Pyörivien koneiden hankauksen ymmärtäminen
Määritelmä: Mitä on hankaus?
Hankaus on koneen pyörivien ja paikallaan olevien osien välinen kitkakosketus ja suhteellinen liukuliike. Tämä termi korostaa koneen jatkuvaa kitkaa. roottorin ja staattorin välinen kosketus, mikä erottaa sen kevyestä ajoittaisesta kosketuksesta tai iskuista. Hankaus aiheuttaa kitkavoimia, tuottaa merkittävää lämpöä kitkatyön kautta ja luo tunnusomaisen tärinä kuvioita, joille on ominaista taaksepäin pyöriminen, aliaksonniset komponentit ja lämpövaikutukset.
Termiä "hankaus" käytetään usein synonyymeinä "roottorin hankauksen" kanssa, vaikka hankaus joskus korostaa kosketuksen kitkaa ja lämpöominaisuuksia, kun taas roottorin hankaukseen voi sisältyä kaikki kosketuksen muodot, mukaan lukien kevyt raapiminen tai iskut.
Hankauksen kitkamekaniikka
Coulombin kitkamalli
Hankaus noudattaa kuivan kitkan (Coulomb-kitkan) periaatteita:
- Kitkavoima: F = µ × N, jossa µ on kitkakerroin ja N on normaalivoima
- Suunta: Vastustaa aina pintojen välistä suhteellista liikettä
- Tyypilliset kertoimet: Teräs teräksellä µ ≈ 0,3–0,5; teräs tiivistemateriaalilla µ ≈ 0,2–0,4
- Lämmöntuotto: Kaikki kitkatyö muuttuu lämmöksi
Tangentiaaliset ja normaalivoimat
Hieronnan aikana:
- Normaali voima: Työntää roottoria säteittäisesti sisäänpäin
- Kitkavoima: Toimii tangentiaalisesti, vastakkaiseen suuntaan
- Tuloksena oleva voima: Yhdistelmä pyrkii hidastamaan roottoria ja ohjaamaan sitä taaksepäin
- Vääntömomentin lisäys: Kitka haihduttaa tehoa, mikä lisää vääntömomentin tarvetta
Ominaisvärähtelykuviot
Taaksepäin pyörivä
Hankauksen erottuvin piirre on taaksepäin (käänteinen) pyörre:
- Kitkavoima luo tangentiaalisen komponentin, joka ajaa taaksepäin suuntautuvaa kiertorataa
- Akseli kiertorata pyörii akselin pyörimissuuntaa vastaan
- Taajuus tyypillisesti aliaksonninen (alle 1× nopeus)
- Yleiset taajuudet: 0,5×, 0,33×, 0,25× (murtolukumäärät)
- Kiertoradan muoto on usein epäsäännöllinen tai vääristynyt
Spektriominaisuudet
- Subsynkroniset huiput: Useita piikkejä alle 1×, usein murtolukuharmonisilla
- Synkroninen komponentti: 1× voi kasvaa hankausvoimista
- Korkeammat harmoniset: 2×, 3×, 4× epälineaarisesta kitkasta
- Laajakaistan kohina: Kohonnut kohinataso koko spektrin alueella
- Epävakaa spektri: Huiput ilmestyvät, katoavat tai muuttavat taajuutta
Aika-aaltomuodon ominaisuudet
- Impulsiivinen tapahtuma tai piikit kontaktin alkaessa
- Leikkaus tai litistyminen huipputaipumuksissa
- Epäsäännöllinen, ei-sinimuotoinen aaltomuoto
- Useiden taajuuksien rytmikuviot läsnä
Hankauksen lämpövaikutukset
Lämmöntuotanto
Kitka muuntaa mekaanista energiaa lämmöksi:
- Hinta: Hukkateho = Kitkavoima × Liukunopeus
- Suuruus: Kevyt hankaus: 10–100 wattia; voimakas hankaus: kilowattia
- Pitoisuus: Lämpö keskittyy pienelle kosketusalueelle
- Lämpötilan nousu: Paikalliset lämpötilat voivat vakavissa tapauksissa ylittää 500 °C
