Razumijevanje trenja u rotirajućim strojevima
Definicija: Što je trljanje?
Trljanje je kontakt trenja i relativno klizno gibanje između rotirajućih i nepokretnih komponenti u strojevima. Ovaj pojam naglašava aspekt kontinuiranog trenja kontakt rotora i statora, razlikujući ga od laganog povremenog kontakta ili udaraca. Trljanje stvara sile trenja, proizvodi značajnu toplinu kroz rad trenja i stvara prepoznatljive vibracija obrasce karakterizirane povratnim vrtlogom, subsinkronim komponentama i toplinskim efektima.
Izraz “trljanje” često se koristi naizmjenično s “trljanjem rotora”, iako trljanje ponekad naglašava trenje i toplinske aspekte kontakta, dok trljanje rotora može uključivati sve oblike kontakta, uključujući lagano struganje ili udarce.
Mehanika trenja trljanja
Coulombov model trenja
Trljanje slijedi principe suhog trenja (Coulombovo trenje):
- Sila trenja: F = µ × N, gdje je µ koeficijent trenja, a N normalna sila
- Smjer: Uvijek se protivi relativnom kretanju između površina
- Tipični koeficijenti: Čelik na čeliku µ ≈ 0,3-0,5; čelik na materijalu brtve µ ≈ 0,2-0,4
- Generiranje topline: Sav rad trenja pretvara se u toplinu
Tangencijalne i normalne sile
Tijekom trljanja:
- Normalna sila: Radijalno pritiska rotor prema unutra
- Sila trenja: Djeluje tangencijalno, suprotno rotaciji
- Rezultantna sila: Kombinacija teži usporavanju rotora i njegovom skrećanju unatrag
- Povećanje okretnog momenta: Trenje rasipa snagu, povećavajući potreban okretni moment pogona
Karakteristični obrasci vibracija
Povratni vrtlog
Najizrazitija značajka trljanja je povratno (inverzno) vrtloženje:
- Sila trenja stvara tangencijalnu komponentu koja pokreće povratno orbitalno gibanje
- Vratilo orbita okreće se suprotno od smjera rotacije osovine
- Frekvencija obično subsinkrona (manje od 1× brzine)
- Uobičajene frekvencije: 0,5×, 0,33×, 0,25× (djelomični redovi)
- Oblik orbite često nepravilan ili iskrivljen
Karakteristike spektra
- Subsinkroni vrhovi: Višestruki vrhovi ispod 1×, često na frakcijskim harmonicima
- Sinkrona komponenta: 1× se može povećati zbog sila trenja
- Viši harmonici: 2×, 3×, 4× od nelinearnog trenja
- Šum širokopojasnog interneta: Povišena razina šuma u cijelom spektru
- Nestabilan spektar: Vrhovi se pojavljuju, nestaju ili mijenjaju frekvenciju
Značajke vremenskog valnog oblika
- Impulzivni događaji ili skokovi kada se kontakt inicira
- Odrezivanje ili spljoštavanje pri vršnim otklonima
- Nepravilan, nesinusoidni valni oblik
- Prisutni su obrasci otkucaja s više frekvencija
Toplinski učinci trljanja
Stvaranje topline
Trenje pretvara mehaničku energiju u toplinu:
- Stopa: Rasipana snaga = Sila trenja × Brzina klizanja
- Magnituda: Lagano trljanje: 10-100 vata; jako trljanje: kilovati
- Koncentracija: Toplina koncentrirana na maloj kontaktnoj površini
- Porast temperature: Lokalne temperature mogu u teškim slučajevima prijeći 500°C
Razvoj termalnog luka
Povratna petlja topline i vibracija:
- Početno trljanje stvara toplinu na jednoj strani osovine
- Asimetrično grijanje stvara termalni luk
- Termalni luk povećava otklon osovine
- Povećani otklon uzrokuje jače trenje
- Više trljanja stvara više topline
- Pozitivne povratne informacije mogu dovesti do brzog neuspjeha
Sekundarni toplinski učinci
- Grijanje ležaja: Toplina se provodi kroz osovinu do ležajeva
- Degradacija ulja: Prekomjerne temperature razgrađuju mazivo
- Materijalne promjene: Fazne transformacije ili metalurške promjene u zonama pod utjecajem topline
- Toplinski stres: Može izazvati pukotine u termički napregnutim područjima
Metode detekcije
Praćenje vibracija
- Subsinkroni alarmi: Upozorenje na vrhove pri brzini trčanja od 0,3-0,5×
- Praćenje orbite: Automatizirana analiza orbite koja otkriva povratni vrtlog
- Spektralne promjene: Algoritmi za detekciju iznenadne pojave više harmonika
- Odrezivanje valnog oblika: Detekcija nesinusoidnog izobličenja
Praćenje temperature
- Senzori temperature ležajeva s alarmima s brzim porastom
- Infracrveno praćenje temperature izloženih dijelova osovine
- Praćenje temperaturne razlike (gornji i donji ležaj)
- Alarmi za brzinu promjene (npr. > 5°C/minuta)
Dodatni pokazatelji
- Povećanje okretnog momenta: Potrošnja energije raste zbog trenja
- Fluktuacija brzine: Male promjene brzine zbog promjenjivog momenta trenja
- Akustična emisija: Visokofrekventni zvuk iz kontakta
- Vizualni pregled: Ostaci habanja, promjena boje, vidljiva oštećenja
Radnje odgovora
Neposredne akcije
- Smanjite ozbiljnost: Smanjite brzinu ili opterećenje ako je sigurno
- Pažljivo pratite: Kontinuirano promatranje vibracija i temperature
- Pripremite se za gašenje: Pripremite hitno isključivanje
- Zaustavljanje u nuždi: Ako vibracije ili temperatura rastu
- Dopusti hlađenje: Upravljajte okretnim mehanizmom ili omogućite prirodno hlađenje prije pregleda
Istraga
- Pregledajte ima li fizičkih tragova kontakta
- Izmjerite razmake na sumnjivim mjestima trljanja
- Provjerite termalni luk ili trajni luk osovine
- Utvrdite uzrok (prekomjerne vibracije, nedovoljan razmak itd.)
Korektivne mjere
- Povećanje razmaka: Strojno uklonite oštećena mjesta ili zamijenite komponente
- Rješavanje temeljnog uzroka: Balansiranje rotora, ispravljanje poravnanja, rješavanje problema s ležajevima
- Zamijenite oštećene dijelove: Brtve, komponente ležajeva, dijelovi osovina prema potrebi
- Provjerite odobrenja: Prije ponovnog pokretanja provjerite odgovarajuće razmake na svim lokacijama
Trenje je jedan od najozbiljnijih kvarova povezanih s vibracijama u rotirajućim strojevima. Njegov potencijal za brzu eskalaciju putem toplinske povratne sprege zahtijeva trenutno prepoznavanje, brzu reakciju i temeljitu korekciju kako bi se spriječili katastrofalni kvarovi u kritičnoj opremi.
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 