מהי רעידות פיתול? סיבות והשפעות • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" עבור ריסוק דינמי, מאווררים, מקדחים, מקדחים על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים רוטורים מהי רעידות פיתול? סיבות והשפעות • מאזן נייד, מנתח רעידות "Balanset" עבור ריסוק דינמי, מאווררים, מקדחים, מקדחים על קומביינים, פירים, צנטריפוגות, טורבינות ורבים אחרים רוטורים

מהי רעידות פיתול? סיבות והשפעות

פורסם על ידי admin ב-

הבנת ויברציות פיתול במכונות מסתובבות

הגדרה: מהי רטט פיתולי?

רטט פיתולי היא התנודה הזוויתית של ציר מסתובב סביב ציר הסיבוב שלו - למעשה תנועה של פיתול והתרה שבה חלקים שונים של הציר מסתובבים במהירויות שונות במקצת בכל רגע נתון. בניגוד ל רטט רוחבי (תנועה מצד לצד) או רטט צירי (תנועה קדימה ואחורה), רטט פיתולי אינו כרוך בתזוזה ליניארית; במקום זאת, הציר חווה תאוצה זוויתית חיובית ושלילית לסירוגין.

בעוד שלתנודות פיתול יש בדרך כלל אמפליטודות קטנות בהרבה מאשר תנודות צידיות, ולעתים קרובות קשה לזהות אותן, הן יכולות ליצור מאמצים מתחלפים עצומים בגירים, במצמדים ובגלגלי שיניים, מה שעלול להוביל לכשלים קטסטרופליים של עייפות ללא אזהרה.

מנגנון פיזי

כיצד מתרחשת רטט פיתולי

ניתן להמחיש ויברציה פיתולית באופן הבא:

  • דמיינו ציר ארוך המחבר מנוע לעומס מונע
  • הציר פועל כמו קפיץ פיתולי, אוגר ומשחרר אנרגיה בזמן סיבובו
  • כאשר הוא מופרע על ידי מומנטים משתנים, הציר מתנדנד, כאשר חלקים מסתובבים מהר יותר ואט יותר מהמהירות הממוצעת.
  • תנודות אלו יכולות להצטבר אם תדר העירור תואם לתדר הטבעי הפיתולי

תדרים טבעיים פיתוליים

לכל מערכת פיר יש תדרים טבעיים פיתוליים הנקבעים על ידי:

  • קשיחות פיתול פיר: תלוי בקוטר הפיר, אורך ומודול הגזירה של החומר
  • אינרציה של המערכת: מומנטי אינרציה של רכיבים מסתובבים מחוברים (רוטור מנוע, מצמדים, גלגלי שיניים, עומסים)
  • מצבים מרובים: למערכות מורכבות יש מספר תדרים טבעיים פיתוליים
  • אפקטים של צימוד: צימודים גמישים מוסיפים גמישות פיתולית, ומורידים תדרים טבעיים

גורמים עיקריים לתנודות פיתול

1. מומנט משתנה ממנועים בו זמנית

המקור הנפוץ ביותר ביישומים רבים:

  • מנועי דיזל ובנזין: אירועי בעירה יוצרים מומנט פועם
  • פקודת ירי: יוצר הרמוניות של מהירות המנוע
  • ספירת צילינדרים: פחות צילינדרים מייצרים יותר וריאציה במומנט
  • סיכון תהודה: מהירות הפעולה של המנוע עשויה לחפוף למהירויות קריטיות של פיתול

2. כוחות רשת הילוכים

מערכות גלגלי שיניים מייצרות עירור פיתולי:

  • תדירות רשת ההילוכים (מספר שיניים × סל"ד) יוצרת מומנט תנודה
  • שגיאות במרווח שיניים ואי דיוקים בפרופיל תורמים לכך
  • שינוי כיוון של ההילוכים עלול לגרום לעומס פגיעות
  • שלבי הילוכים מרובים יוצרים מערכות פיתול מורכבות

3. בעיות במנוע חשמלי

מנועים חשמליים יכולים לייצר הפרעות פיתול:

  • תדירות מעבר מוט: אינטראקציה בין הרוטור לסטטור יוצרת מומנט פועם
  • מוטות רוטור שבורים: יוצר פולסי מומנט בתדר החלקה
  • כונני תדר משתנים (VFDs): מיתוג PWM יכול לעורר מצבי פיתול
  • התחלת תהליכים חולפים: תנודות מומנט גדולות במהלך הפעלת המנוע

