კემპბელის დიაგრამების გაგება როტორის დინამიკაში

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

განმარტება: რა არის კემპბელის დიაგრამა?

ა კემპბელის დიაგრამა (ასევე ცნობილია, როგორც ბრუნვის სიჩქარის რუკა ან ინტერფერენციის დიაგრამა) არის გრაფიკული წარმოდგენა, რომელიც გამოიყენება როტორის დინამიკა რომელიც სისტემის ნახაზებს ასახავს ბუნებრივი სიხშირეები ბრუნვის სიჩქარის წინააღმდეგ. დიაგრამა არის მნიშვნელოვანი ინსტრუმენტი იდენტიფიცირებისთვის კრიტიკული სიჩქარეები— მუშაობის სიჩქარე, რომლითაც რეზონანსი შეიძლება მოხდეს — და იმის შესაფასებლად, არსებობს თუ არა საკმარისი გამყოფი ზღვრები სამუშაო სიჩქარეებსა და ამ კრიტიკულ პირობებს შორის.

უილფრედ კემპბელის სახელობის დიაგრამას სახელი ეწოდა, რომელმაც 1920-იან წლებში შეიმუშავა კონცეფცია თვითმფრინავის ძრავის ვიბრაციების ანალიზისთვის. კემპბელის დიაგრამა შეუცვლელი გახდა ყველა ტიპის მაღალსიჩქარიანი მბრუნავი მექანიზმის დიზაინისა და ანალიზისთვის, ტურბინებიდან და კომპრესორებიდან დაწყებული ელექტროძრავებითა და ჩარხების შპინდელებით დამთავრებული.

კემპბელის დიაგრამის სტრუქტურა და კომპონენტები

კემპბელის დიაგრამა შედგება რამდენიმე ძირითადი ელემენტისგან, რომლებიც ერთად იძლევიან როტორის სისტემის დინამიური ქცევის სრულ სურათს:

ცულები

• ჰორიზონტალური ღერძი (X-ღერძი): ბრუნვის სიჩქარე, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიხატება RPM-ში (წუთში ბრუნვის რაოდენობა) ან Hz-ში (ჰერცი)
• ვერტიკალური ღერძი (Y-ღერძი): სიხშირე, როგორც წესი, Hz-ში ან CPM-ში (ციკლები წუთში), რომელიც წარმოადგენს სისტემის ბუნებრივ სიხშირეებს

ბუნებრივი სიხშირის მრუდები

დიაგრამაზე გამოსახულია მრუდი ან სწორი ხაზები, რომლებიც წარმოადგენენ, თუ როგორ იცვლება როტორის სისტემის თითოეული ბუნებრივი სიხშირე ბრუნვის სიჩქარესთან ერთად. სისტემების უმეტესობისთვის:

• წინ ბრუნვის რეჟიმები: ბუნებრივი სიხშირეები, რომლებიც სიჩქარესთან ერთად იზრდება გიროსკოპიული გამკვრივების ეფექტების გამო
• უკუქცევითი ბრუნვის რეჟიმები: ბუნებრივი სიხშირეები, რომლებიც სიჩქარესთან ერთად მცირდება (ნაკლებად გავრცელებული, უფრო გავრცელებულია გარკვეული ტიპის საკისრებში)
• თითოეული რეჟიმი (პირველი მოხრა, მეორე მოხრა და ა.შ.) წარმოდგენილია ცალკეული მრუდით.

აგზნების ხაზები

დიაგრამაზე გადაფარებული დიაგონალური სწორი ხაზები წარმოადგენს პოტენციურ აგზნების წყაროებს:

• 1X ხაზი: გადის საწყის წერტილში 45°-ზე (როდესაც ღერძებს ერთი და იგივე მასშტაბი აქვთ), რაც წარმოადგენს სინქრონულ აგზნებას დისბალანსი
• 2X ხაზი: ბრუნზე ორჯერ აღგზნების წარმოდგენა (საწყისიდან არასწორი განლაგება ან სხვა წყაროები)
• სხვა მრავლობითები: 3X, 4X და ა.შ., უფრო მაღალი ჰარმონიული აგზნებისთვის
• სუბსინქრონული ხაზები: ნავთობის მორევისგან გამოწვეული ფენომენებისთვის, წილადური ჯერადები, როგორიცაა 0.5X

გადაკვეთის წერტილები (კრიტიკული სიჩქარეები)

სადაც აგზნების ხაზი კვეთს ბუნებრივი სიხშირის მრუდს, ა. კრიტიკული სიჩქარე არსებობს. ამ სიჩქარით, აგზნების სიხშირე ემთხვევა ბუნებრივ სიხშირეს, რაც იწვევს რეზონანსს და პოტენციურად საშიშ ვიბრაციის გაძლიერებას.