Lämpöjousen kehitys
Lämpö-värähtely-takaisinkytkentäsilmukka:
- Alkuperäinen hankaus tuottaa lämpöä akselin toisella puolella
- Epäsymmetrinen lämmitys luo lämpöjousi
- Lämpökaare lisää akselin taipumaa
- Lisääntynyt taipuma aiheuttaa voimakkaampaa hankausta
- Lisääntynyt hankaus tuottaa enemmän lämpöä
- Positiivinen palaute voi johtaa nopeaan epäonnistumiseen
Toissijaiset lämpövaikutukset
- Laakerien lämmitys: Lämpö johtuu akselin kautta laakereihin
- Öljyn hajoaminen: Liian korkeat lämpötilat hajottavat voiteluainetta
- Olennaiset muutokset: Faasimuutokset tai metallurgiset muutokset lämpövaikutusalueilla
- Lämpöjännitys: Voi aiheuttaa halkeamia lämpörasituksille altistetuilla alueilla
Havaitsemismenetelmät
Tärinänvalvonta
- Alisynkroniset hälytykset: Hälytys huippunopeudella 0,3–0,5 × juoksunopeus
- Kiertoradan seuranta: Automaattinen kiertoradan analyysi, joka havaitsee taaksepäin pyörimisen
- Spektrimuutokset: Useiden harmonisten yliaaltojen äkillisen esiintymisen havaitsevat algoritmit
- Aaltomuodon leikkaus: Ei-sinimuotoisen särön havaitseminen
Lämpötilan seuranta
- Laakerilämpötila-anturit nopeasti nousevilla hälytyksillä
- Paljaiden akseliosien infrapunalämpötilan valvonta
- Lämpötilaeron valvonta (ylempi vs. alempi laakeri)
- Muutosnopeuden hälytykset (esim. > 5 °C/minuutti)
Lisäindikaattorit
- Vääntömomentin lisäys: Virrankulutus kasvaa kitkan vuoksi
- Nopeuden vaihtelu: Pienet nopeuden vaihtelut vaihtelevan kitkamomentin vuoksi
- Akustinen emissio: Korkeataajuinen ääni kosketuksesta
- Silmämääräinen tarkastus: Kulumajälkiä, värjäytymiä, näkyviä vaurioita
Vastaustoimet
Välittömät toimenpiteet
- Vähennä vakavuutta: Vähennä nopeutta tai kuormaa, jos se on turvallista
- Seuraa tarkasti: Jatkuva tärinän ja lämpötilan tarkkailu
- Valmistaudu sammutukseen: Pidä hätäkatkaisu valmiina
- Hätäpysäytys: Jos tärinä tai lämpötila nousee
- Jäähdytyksen salliminen: Käytä kääntölaitteita tai anna niiden jäähtyä luonnollisesti ennen tarkastusta
Tutkinta
- Tarkista fyysisten todisteiden varalta kosketuksesta
- Mittaa välykset epäillyissä hankauskohdissa
- Tarkista lämpöjousi tai pysyvä akselijousi
- Tunnista perimmäinen syy (liiallinen tärinä, riittämätön vapaa tila jne.)
Korjaavat toimenpiteet
- Lisää välyksiä: Koneista vaurioituneet alueet tai vaihda osat
- Osoita perimmäinen syy: Tasapainota roottori, korjaa linjaus, korjaa laakeriongelmat
- Vaihda vaurioituneet osat: Tiivisteet, laakerikomponentit, akseliosat tarpeen mukaan
- Tarkista välykset: Varmista, että kaikissa paikoissa on riittävät turvavälit ennen uudelleenkäynnistystä
Hankaus on yksi vakavimmista pyörivien koneiden tärinään liittyvistä vioista. Sen mahdollinen nopea paheneminen lämpötakaisinkytkennän kautta vaatii välitöntä tunnistamista, nopeaa reagointia ja perusteellista korjaamista kriittisten laitteiden katastrofaalisten vikojen estämiseksi.
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 