4. שינויי עומס תהליך

עומס משתנה על ציוד מונע:

  • אירועי נחשול מדחס
  • קוויטציה במשאבה יוצרת קפיצות מומנט
  • עומסים מחזוריים במכונות ריסוק, טחנות ומכבשים
  • כוחות מעבר להבים במאווררים ובטורבינות

5. בעיות צימוד והינע

  • מצמדים שחוקים או פגומים עם משחק או חופש פעולה
  • מפרקים אוניברסליים הפועלים בזוויות ויוצרים עירור פיתולי כפול
  • החלקה ופטפוט של הנעת חגורה
  • פעולת פוליגרף הנעת שרשרת

אתגרי גילוי ומדידה

מדוע קשה לזהות רעידות פיתול

בניגוד לרעידות צידיות, רעידות פיתול מציבות אתגרי מדידה ייחודיים:

  • אין תזוזה רדיאלית: מדי תאוצה סטנדרטיים על בתי מיסב אינם מזהים תנועה פיתולית גרידא
  • אמפליטודות זוויתיות קטנות: אמפליטודות אופייניות הן שברי מעלה
  • ציוד מיוחד נדרש: דורש חיישני רטט פיתוליים או ניתוח מתוחכם
  • לעתים קרובות מתעלמים: לא כלול בתוכניות ניטור רעידות שגרתיות

שיטות מדידה

1. מדי מתח

  • מותקן בזווית של 45° לציר הציר למדידת מאמץ גזירה
  • דורש מערכת טלמטריה להעברת אות מהציר המסתובב
  • מדידה ישירה של מאמץ פיתולי
  • השיטה המדויקת ביותר אך מורכבת ויקרה

2. חיישני רטט פיתוליים בעלי שני גששים

  • שני חיישנים אופטיים או מגנטיים מודדים מהירות במיקומי פיר שונים
  • הפרש פאזה בין אותות מצביע על רטט פיתולי
  • מדידה ללא מגע
  • ניתן להתקנה זמנית או קבועה

3. מדי ויברציה פיתוליים בלייזר

  • מדידה אופטית של שינויי מהירות זוויתית של הציר
  • ללא מגע, אין צורך בהכנת פיר
  • יקר אך עוצמתי לפתרון בעיות

4. אינדיקטורים עקיפים

  • ניתוח חתימת זרם מנוע (MCSA) יכול לחשוף בעיות פיתול
  • דפוסי שחיקה של צימודים ושיני גלגל שיניים
  • מיקומי סדקי עייפות פיר וכיווני
  • דפוסי רטט רוחביים חריגים שעשויים להיות קשורים לאופנים פיתוליים

השלכות ומנגנוני נזק

כשלים עקב עייפות

הסכנה העיקרית של רעידות פיתול:

  • כשלים בפיר: סדקי עייפות בדרך כלל בזווית של 45° לציר הפיר (מישורי מאמץ גזירה מקסימליים)
  • כשלים בצימוד: שחיקה של שיני צימוד גלגל שיניים, עייפות של רכיב גמיש
  • שבירת שן גלגל שיניים: מואץ על ידי תנודות פיתול
  • נזק למפתח ולפתח המפתח: שחיקה ובלאי כתוצאה ממומנט תנודתי

מאפייני כשלים פיתוליים

  • לעתים קרובות פתאומיים ואסוןיים ללא אזהרה
  • משטחי שבר בזווית של כ-45° לציר הפיר
  • סימני חוף על משטח השבר המעידים על התקדמות עייפות
  • עלול להתרחש גם כאשר רמות הרטט הצידיות מקובלות

בעיות ביצועים

  • בעיות בקרת מהירות בהנעות מדויקות
  • בלאי מוגזם בתיבות הילוכים ובמצמדים
  • רעש מרעישות גלגלי שיניים ופגיעות מצמד
  • חוסר יעילות העברת הכוח

ניתוח ומידול

ניתוח פיתול במהלך התכנון

תכנון נכון דורש ניתוח פיתול:

  • חישוב תדר טבעי: קבע את כל המהירויות הקריטיות של הפיתול
  • ניתוח תגובה כפויה: חיזוי אמפליטודות פיתול בתנאי הפעלה
  • דיאגרמת קמפבל: הצג תדרים טבעיים פיתוליים לעומת מהירות פעולה
  • ניתוח מתח: חשב מאמצי גזירה מתחלפים ברכיבים קריטיים
  • תחזית חיים של עייפות: הערכת אורך חיים של רכיבים תחת עומס פיתול