როგორ წავიკითხოთ და განვმარტოთ კემპბელის დიაგრამა

კრიტიკული სიჩქარის იდენტიფიცირება

კემპბელის დიაგრამის ძირითადი მიზანია კრიტიკული სიჩქარეების იდენტიფიცირება:

1. აგზნების ხაზებსა (1X, 2X და ა.შ.) და ბუნებრივი სიხშირის მრუდებს შორის გადაკვეთის წერტილების პოვნა
2. თითოეული გადაკვეთის ჰორიზონტალური კოორდინატი კრიტიკულ სიჩქარეს მიუთითებს
3. რაც უფრო მეტი გზაჯვარედინია, მით უფრო მეტი კრიტიკული სიჩქარეა სამუშაო დიაპაზონში.

განცალკევების ზღვრების შეფასება

უსაფრთხო ექსპლუატაცია მოითხოვს საკმარის “გამყოფ ზღვარს” სამუშაო სიჩქარეებსა და კრიტიკულ სიჩქარეებს შორის:

• ტიპიური მოთხოვნა: კრიტიკული სიჩქარეებიდან ±15%-დან ±30%-მდე დაშორება
• ოპერაციული სიჩქარის დიაპაზონი: დიაგრამაზე, როგორც წესი, მითითებულია ვერტიკალური ზოლის სახით
• მისაღები დიზაინი: სამუშაო დიაპაზონი არ უნდა ემთხვეოდეს კრიტიკული სიჩქარის ზონებს

რეჟიმის ფორმების გაგება

დიაგრამაზე სხვადასხვა მრუდი შეესაბამება ვიბრაციის სხვადასხვა რეჟიმს:

• პირველი რეჟიმი: როგორც წესი, ყველაზე დაბალი სიხშირის მრუდი, რომელიც წარმოადგენს მარტივ მოხრას (მაგალითად, ერთი კეხიანი ხტომის თოკი)
• მეორე რეჟიმი: უფრო მაღალი სიხშირის, S-მრუდის ფორმა კვანძის წერტილით
• უმაღლესი რეჟიმები: სულ უფრო რთული გადახრის ნიმუშები

კემპბელის დიაგრამის შექმნა

კემპბელის დიაგრამები გენერირდება გამოთვლითი ანალიზის ან ექსპერიმენტული ტესტირების გზით:

ანალიტიკური მიდგომა

1. მათემატიკური მოდელის შექმნა: როტორ-საკისარი-საყრდენი სისტემის სასრული ელემენტების მოდელის შექმნა
2. სიჩქარეზე დამოკიდებული ეფექტების ჩართვა: გაითვალისწინეთ გიროსკოპიული მომენტები, საკისრების სიხისტის ცვლილებები და სხვა სიჩქარეზე დამოკიდებული პარამეტრები
3. საკუთარი მნიშვნელობის ამოცანის ამოხსნა: გამოთვალეთ ბუნებრივი სიხშირეები მრავალი ბრუნვის სიჩქარით
4. ნაკვეთის შედეგები: გენერირება მრუდები, რომლებიც აჩვენებს, თუ როგორ იცვლება ბუნებრივი სიხშირეები სიჩქარესთან ერთად
5. დაამატეთ აღგზნების ხაზები: 1X, 2X და სხვა შესაბამისი აგზნების ხაზების გადაფარვა

ექსპერიმენტული მიდგომა

არსებული დანადგარების შემთხვევაში, კემპბელის დიაგრამების შექმნა შესაძლებელია ტესტის მონაცემებიდან:

• შესრულება გაშვების ან ნაპირდამცავი ტესტები უწყვეტი ჩაწერის დროს ვიბრაცია
• გენერირება ჩანჩქერის ნაკვეთი ვიბრაციის სპექტრის სიჩქარის მიმართ ჩვენება
• მონაცემებიდან ბუნებრივი სიხშირის პიკების ამოღება
• ექსპერიმენტული კემპბელის დიაგრამის შესაქმნელად, გამოსახეთ ამოღებული სიხშირეები სიჩქარის მიმართ.

