הבנת רוטורים סדוקים
הגדרה: מהו רוטור סדוק?
א רוטור סדוק הוא רוטור או ציר מסתובב שפיתח סדק עייפות - שבר המתפשט דרך החומר כתוצאה ממאמץ מחזורי. זה בעצם אותו הדבר כמו סדק פיר אך מדגיש את מכלול הרוטור כולו ולא רק את רכיב הציר. רוטורים סדוקים מסוכנים ביותר משום שהסדק יכול להתפשט מפגם קטן ובלתי ניתן לגילוי לשבר קטסטרופלי מוחלט תוך ימים או שבועות לאחר גילוי. רֶטֶט ניטור.
חתימת הרטט המובהקת של רוטור סדוק היא בולטת 2× (הרמוניה שנייה) רכיב שגדל ככל שהסדק מתפשט, כתוצאה מהשונות פעמיים לסיבוב בקשיחות הציר כאשר הסדק נפתח ונסגר במהלך הסיבוב.
כיצד נוצרים סדקים ברוטורים
אתרי התחלת סדקים
סדקים כמעט תמיד מתחילים בריכוזי מאמץ:
- מפתחות: פינות חדות בקצוות חריצי המפתח (אתר ההתחלה הנפוץ ביותר)
- שינויי קוטר: כתפיים, צעדים או מעברים
- מקטעים מושחלים: שורשי חוט יוצרים ריכוז מאמץ
- חורים וקידוח צולב: עבור מעברי שמן או הרכבה
- קצוות התאמה ללחץ: התאמת הפרעות יוצרת מאמץ שיורי
- ריתוכים: אזורים מושפעי חום וקצות אצבעות ריתוך
- בורות קורוזיה: פגמים שטחיים מ קורוזיה
- סימני עיבוד שבבי: סימני כלים, במיוחד אם הם ניצבים למאמץ
תהליך צמיחת סדקים
- היווצרות מיקרו-סדקים: מתחיל בריכוז לחץ, בדרך כלל < 1 מ"מ
- התפשטות איטית: הסדק גדל בהדרגה עם כל מחזור מאמץ (יכול לקחת שנים)
- תְאוּצָה: ככל שהסדק גדל, עוצמת המאמץ עולה, קצב הצמיחה מואץ
- שלב הניתן לגילוי: סדק 10-30% בקוטר, מופיעה רטט כפול
- גודל קריטי: החומר שנותר אינו מספיק לנשיאת משאות
- שבר קטסטרופלי: כשל פתאומי ומוחלט של הציר
חתימת הרטט האופיינית 2X
למה סדקים מייצרים רטט כפול
מנגנון סדק הנשימה:
- סדק סגור (דחיסה): כאשר אזור הסדק נמצא בלחץ (תחתית הסיבוב עבור ציר אופקי), פני הסדק נוגעים, קשיחות הציר גבוהה יותר
- סדק פתוח (מתח): כאשר הסדק נמצא במתיחה (בחלק העליון של הסיבוב), הסדק נפתח, קשיחות הציר יורדת
- פעמיים לכל סיבוב: הנוקשות משתנה פעמיים בכל סיבוב (פעם אחת כאשר הסדק מכוון כלפי מעלה, פעם אחת כאשר הסדק מכוון כלפי מטה)
- 2× כפייה: שינוי קשיחות בתדירות כפולה יוצר תגובת רטט כפולה
- גידול משרעת: ככל שהסדק גדל, האסימטריה של הנוקשות עולה, משרעת ה-2 עולה
מאפייני רטט
- אינדיקטור ראשי: רכיב 2× מתפתח וגדל עם הזמן
- 1× שינויים: רטט של × 1 עשוי גם הוא להתגבר כאשר סדק יוצר קשת שיורית
- הרמוניות גבוהות יותר: 3×, 4× עשויים להופיע כאשר הסדק מחמיר
- שָׁלָב הִתְנַהֲגוּת: זוויות פאזה עשויות להשתנות במהלך הפעלה/התחלת הפעלה באופן שונה מאשר עבור לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל
- רגישות לטמפרטורה: משרעת 2x עשויה להשתנות בהתאם לטמפרטורת הפיר (ומשפיעה על פתיחת הסדק)
גילוי ואבחון
ניטור רעידות
יחס 2X/1X במגמה
- יחס צג של משרעת × 2 ל- משרעת × 1
- מכונות רגילות: 2×/1× < 0.2-0.3
- סדק חשוד: 2×/1× > 0.5 וגדל
- סדק מאושר: 2×/1× מתקרב או עולה על 1.0
- חירום: 2×/1× > 2.0, מומלץ כיבוי מיידי
בדיקות חולפות
- עלילות בודה במהלך האתחול/התנתקות
- רוטור סדוק מראה התנהגות חריגה כפולה
- ייתכן שיראו שני שיאים בחצי מכל אחד מהירות קריטית
- שינויי פאזה שונים מתגובת חוסר איזון רגילה
בדיקה לא הרסנית
- בדיקת חלקיקים מגנטיים (MPI): מזהה סדקים על פני השטח וסמוך לפני השטח
- חומר חודר צבע: זיהוי חזותי של סדקים שובר פני השטח
- בדיקה אולטרסאונד (UT): מזהה סדקים פנימיים
- זרם מערבולת: גילוי סדקים על פני השטח ללא מגע
- רדיוגרפיה: גילוי סדקים פנימיים ברכיבים קריטיים
תגובת חירום
עם גילוי חשד לסדק
- הגברת הניטור: מחודשי ליומי או רציף
- הפחתת חומרת התפעול: הנמיכו את המהירות או העומס במידת האפשר
- תכנן בדיקה מיידית: לתאם בדיקת NDT בהקדם האפשרי
- היערכות לכיבוי: הזמנת גל חלופי, תכנון נהלי תיקון
- הערכת סיכונים: חישוב זמן עד לכישלון פוטנציאלי בהתבסס על קצב צמיחה
אם אושר סדק
- כיבוי מיידי: אלא אם כן הערכת הסיכונים מראה המשך פעולה בטוח לתקופה מוגדרת
- אין הפעלה מחדש: עד להחלפת או תיקון הציר
- החלפת פיר: הפתרון האמין ביותר
- ניתוח גורם שורש: קבע מדוע נוצר סדק כדי למנוע הישנות
אסטרטגיות מניעה
לְעַצֵב
- לבטל או למזער ריכוזי לחץ
- השתמש ברדיוסי פילה נדיבים (R > 0.1 × קוטר)
- הימנעו מחילות מפתח במידת האפשר; השתמשו בחיבורי התערבות
- בחירת חומרים נכונה וטיפול בחום
- טיפולי שטח (הברקת ירי, ניטרידינג) לשיפור עמידות לעייפות
מִבצָע
- לשמור על טוב איכות האיזון (למזער את מאמץ הכיפוף המחזורי)
- Precision מַעֲרָך (להפחית מומנט כיפוף)
- הימנעו מפעולה במהירויות קריטיות
- מניעת אירועי מהירות יתר
- שליטה בלחצים תרמיים באמצעות חימום/קירור נאותים
תַחזוּקָה
- ניטור רעידות קבוע עם מגמות כפולות
- בדיקת NDT תקופתית (שנתית או לפי הערכת סיכונים)
- מניעת קורוזיה (מגן מפני תחילת היווצרות גורים)
- שמירה על רטט נמוך (מפחית לחץ מחזורי)
רוטורים סדוקים מייצגים את אחד ממצבי הכשל הקריטיים ביותר במכונות מסתובבות. השילוב של ניטור רעידות (זיהוי גידול חתימה אופייני של פי 2) ובדיקה תקופתית לא הרסנית מספקים הגנה חיונית, המאפשרת גילוי לפני כשל קטסטרופלי ומאפשרת החלפת ציר מתוכננת המונעת נזק משני נרחב וסכנות בטיחות.