisevan tietoa roottorin värähtelykäyttäytymisestä ja on välttämätöntä joustavien roottorien tehokkaalle tasapainottamiselle, anturien optimaaliselle sijoittelulle ja pyörivien koneiden värähtelytietojen asianmukaiselle tulkinnalle.

← Takaisin päähakemistoon

Luokat: SanastoRoottorin tasapainotus
WhatsApp