გამოყენება მანქანების დიზაინსა და ანალიზში

დიზაინის ფაზის აპლიკაციები

• სიჩქარის დიაპაზონის შერჩევა: განსაზღვრეთ უსაფრთხო სამუშაო სიჩქარის დიაპაზონები, რომლებიც თავიდან აიცილებენ კრიტიკულ სიჩქარეებს
• საკისრების დიზაინი: საკისრების მდებარეობის, ტიპისა და სიმტკიცის ოპტიმიზაცია კრიტიკული სიჩქარის შესაბამისად განსათავსებლად
• ლილვის ზომები: ლილვის დიამეტრისა და სიგრძის რეგულირება კრიტიკული სიჩქარის სამუშაო დიაპაზონიდან გადასატანად
• დამხმარე სტრუქტურის დიზაინი: დარწმუნდით, რომ საძირკვლისა და კვარცხლბეკის სიმტკიცე არ ქმნის არასასურველ კრიტიკულ სიჩქარეს

აპლიკაციების პრობლემების მოგვარება

• რეზონანსული დიაგნოსტიკა: დაადგინეთ, მაღალი ვიბრაცია გამოწვეულია თუ არა კრიტიკულ სიჩქარესთან ახლოს მუშაობით
• სიჩქარის ცვლილების შეფასება: შეაფასეთ შემოთავაზებული სიჩქარის გაზრდის ან შემცირების გავლენა
• მოდიფიკაციის ანალიზი: მანქანა-დანადგარის მოდიფიკაციების ეფექტების პროგნოზირება (დამატებული მასა, სიხისტის ცვლილებები, საკისრების შეცვლა)

ოპერაციული ინსტრუქცია

• ჩართვის/გამორთვის პროცედურები: სიჩქარის დიაპაზონების სწრაფად განსაზღვრა კრიტიკული სიჩქარით გადაადგილების დროის მინიმიზაციის მიზნით
• ცვლადი სიჩქარის ოპერაცია: ცვლადი სიჩქარის ძრავებისთვის უსაფრთხო სიჩქარის დიაპაზონის განსაზღვრა
• სიჩქარის შეზღუდვები: დაადგინეთ აკრძალული სიჩქარის დიაპაზონები, სადაც თავიდან უნდა იქნას აცილებული მუშაობა

განსაკუთრებული მოსაზრებები და მოწინავე თემები

გიროსკოპიული ეფექტები

ამისთვის მოქნილი როტორები, გიროსკოპიული მომენტები იწვევს ბუნებრივი სიხშირეების დაყოფას წინ და უკან ბრუნვის რეჟიმებად. კემპბელის დიაგრამა ნათლად აჩვენებს ამ დაყოფას, სადაც წინ რეჟიმები, როგორც წესი, იზრდება, ხოლო უკან ბრუნვის რეჟიმები მცირდება სიჩქარის მატებასთან ერთად.

საკისრების ეფექტები

სხვადასხვა ტიპის საკისრები სხვადასხვაგვარად მოქმედებს კემპბელის დიაგრამაზე:

• მოძრავი ელემენტის საკისრები: შედარებით მუდმივი სიმტკიცე, რომელიც წარმოქმნის თითქმის ჰორიზონტალურ ბუნებრივ სიხშირულ ხაზებს
• სითხისებრი ფირის საკისრები: სიმტკიცე იზრდება სიჩქარესთან ერთად, რაც ბუნებრივი სიხშირეების უფრო მკვეთრად მატებას იწვევს.
• მაგნიტური საკისრები: აქტიურ კონტროლს შეუძლია ბუნებრივი სიხშირეების შეცვლა კონტროლის ალგორითმების საფუძველზე

ანიზოტროპული სისტემები

როდესაც როტორულ სისტემებს სხვადასხვა მიმართულებით განსხვავებული სიმტკიცე აქვთ (ასიმეტრიული საკისრები ან საყრდენები), კემპბელის დიაგრამაზე ჰორიზონტალური და ვერტიკალური ვიბრაციის რეჟიმების ცალკეული მრუდები უნდა იყოს ნაჩვენები.

