Kas yra Kembelo diagrama? Kritinio greičio analizė • Nešiojamas balansyras, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam trupintuvų, ventiliatorių, mulčintuvų, kombainų sraigtų, velenų, centrifugų, turbinų ir daugelio kitų rotorių balansavimui. Kas yra Kembelo diagrama? Kritinio greičio analizė • Nešiojamas balansyras, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam trupintuvų, ventiliatorių, mulčintuvų, kombainų sraigtų, velenų, centrifugų, turbinų ir daugelio kitų rotorių balansavimui.

Kas yra Kempbelo diagrama? Kritinio greičio analizė

Paskelbė admin svetainėje

Kembelo diagramų supratimas rotoriaus dinamikoje

Apibrėžimas: Kas yra Campbello diagrama?

A Campbello diagrama (taip pat žinomas kaip sūkurio greičio žemėlapis arba interferencijos diagrama) yra grafinis vaizdas, naudojamas rotoriaus dinamika kuris nubraižo sistemos natūralieji dažniai priklausomai nuo sukimosi greičio. Diagrama yra esminė priemonė identifikuoti kritiniai greičiai— veikimo greičiai, kuriais rezonansas gali įvykti – ir įvertinti, ar yra pakankamos skirtumo ribos tarp veikimo greičių ir šių kritinių sąlygų.

Pavadinta Wilfredo Campbello, kuris 1920-aisiais sukūrė šią orlaivių variklių vibracijų analizės koncepciją, vardu, Campbello diagrama tapo nepakeičiama projektuojant ir analizuojant visų tipų greitaeigius besisukančius mechanizmus – nuo turbinų ir kompresorių iki elektros variklių ir staklių verpsčių.

Campbello diagramos struktūra ir komponentai

Kembelo diagrama susideda iš kelių pagrindinių elementų, kurie kartu suteikia išsamų rotoriaus sistemos dinaminio elgesio vaizdą:

Ašys

  • Horizontalioji ašis (X ašis): Sukimosi greitis, paprastai išreiškiamas RPM (apsisukimai per minutę) arba Hz (hercai)
  • Vertikali ašis (Y ašis): Dažnis, paprastai Hz arba CPM (ciklai per minutę), atspindintis natūralius sistemos dažnius

Natūralaus dažnio kreivės

Diagramoje pavaizduotos išlenktos arba tiesios linijos, vaizduojančios, kaip kiekvienas rotoriaus sistemos natūralusis dažnis kinta priklausomai nuo sukimosi greičio. Daugumai sistemų:

  • Sūkurio režimai į priekį: Natūralūs dažniai, kurie didėja greičiu dėl giroskopinio standėjimo efektų
  • Atgalinio sūkurio režimai: Natūralūs dažniai, kurie mažėja didėjant greičiui (rečiau pasitaikantys, labiau paplitę tam tikrų tipų guoliuose)
  • Kiekvieną režimą (pirmąjį lenkimą, antrąjį lenkimą ir kt.) vaizduoja atskira kreivė.

Sužadinimo linijos

Diagramoje uždėtos įstrižos tiesios linijos žymi galimus sužadinimo šaltinius:

  • 1X linija: Eina per pradžios tašką 45° kampu (kai ašys turi tą patį mastelį), vaizduodamas sinchroninį sužadinimą iš disbalansas
  • 2X linija: Atstovaujantis du kartus per apsisukimą sužadinimui (nuo nesutapimas ar kitų šaltinių)
  • Kiti kartotiniai: 3X, 4X ir kt., skirti aukštesniems harmoniniams sužadinimams
  • Subsinchroninės linijos: Trupmeniniai kartotiniai, pvz., 0,5X, tokiems reiškiniams kaip naftos sūkurys

Sankryžos taškai (kritiniai greičiai)

Kai sužadinimo linija kerta natūralaus dažnio kreivę, kritinis greitis egzistuoja. Esant tokiam greičiui, sužadinimo dažnis atitinka natūralų dažnį, sukeldamas rezonansą ir potencialiai pavojingą vibracijos sustiprėjimą.

