הבנת סדקי פיר במכונות מסתובבות
הגדרה: מהו סדק פיר?
א סדק פיר הוא שבר או אי רציפות בציר מסתובב המתפתח כתוצאה מעייפות, ריכוז מאמץ או פגמים בחומר. סדקים מתחילים בדרך כלל על פני השטח ומתפשטים פנימה בניצב לכיוון מאמץ המתיחה המרבי. במכונות מסתובבות, סדקים בציר מסוכנים ביותר משום שהם יכולים להתפתח מפגם קטן ובלתי ניתן לגילוי לשבר מוחלט בציר תוך שעות או ימים, מה שעלול לגרום לכשל קטסטרופלי בציוד.
סדקי פיר יוצרים ייחודיים רֶטֶט חתימות, ובמיוחד רכיב אופייני של פי 2 (פעמיים בכל סיבוב) המופיע ככל שהסדק מתפתח. גילוי מוקדם באמצעות vibration analysis חיוני למניעת כשל מוחלט של הציר וסכנות בטיחות נלוות.
גורמים נפוצים לסדקים בפיר
1. עייפות כתוצאה ממצבי לחץ מחזוריים
הסיבה הנפוצה ביותר, במיוחד במכונות מסתובבות:
- עייפות כיפוף: ציר מסתובב עם נוקשות או עומסים לא אחידים יוצר מאמץ כיפוף מחזורי
- עייפות פיתולית: מומנט תנודתי בצירי העברת כוח
- עייפות במחזור גבוה: מיליוני מחזורי לחץ מצטברים במהלך שנות פעילות
- ריכוז מתח: חריצי מפתח, חורים, פילטים ואי-רציפות גיאומטרית מרכזים מאמץ
2. תנאי הפעלה
- מוּפרָז לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל: כוחות צנטריפוגליים גבוהים יוצרים מאמץ כיפוף
- חוסר יישור: מומנטים של כיפוף כתוצאה מחוסר יישור מאיצים עייפות
- פעולת תהודה: פועל בסביבה או בסמוך לה מהירויות קריטיות יוצר סטיות גבוהות
- לְהַעֲמִיס יוֹתֵר מִדַי: פעולה מעבר למגבלות התכנון
- מתח תרמי: מחזורי חימום/קירור מהירים או גרדיאנטים תרמיים
3. פגמי חומר וייצור
- תכולת חומרים: סיגים, חללים או חומר זר בחומר הפיר
- טיפול בחום לא נכון: התקשות או הרפיה לא מספקים
- פגמי עיבוד שבבי: סימני כלים, חריצים או שריטות היוצרים מתח גבוה
- קורוזיה בורות: קורוזיה על פני השטח היוצרת אתרי התחלת סדקים
- חריצים: בממשקי לחיצה או חריצי מפתח
4. אירועים תפעוליים
- אירועי מהירות יתר: מהירות יתר מקרית או מקרית היוצרת עומסים גבוהים
- שפשוף חמור: מגע שיוצר חום וריכוז מאמץ מקומי
- טעינת פגיעה: עומסים פתאומיים כתוצאה מהפרעות בתהליך או זעזועים מכניים
- תיקונים קודמים: ריתוך או עיבוד שבבי היוצרים מאמצים שיוריים
תסמיני רטט של פיר סדוק
הרכיב האופייני 2×
חתימת הרטט המובהקת של ציר סדוק היא בולטת 2× (הרמוניה שנייה) רְכִיב:
מדוע מתפתחת רטט כפול
- סדק נפתח ונסגר פעמיים בכל סיבוב כאשר הציר מסתובב
- כאשר הסדק נמצא בדחיסה (בתחתית הסיבוב), הנוקשות גבוהה יותר
- כאשר הסדק נמצא במתיחה (בחלק העליון של הסיבוב), הסדק נפתח, הנוקשות נמוכה יותר
- שינוי קשיחות זה, פעמיים לכל סיבוב, יוצר כפייה כפולה
- אמפליטודה כפולה עולה ככל שהסדק מתפשט ואסימטריית הנוקשות גדלה
מחווני רטט נוספים
- 1× שינויים: עלייה הדרגתית ברעידות של ×1 כתוצאה מקשיחות משתנה וקשת שיורית
- הרמוניות גבוהות יותר: 3×, 4× עשויים להופיע ככל שחומרת הסדק עולה
- הזזות פאזה: שינויי זווית פאזה במהלך הפעלה/התחלת תנועה או במהירויות שונות
- התנהגות תלוית מהירות: רטט עשוי להשתנות באופן לא ליניארי עם המהירות
- רגישות לטמפרטורה: רעידות עשויות להיות קשורות לסדק פתיחה/סגירה של התפשטות תרמית
מאפייני הפעלה/התיישנות