კემპბელის დიაგრამა სხვა როტორის დინამიური დიაგრამების წინააღმდეგ

კემპბელის დიაგრამა ბოდის დიაგრამის წინააღმდეგ

• კემპბელის დიაგრამა: აჩვენებს ბუნებრივ სიხშირეებს სიჩქარის წინააღმდეგ, პროგნოზირებს, თუ სად მოხდება კრიტიკული სიჩქარე.
• ბოდის ნაკვეთი: აჩვენებს გაზომილ ვიბრაციის ამპლიტუდას და ფაზას სიჩქარესთან შედარებით, ადასტურებს კრიტიკული სიჩქარის რეალურ მდებარეობებს.

კემპბელის დიაგრამა ინტერფერენციის დიაგრამის წინააღმდეგ

ტერმინები ზოგჯერ ურთიერთშემცვლელად გამოიყენება, თუმცა “ინტერფერენციის დიაგრამა” როგორც წესი, ხაზს უსვამს ბუნებრივ სიხშირეებსა და აგზნების რიგებს შორის გადაკვეთის წერტილებს (ინტერფერენციებს).

პრაქტიკული მაგალითი

განვიხილოთ მაღალსიჩქარიანი კომპრესორი, რომელიც შექმნილია 15,000 ბრ/წთ-ზე (250 ჰც) მუშაობისთვის:

• კემპბელის დიაგრამა გვიჩვენებს: პირველი კრიტიკული სიჩქარე 12,000 ბრ/წთ-ზე (1X), მეორე კრიტიკული სიჩქარე 22,000 ბრ/წთ-ზე (1X)
• ანალიზი: 15,000 ბრ/წთ მუშაობის სიჩქარე უსაფრთხოდ არის ორ კრიტიკულ სიჩქარეს შორის, საკმარისი ზღვრით (25% მეორე კრიტიკულ სიჩქარეზე დაბალი, 20% პირველი კრიტიკულიდან მაღალი).
• ოპერაციული ინსტრუქცია: გაშვებისას, სწრაფად ააჩქარეთ სიჩქარე 12,000 ბრ/წთ-მდე, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოთ პირველი კრიტიკული სიჩქარით მუშაობის დრო.
• სიჩქარის გაზრდის კვლევა: თუ 18,000 ბრ/წთ-ზე მუშაობას განვიხილავთ, კემპბელის დიაგრამა აჩვენებს, რომ ეს შეამცირებს დაშორების ზღვარს მეორე კრიტიკულიდან მიუღებელ 18%-მდე - მოდიფიკაცია მოითხოვს საკისრების ან ლილვის რედიზაინს.

თანამედროვე პროგრამული უზრუნველყოფა და ინსტრუმენტები

დღეს, კემპბელის დიაგრამები, როგორც წესი, სპეციალიზებული პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით გენერირდება:

• როტორის დინამიკის ანალიზის პაკეტები (MADYN, XLTRC, DyRoBeS, ANSYS და ა.შ.)
• ვიბრაციის ანალიზის პროგრამულ უზრუნველყოფაში ჩაშენებული გრაფიკული ფუნქციები
• ექსპერიმენტული მონაცემების შემდგომი დამუშავების ინსტრუმენტები
• რეალურ დროში თვალყურის დევნებისთვის მდგომარეობის მონიტორინგის სისტემებთან ინტეგრაცია

ეს ინსტრუმენტები საშუალებას იძლევა სწრაფი „რა მოხდებოდა, თუ“ ანალიზის, ოპტიმიზაციის კვლევებისა და პროგნოზირებულ და გაზომილ ქცევას შორის კორელაციის, რაც კემპბელის დიაგრამებს მბრუნავ მექანიზმებთან მომუშავე ინჟინრებისთვის უფრო ხელმისაწვდომსა და სასარგებლოს ხდის, ვიდრე ოდესმე.

---

← დაბრუნება მთავარ ინდექსზე