Kaip skaityti ir interpretuoti Campbello diagramą

Kritinių greičių nustatymas

Pagrindinis Campbello diagramos tikslas yra nustatyti kritinius greičius:

  1. Raskite sužadinimo linijų (1X, 2X ir kt.) ir natūralaus dažnio kreivių sankirtas
  2. Kiekvienos sankryžos horizontalioji koordinatė rodo kritinį greitį
  3. Kuo daugiau sankryžų, tuo daugiau kritinių greičių yra darbiniame diapazone.

Atskyrimo ribų vertinimas

Saugiam darbui reikalingas pakankamas “atskyrimo atstumas” tarp darbinių ir kritinių greičių:

  • Tipinis reikalavimas: ±15% iki ±30% atstumas nuo kritinių greičių
  • Darbinio greičio diapazonas: Paprastai diagramoje nurodoma kaip vertikali juosta
  • Priimtinas dizainas: Veikimo diapazonas neturėtų sutapti su kritinių greičio zonomis

Režimų formų supratimas

Skirtingos diagramos kreivės atitinka skirtingus vibracijos režimus:

  • Pirmasis režimas: Paprastai žemiausio dažnio kreivė, vaizduojanti paprastą lenkimą (kaip šokdynė su viena kupra)
  • Antrasis režimas: Didesnis dažnis, S formos kreivė su mazgo tašku
  • Aukštesni režimai: Vis sudėtingesni deformacijos modeliai

Campbello diagramos kūrimas

Kembelo diagramos generuojamos atliekant kompiuterinę analizę arba eksperimentinius bandymus:

Analitinis požiūris

  1. Sukurkite matematinį modelį: Sukurkite rotoriaus-guolio-atraminės sistemos baigtinių elementų modelį
  2. Įtraukti nuo greičio priklausomus efektus: Atsižvelkite į giroskopinius momentus, guolio standumo pokyčius ir kitus nuo greičio priklausančius parametrus
  3. Išspręskite tikrinės reikšmės problemą: Apskaičiuokite natūralius dažnius esant keliems sukimosi greičiams
  4. Sklypo rezultatai: Sukurkite kreives, rodančias, kaip natūralūs dažniai kinta priklausomai nuo greičio
  5. Pridėti sužadinimo linijas: Uždenkite 1X, 2X ir kitas atitinkamas sužadinimo linijas

Eksperimentinis metodas

Esamoms mašinoms Campbello diagramas galima sukurti iš bandymų duomenų:

  • Atlikti paleidimo arba riedėjimo laisvąja eiga bandymai nuolat įrašant vibracija
  • Sukurti krioklio sklypas rodo vibracijos spektrą ir greitį
  • Iš duomenų išskirkite natūralius dažnio pikus
  • Nubraižykite išskirtų dažnių ir greičio santykį, kad sukurtumėte eksperimentinę Campbello diagramą.

Taikymas mašinų projektavime ir analizėje

Projektavimo etapo paraiškos

  • Greičio diapazono pasirinkimas: Nustatykite saugius darbinius greičius, kurie neleistų pasiekti kritinių greičių
  • Guolių konstrukcija: Optimizuokite guolių vietą, tipą ir standumą, kad kritiniai greičiai būtų tinkamai nustatyti
  • Veleno matmenys: Reguliuokite veleno skersmenį ir ilgį, kad kritiniai greičiai būtų pašalinti iš darbinių diapazonų
  • Atraminės konstrukcijos projektavimas: Užtikrinkite, kad pamato ir pjedestalo standumas nesukeltų nepageidaujamų kritinių greičių

Programų trikčių šalinimas

  • Rezonanso diagnozė: Nustatykite, ar didelė vibracija atsiranda dėl veikimo beveik kritiniu greičiu
  • Greičio pokyčio vertinimas: Įvertinkite siūlomo greičio padidinimo arba sumažinimo poveikį
  • Modifikacijos analizė: Numatyti mašinos modifikacijų poveikį (pridėtinė masė, standumo pokyčiai, guolių keitimas)

Naudojimo gairės

  • Paleidimo / išjungimo procedūros: Nustatykite greičio diapazonus, kuriuos reikia greitai įveikti, kad sutrumpėtų laikas esant kritiniams greičiams
  • Kintamo greičio veikimas: Apibrėžkite saugius kintamo greičio pavarų greičio diapazonus
  • Greičio apribojimai: Nustatyti draudžiamus greičio diapazonus, kuriuose reikėtų vengti eksploatavimo

