Razumijevanje torzijske analize

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je torzijska analiza?

Torzijska analiza je mjerenje, evaluacija i modeliranje torzijske vibracije—uvijajuće oscilacije oko osi vratila — u pogonskim sklopovima rotirajućih strojeva. Za razliku od bočne vibracije (savijanje) koje se lako mjeri standardnim accelerometers, torzijske vibracije zahtijevaju specijalizirane tehnike mjerenja (mjerače naprezanja, dvostruke tahometre, lasersku vibrometriju) i analizu za otkrivanje kutnih oscilacija, određivanje torzijskih vlastitih frekvencija i procjenu rizika od zamora u osovinama, spojnicama i zupčanicima.

Torzijska analiza je ključna za pogone klipnih motora, dugačkih pogonskih osovina, mjenjača velike snage i primjena VFD motora gdje torzijske vibracije mogu uzrokovati katastrofalne kvarove osovina ili spojnica unatoč prihvatljivim razinama bočnih vibracija. To je specijalizirana, ali bitna dijagnostička sposobnost za sprječavanje iznenadnih, neočekivanih kvarova u sustavima prijenosa snage.

Zašto je potrebna torzijska analiza

Torzijske i bočne vibracije

• Bočno: Savijanje, kretanje s jedne strane na drugu, mjereno standardnim akcelerometrima
• Torzijsko: Okretanje oko osi, bez bočnog pomaka, nevidljivo standardnim senzorima
• Neovisnost: Može imati jaku torziju s niskim lateralnim (i obrnuto)
• Damage: Torzijsko djelovanje može uzrokovati kvarove osovine/spojnice bez upozorenja na temelju bočnih mjerenja.

Načini kvara

• Lomovi osovine uzrokovani zamorom (obično 45° u odnosu na os)
• Kvar spojnih elemenata (zubi zupčanika, fleksibilni elementi)
• Lom zuba zupčanika zbog oscilirajućih opterećenja
• Oštećenje ključa i utora za ključ uslijed trenja

Tehnike mjerenja

1. Metoda mjerenja naprezanja

Izravno mjerenje torzijskog naprezanja:

• Mjerači naprezanja spojeni pod kutom od 45° u odnosu na os osovine (maksimalna orijentacija naprezanja smicanja)
• Mjeri smični napon od uvijanja
• Za rotirajuće osovine potrebni su klizni prstenovi ili bežična telemetrija
• Najtočniji, ali složeniji i skuplji
• Primarna upotreba u istraživanju i razvoju

2. Metoda dvostrukog tahometra

• Dva optička senzora na različitim mjestima osovine
• Mjerenje fazne razlike između lokacija
• Fazna razlika = kutno uvijanje = torzijska vibracija
• Beskontaktno i praktično
• Ograničeno na niskofrekventno torzijsku (< 100 Hz obično)

3. Laserski torzijski vibrometar

• Specijalizirani laserski Doppler sustav
• Mjeri fluktuacije kutne brzine
• Beskontaktno
• Široki frekvencijski raspon
• Skupo, ali moćno

4. Analiza struje motora

• Torzijske vibracije stvaraju fluktuacije struje
• Analizirajte spektar struje motora
• Neizravno, ali neinvazivno
• Koristan alat za probir

Analitička torzijska analiza

Matematičko modeliranje

• Torzijski model pogonskog sklopa s koncentriranom masom
• Izračunajte torzijske prirodne frekvencije
• Predvidite odgovor na izvore pobude
• Odredite kritične brzine i rezonancije

Izvori pobude

• Klipni motori: Impulsi paljenja stvaraju torzijsko uzbuđenje
• Mreža zupčanika: Zahvat zuba stvara oscilirajući moment
• VFD-ovi: PWM harmonici preklopne frekvencije
• Električni: Frekvencije prolaska polova i klizanja motora

Campbellov dijagram za torzijski

• Prikaz torzijskih prirodnih frekvencija u odnosu na brzinu
• Prekrivanje linija pobude
• Odredite kritične brzine torzije (točke interferencije)
• Odabir brzine rada vodiča

Kritične aplikacije

Pogoni klipnih motora

• Dizel generatori
• Kompresori plinskih motora
• Brodski pogon
• Velike pulsacije momenta zahtijevaju analizu

Duga pogonska vratila

• Pogoni valjaonica
• Brodska propelerska vratila
• Pogoni stroja za papir
• Duljina stvara nisku torzijsku krutost

Mjenjači velike snage

• Mjenjači vjetroturbina
• Industrijski reduktori > 1000 KS
• Pobuda torzijskih modova u zahvatu zupčanika

VFD motorni sustavi

• Pogoni s promjenjivom frekvencijom stvaraju torzijsko uzbuđenje
• PWM harmonici mogu pobuditi torzijske rezonancije
• Sve veća zabrinutost zbog širenja VFD-a

Rezultati analize

Torzijske prirodne frekvencije

• Identificirati mjerenjem ili izračunom
• Usporedite s frekvencijama pobude
• Provjerite odgovarajuću udaljenost

Razina stresa

• Izračunajte naizmjenično naprezanje smicanja iz izmjerenih vibracija
• Usporedite s granicama izdržljivosti materijala
• Procijenite potrošnju energije pri zamoru
• Utvrdite jesu li naprezanja prihvatljiva

Prigušenje

• Mjerenje iz odziva pri torzijskim rezonancijama
• Obično vrlo nisko (< 1% kritičnog)
• Nisko prigušenje znači oštre rezonancije

Strategije ublažavanja

Razdvajanje frekvencija

• Osigurajte da su torzijske prirodne frekvencije odvojene od frekvencija pobude
• Promjena promjera, duljine ili krutosti osovine
• Izmijenite inercije (dodajte zamašnjak)

Dodavanje prigušenja

• Torzijski amortizeri (viskozni ili frikcioni)
• Spojnice s visokim prigušenjem
• Smanjuje pojačanje rezonancije

Promjene radne brzine

• Izbjegavajte kontinuirani rad pri kritičnim torzijskim brzinama
• Ograniči raspone brzina
• Podešavanje VFD-a za minimiziranje pobuđivanja

Torzijska analiza je specijalizirana disciplina vibracija koja se bavi oscilacijama uvijanja koje mogu uzrokovati katastrofalne kvarove nevidljive standardnom praćenju bočnih vibracija. Iako zahtijeva specijalizirane tehnike mjerenja i analize, torzijska analiza je ključna za pogone klipnih motora, duga vratila, mjenjače velike snage i VFD sustave gdje torzijske vibracije predstavljaju značajne rizike za pouzdanost i sigurnost.

---

← Natrag na glavni indeks