- רכיב 2× מציג התנהגות חריגה במהלך שינויים חולפים
- עשוי להראות שני שיאים ב עלילת בודה (במחצית מכל מהירות קריטית)
- שינויי פאזה של רכיב 1× עשויים להיות שונים מתגובת חוסר איזון רגילה
שיטות גילוי
ניטור רעידות
ניתוח מגמות
- ניטור יחס 2X/1X לאורך זמן
- עלייה הדרגתית במשרעת פי 2 היא סימן אזהרה
- יחס 2X/1X > 0.5 מצדיק חקירה
- שינויים פתאומיים בדפוס הרטט חשודים
ניתוח ספקטרלי
- קָבוּעַ FFT ניתוח המציג הרמוניות
- השווה את הספקטרום הבסיסי הנוכחי להיסטורי
- שימו לב להופעה או צמיחה של שיא של פי 2
ניתוח חולף
- חלקות מפל במהלך האתחול/התנתקות
- דיאגרמות בוד המציגות אמפליטודה ופאזה לעומת מהירות
- התנהגות חריגה במעברים במהירות קריטית
שיטות ללא רטט
1. בדיקת חלקיקים מגנטיים (MPI)
- מזהה סדקים על פני השטח וסמוך לפני השטח
- דורש משטח פיר נגיש
- אמינות גבוהה לגילוי סדקים
- חלק מבדיקות תחזוקה שוטפות
2. בדיקה אולטרסאונד (UT)
- מזהה סדקים פנימיים ומשטחיים
- יכול למצוא סדקים לפני שהם יוצרים תסמיני רטט
- דורש ציוד מיוחד וכוח אדם מיומן
- מומלץ עבור פירים קריטיים
3. בדיקת חדירת צבע
- שיטה פשוטה לגילוי סדקים על פני השטח
- דורש ניקוי והכנת משטח
- שימושי עבור אזורים נגישים במהלך הפסקות חשמל
4. בדיקת זרמי מערבולת
- גילוי סדקים במשטח ללא מגע
- טוב לבדיקה אוטומטית
- יעיל על חומרים לא מגנטיים ומגנטיים
תגובה ופעולות מתקנות
פעולות מיידיות עם גילוי
- הגברת תדירות הניטור: מחודשי לשבועי או יומי
- הפחתת חומרת התפעול: הנמיכו את המהירות או העומס במידת האפשר
- סגירת תוכנית: לתאם תיקון או החלפה בהזדמנות הבטוחה המוקדמת ביותר
- בצע ניסוי אובייקטיבי (NDE): אישור נוכחות הסדק והערכת חומרתו
- הערכת סיכונים: קבע האם המשך הפעילות בטוח
פתרונות לטווח ארוך
- החלפת פיר: הפתרון האמין ביותר לסדקים מאומתים
- תיקון (מקרים מוגבלים): ניתן להסיר חלק מהסדקים באמצעות עיבוד שבבי ובנייה בריתוך (דורש הערכה של מומחה)
- ניתוח גורם שורש: זהה מדוע נוצר סדק כדי למנוע הישנות
- שינויי עיצוב: טיפול בריכוזי מתח, שיפור בחירת חומרים, שינוי תנאי הפעלה
אסטרטגיות מניעה
שלב התכנון
- לחסל פינות חדות וריכוזי מתח
- השתמש ברדיוס פילה נדיבים בשינויי קוטר
- ציינו חומרים מתאימים לרמות הלחץ והסביבה
- בצע ניתוח מאמץ אלמנטים סופיים
- יש לבצע טיפולי שטח (הברקת ירי, ניטרידינג) כדי לשפר את עמידות העייפות
שלב תפעולי
- לשמור על טוב איכות האיזון כדי למזער את מאמץ הכיפוף המחזורי
- ודא יישור מדויק
- הימנעו מפעולה במהירויות קריטיות
- מניעת אירועי מהירות יתר
- שליטה בלחצים תרמיים באמצעות חימום/קירור נאותים
שלב התחזוקה
- בדיקות תקופתיות באמצעות שיטות NDE מתאימות
- תוכניות מגמות רטט לזיהוי תסמינים מוקדמים
- איזון תקופתי למזעור מאמצי עייפות
- מניעת קורוזיה ותחזוקת ציפויים
סדקים בציר מייצגים את אחד הכשלים הפוטנציאליים החמורים ביותר במכונות מסתובבות. השילוב של ניטור רעידות (לזיהוי חתימות אופייניות של 2×) ובדיקה תקופתית לא הרסנית מספק את האסטרטגיה הטובה ביותר לגילוי מוקדם של סדקים, ומאפשר תחזוקה מתוכננת לפני התרחשות כשל קטסטרופלי.
קטגוריות:
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 