Mechaninio laisvumo besisukančiose mašinose supratimas
Mechaninis laisvumas tai būklė, kai mašinos komponentai pasižymi per dideliais tarpais, netinkamu tvirtinimu, susidėvėjusiais jungimais arba konstrukcijos nusidėvėjimu, dėl ko detalės, kurios turėtų būti tvirtai sujungtos, juda viena kitos atžvilgiu. Šis nenumatytas laisvumas paverčia iš esmės linijinę mašiną nelinijine, dėl ko susidaro vibracija turintis daug harmonikos bėgimo greičio svyravimų, netolygaus amplitudės kitimo ir didelių krypties skirtumų, kurie neatitinka paprasto gedimo aiškių dėsningumų. Laisvumas kelia dvigubą problemą: jis pats savaime sukelia pernelyg didelius virpesius, o dėl to, kad dėl jo mašina reaguoja nenuspėjamai, trukdo bandyti diagnozuoti ar pašalinti kitus gedimus, pavyzdžiui, disbalansas arba nesutapimas. Dėl to reikia jį surasti ir ištaisyti prieš bet kokie kiti vibracijos mažinimo darbai gali būti sėkmingi.
1. Apibrėžimas: kas yra mechaninis laisvumas
Iš esmės, laisvumas – tai apkrovos perdavimo grandinės konstrukcinio vientisumo praradimas. Sveika mašina perduoda jėgas per varžtinius sujungimus, priveržiamuosius sujungimus ir skiedinį taip, tarsi visas agregatas būtų vienas tvirtas kūnas. Kai sujungimas atsipalaiduoja, dalys gali atsiskirti ir vėl susiliesti daug kartų per vieną apsisukimą, o kiekvienas smūgis perduoda energiją plačiu dažnių diapazonu. Rezultatas – būdingas „drebantis“ spektras ir mašina, kurios elgsena skiriasi nuo vieno matavimo iki kito. Glaudžiai susiję terminai apibūdina tos pačios problemos progresavimą: mechaninis atsukimas pabrėžia, kad laikui bėgant būklė palaipsniui blogėja, o pagrindiniai mechaniniai dėvėti Būtent dėl šių jungčių ir paviršių tarpų ir susidaro tas tarpas.
2. Mechaninio laisvumo rūšys
Specialistai paprastai skirsto laisvumą į tris grupes, kurių kiekviena pasižymi savita vieta ir spektriniu „pirštų atspaudu“.
2.1 A tipas: sukimosi laisvumas (guolio laisvumas)
Per didelis tarpas tarp guolio ir veleno arba korpuso:
- Guolis ir velenas: Susidėvėjęs veleno paviršius, nepakankamas įspaudimo įtaisas, pažeista guolio kiaurymė
- Guolio ir korpuso santykis: Susidėvėjusi korpuso kiaurymė, atsilaisvinęs guolio dangtelis, nepakankamas prispaudimas
- Vidinis guolis: per didelis guolio laisvumas from wear.
- Simptomas: 1×, 2×, 3× harmonikos; didesnė amplitudė radialinėse kryptyse.
2.2 B tipas: konstrukcijos laisvumas (pjedestalas / pamatai)
Netinkamas nesisukančių dalių tvirtinimas:
- Laisvos bazės: nepriveržti tvirtinimo varžtai, susidėvėjęs skiedinys.
- Montavimas ant laisvo pagrindo: įrangos tvirtinimo varžtai yra laisvi arba jų trūksta.
- Įtrūkęs rėmas arba pamatai: struktūriniai pažeidimai, dėl kurių atsiranda judėjimas.
- Simptomas: Daugybinės harmonikos (dažnai iki 5 × ar daugiau); nepastovus, netiesinis atsakas
Struktūrinis laisvumas dažnai eina kartu su minkšta pėda, kai įrenginys nestovi stabiliai ant kojelių; šios dvi problemos turi bendrų požymių ir dažnai pasireiškia kartu, todėl verta patikrinti jas abi iš karto.
2.3 C tipas: Komponentų laisvumas
Nepriveržti surinkti rotacinio elemento komponentai:
- Laisvi rotoriai: rotoriaus tvirtinimas ant veleno yra laisvas, fiksatorius nusidėvėjęs arba jo nėra.