כלי תוכנה

תוכנה ייעודית מבצעת ניתוח פיתול:

  • מודלים מרובי-אינרציה של מסה מגושמת
  • ניתוח פיתול אלמנטים סופיים
  • סימולציה בתחום הזמן של אירועים חולפים
  • ניתוח הרמוני בתחום התדרים

שיטות הפחתה ובקרה

פתרונות עיצוב

  • שולי הפרדה: יש לוודא שתדרים טבעיים פיתוליים נמצאים במרחק של ±20% מתדרי עירור
  • שיכוך: לשלב בולמי פיתול (בולמי צמיגות, בולמי חיכוך)
  • מחברים גמישים: הוסף תאימות פיתולית כדי להוריד את התדרים הטבעיים מתחת לטווח העירור
  • כוונון מסה: הוסיפו גלגלי תנופה או שנו אינרציות כדי להזיז תדרים טבעיים
  • שינויי נוקשות: שינוי קוטר הציר או קשיחות הצימוד

פתרונות תפעוליים

  • הגבלות מהירות: הימנעו מפעולה רציפה במהירויות קריטיות של פיתול
  • תאוצה מהירה: לעבור במהירות מהירויות קריטיות במהלך ההפעלה
  • ניהול עומס: הימנעו מתנאים המעוררים מצבי פיתול
  • כוונון VFD: התאמת פרמטרי ההינע כדי למזער את עירור הפיתול

בחירת רכיבים

  • מצמדים בעלי ריסון גבוה: צימודים אלסטומריים או הידראוליים המפזרים אנרגיה פיתולית
  • בולמי פיתול: מכשירים מיוחדים להנעת מנועים הדדית
  • איכות הציוד: גלגלי שיניים מדויקים עם סבילות צמודות מפחיתים עירור
  • חומר פיר: חומרים בעלי חוזק עייפות גבוה עבור פירים בעלי פיתול קריטי

יישומים ותקנים בתעשייה

יישומים קריטיים

ניתוח פיתול חשוב במיוחד עבור:

  • הנעות מנוע גומלין: גנרטורים דיזל, מדחסים למנועי גז
  • צירי הנעה ארוכים: הנעה ימית, מפעלי גלגול
  • תיבות הילוכים בעלות הספק גבוה: טורבינות רוח, הנעות גלגלי שיניים תעשייתיים
  • כונני מהירות משתנים: יישומי מנוע VFD, מערכות סרוו
  • מערכות רב-גופיות: מערכת הנעה מורכבת עם מספר מכונות מחוברות

תקנים רלוונטיים

  • API 684: דינמיקת רוטור כולל נהלי ניתוח פיתול
  • API 617: דרישות פיתול של מדחס צנטריפוגלי
  • API 672: ניתוח פיתול של מדחס גומלין ארוז
  • תקן ISO 22266: רעידות פיתול של מכונות מסתובבות
  • VDI 2060: רעידות פיתול במערכות הנעה

קשר לסוגי רטט אחרים

בעוד שרטט סיבובי שונה מרעידות ציריות וציריות, הוא יכול להצטרף אליהן:

  • צימוד רוחבי-פיתולי: בגיאומטריות מסוימות, אופני פיתול וצידיות מקיימים אינטראקציה
  • רשת הילוכים: רעידות פיתול יוצרות עומסי שיניים משתנים שיכולים לעורר רעידות רוחביות
  • מפרקים אוניברסליים: חוסר יישור זוויתי מקשר קלט פיתולי לפלט צידי
  • אתגר אבחוני: חתימות רטט מורכבות עשויות להכיל תרומות מסוגי רטט מרובים

הבנה וניהול של רעידות פיתול חיוניים לפעולה אמינה של מערכות העברת כוח. למרות שהיא מקבלת פחות תשומת לב מאשר רעידות רוחביות בניטור שגרתי, ניתוח רעידות פיתול הוא קריטי במהלך תכנון ופתרון בעיות של מערכות הנעה בעלות הספק גבוה או מדויקות, שבהן כשלים פיתוליים עלולים להיות בעלי השלכות קטסטרופליות.

← חזרה לאינדקס הראשי

קטגוריות:
וואטסאפ