Specialūs svarstymai ir išplėstinės temos

Giroskopiniai efektai

Už lankstūs rotoriai, giroskopiniai momentai sukelia natūraliųjų dažnių suskaidymą į tiesioginio ir atgalinio sūkurio režimus. Campbello diagrama aiškiai parodo šį suskaidymą, kai tiesioginiai režimai paprastai didėja, o atgaliniai režimai mažėja didėjant greičiui.

Guolių efektai

Skirtingi guolių tipai skirtingai veikia Campbello diagramą:

  • Riedėjimo elementų guoliai: Santykinai pastovus standumas, sukuriantis beveik horizontalias natūralių dažnių linijas
  • Skysčio plėvelės guoliai: Standumas didėja didėjant greičiui, todėl natūralūs dažniai kyla staigiau
  • Magnetiniai guoliai: Aktyvus valdymas gali modifikuoti natūralius dažnius pagal valdymo algoritmus

Anizotropinės sistemos

Kai rotorių sistemos turi skirtingą standumą skirtingomis kryptimis (asimetriniai guoliai arba atramos), Campbello diagramoje horizontaliems ir vertikaliems virpesių režimams turi būti parodytos atskiros kreivės.

Kembelo diagrama ir kiti rotoriaus dinaminiai grafikai

Campbello diagrama ir Bode diagrama

  • Campbello diagrama: Rodo natūralius dažnius ir greitį, prognozuoja, kur bus kritiniai greičiai
  • Bode sklypas: Rodo išmatuotą vibracijos amplitudę ir fazę pagal greitį, patvirtina faktines kritinio greičio vietas

Campbell diagrama ir interferencijos diagrama

Šie terminai kartais vartojami pakaitomis, nors “interferencinė diagrama” paprastai pabrėžia natūraliųjų dažnių ir sužadinimo eilių susikirtimo taškus (interferencijas).

Praktinis pavyzdys

Apsvarstykite greitaeigį kompresorių, skirtą veikti 15 000 aps./min. (250 Hz) greičiu:

  • Campbello diagrama rodo: Pirmas kritinis greitis esant 12 000 aps./min. (1X), antras kritinis greitis esant 22 000 aps./min. (1X)
  • Analizė: 15 000 aps./min. darbinis greitis yra saugus tarp dviejų kritinių greičių su pakankamomis atsargomis (25% žemiau antrojo kritinio greičio, 20% virš pirmojo kritinio greičio).
  • Naudojimo gairės: Paleidimo metu greitai padidinkite greitį iki 12 000 aps./min., kad kuo labiau sumažintumėte laiką, praleistą pasiekus pirmąjį kritinį greitį.
  • Greičio didinimo tyrimas: Jei numatoma eksploatacija esant 18 000 aps./min., Campbello diagrama rodo, kad tai sumažintų atskyrimo ribą nuo antrojo kritinio iki nepriimtino 18% – modifikacijai reikėtų perprojektuoti guolį arba veleną.

Moderni programinė įranga ir įrankiai

Šiandien Campbello diagramos paprastai generuojamos naudojant specializuotą programinę įrangą:

  • Rotoriaus dinamikos analizės paketai (MADYN, XLTRC, DyRoBeS, ANSYS ir kt.)
  • Integruotos vibracijos analizės programinės įrangos braižymo funkcijos
  • Eksperimentinių duomenų papildomo apdorojimo įrankiai
  • Integracija su būklės stebėjimo sistemomis, kad būtų galima stebėti realiuoju laiku

Šie įrankiai leidžia atlikti greitą „kas būtų, jeigu“ analizę, optimizavimo tyrimus ir koreliaciją tarp prognozuojamo ir išmatuoto elgesio, todėl Campbello diagramos yra prieinamesnės ir naudingesnės nei bet kada anksčiau inžinieriams, dirbantiems su besisukančiais įrenginiais.

← Atgal į pagrindinį rodyklę

Kategorijos:
WhatsApp