- Laisvosios movos: ant velenų laisvai sėdintys sujungimo mazgai.
- Laisvi skriemuliai / krumpliai: ant veleno laisvai sukasi pavaros komponentai.
- Atskirai uždedami dangčiai / apsaugai: skardos plokščių barškėjimas.
- Simptomas: harmonikos ir subharmonikos; galimos 1/2×, 1/3× sudedamosios dalys.
C tipo sub-sinchroniniai komponentai išsiskiria tuo, kad dalis, kuri grįžta į pradinę padėtį kas du ar tris apsisukimus, gali sukurti tikrą subharmoninis pusę arba trečdalį darbinis greitis, o tai yra požymis, kuris retai pasireiškia dėl disbalanso ar netinkamo suderinimo.
3. Vibracijos charakteristika
3.1 Dažninės charakteristikos
Laisvumas sukuria savitą dažnių modelį:
- Daugialypės harmonikos: 1×, 2×, 3×, 4× ir didesnis — skirtingai nuo disbalanso, kuris dažniausiai būna 1×.
- Sub-harmonics: Gali atsirasti 1/2×, 1/3× komponentų (C tipo laisvumas).
- Neharmoninis komponentas: pasiekia maksimumą, kai greitis yra ne sveikasis daugiklis.
- Padidėjęs foninis triukšmas: plačiajuosčio ryšio plitimas, kurį lemia atsitiktiniai veiksniai.
Naudingas mąstymo modelis yra toks: smūgiuojantis sąnarys kiekvieną judesio ciklą užsikabina ir iškraipo; dažnių srityje būtent šis kartą per apsisukimą pasikartojantis iškraipymas ir sukuria ilgą, tvarkingą bėgimo greičio harmonikų seką spektras.
3.2 Amplitudės kitimas
- Aukštas bendras lygis: bendras vibracijos lygis, kuris yra neproporcingas veikiančioms jėgoms.
- Non-linear: vibracija neproporcingai kinta priklausomai nuo greičio ar apkrovos.
- Nepastovus: amplitudė tarp atskirų matavimų pastebimai skiriasi.
- Skirtumai krypties atžvilgiu: dažnai 2–5 kartus didesnis viena kryptimi nei statmenąja.
3.3 Fazių charakteristikos
- Nestabilus fazė: . fazės kampas klajoja be jokios tvarkos nuo vieno skaitinio prie kito.
- Didelis fazės išsibarstymas: ±30–90° kampo kitimas esant tam pačiam greičiui.
- Pažeidžia pusiausvyrą: Nenuspėjamas etapas balansavimo skaičiavimus daro nepatikimus
3.4 Laiko signalo formos ypatybės
Svetainė laiko bangos forma dažnai yra informatyvesnis nei laisvumo spektras:
- Nereguliari, nesinusoidinė forma.
- Sutrumpinti arba apkarpyti smailės, kai komponentas atsitrenkia į ribotuvą.
- Atsitiktiniai impulsyvūs įvykiai.
- Švarios periodinės struktūros praradimas nuo vieno ciklo iki kito.
4. Dažniausios vietos ir priežastys
4.1 Su guoliais susiję
- Susidėvėję veleno kaklelių paviršiai, dėl kurių guolis kliba.
- Susidėvėję arba pažeisti guolių korpuso skyliai.
- Netinkamas priveržiamasis sujungimas (netinkamai parinktas leistinas nuokrypis).
- Guolio dangtelio varžtai yra laisvi arba nepakankamai priveržti.
- Dviejų dalių guolių korpusai su nusidėvėjusiais sąlyčio paviršiais.
4.2 Pamatų įrengimas ir montavimas
- Atsipalaidavę tvirtinimo varžtai (dažniausiai pasitaikantis konstrukcijos laisvumas).
- Pablogėjusi arba trūkstama tarpų užpildymo medžiaga po pjedestais.
- Įtrūkę betono pamatai.
- Atlaisvinkite įrangos tvirtinimo varžtus prie pagrindo plokštės.
- Sugadintos arba išilginės varžtų angos.
4.3 Sukamieji komponentai
- Ventiliatorius arba sparnuotė laisvai sukasi ant veleno (nusidėvėjęs kaištis, laisvi fiksavimo varžtai).
- Sujungimo mazgai su nepakankamu įspaudimu.
- Skriemulio fiksavimo varžtai atsipalaidavę arba jų trūksta.
- Rotoriaus detalės laisvai sukasi ant veleno.
4.4 Structural
- Įtrūkę mašinų rėmai arba korpusai.
- Nuovargis įtrūkimai suvirinimo siūlėse.
- Palaidi konstrukciniai varžtai.
- Susilpnėjęs sukibimas arba klijai.
5. Nustatymo metodai
5.1 Vibracijos analizė
- FFT analizė: ieškokite ilgos harmonikų sekos (1×, 2×, 3×, 4×, 5×+).
- Nuoseklumas testing: Mažas įėjimo ir išėjimo signalų suderinamumas rodo netiesinį elgesį.
- Kryptinis palyginimas: dideli skirtumai tarp horizontalios ir vertikalios krypties.
- Reakcija į išorinį dirginimą: a smūgio testas kompiuteryje, kuris reaguoja netinkamai ir skleidžia keistą garsą.
5.2 Fizinis patikrinimas
5.2.1 Vizualinis patikrinimas
- Patikrinkite, ar nėra tarpų, įtrūkimų, korozijos ir pažeidimų.
- Patikrinkite, ar nėra judėjimą išduodančių pėdsakų.
- Atkreipkite dėmesį į dažų nusidėvėjimo požymius sąsajų vietose.
- Pažiūrėkite, ar nėra metalo drožlių ar rausvos spalvos dulkių, rodančių trintį.
5.2.2 Bandymas su čiaupu
- Pataikykite į įtartinas detales plaktuku.
- Atkreipkite dėmesį, ar girdite barškėjimą ar duslų trenksmą, o ne aiškų skambesį.
- Patikrinkite, ar nėra pernelyg didelio judėjimo ar šurmulio.
- Palyginkite su komponentais, kurie, kaip žinoma, veikia tinkamai.
5.2.3 Sukimo momento patikrinimas
- Kiekvieną varžtą patikrinkite sukimo momento raktu.
- Palyginkite matavimo rezultatus su techninėmis charakteristikomis.
- Patikrinkite, ar nėra sulūžusių, pažeistų ar surūdijusių tvirtinimo detalių.
- Patikrinkite, ar nėra sugadintų sriegių.
5.2.4 Stūmimo ir traukimo bandymai
- Paspauskite įtartinas detales rankomis arba laužtuvu.
- Atkreipkite dėmesį į judesius, kurių neturėtų būti.
- Naudokite matuoklinius indikatorius, kad nustatytumėte laisvumą.
- Palyginkite su naujais arba tinkamai pritvirtintais komponentais.
6. Koregavimo procedūros
6.1 Dėl guolio laisvumo
- Pakeiskite guolį: jei pats guolis yra susidėvėjęs.
- Shaft repair: nusidėvėjusį veleną sustiprinkite chromuodami arba suvirindami, tada iš naujo apdirbkite iki reikiamo dydžio.
- Korpuso remontas: padidinti korpuso matmenis ir įmontuoti didesnį guolį arba jį sustiprinti metaliniu purškimu arba suvirinti ir iš naujo išgręžti.
- Pagerinkite prigludimą: naudokite gamintojo specifikacijoje nurodytus tinkamus priveržiamuosius sujungimus.
- Bearing caps: priveržkite arba pakeiskite, jei susidėvėję.
6.2 Dėl konstrukcijos laisvumo
- Prisukite visas tvirtinimo detales: sukimo momentą pagal specifikaciją, laikantis tinkamo varžtų sukimo sekos. Teisingas vertes galima patikrinti naudojant Varžtų priveržimo sukimo momento skaičiuoklė, taip pat tvirtinimo varžtų apkrovos su Inkaro varžto ištraukimo skaičiuoklė.
- Pakeiskite sugadintus varžtus: įsukite naujus, tinkamos klasės ir dydžio varžtus.
- Atstatykite pamatus: pašalinkite seną skiedinį, nuvalykite paviršius ir užpilkite naujo skiedinio.
- Weld cracks: jei įmanoma, užtaisyti rėmų ar cokolio įtrūkimus.
- Pridėti sutvirtinimą: stiprinimo elementai arba sutvirtinimai silpnomis konstrukcijoms.
6.3 Dėl komponentų laisvumo
- Vėl priveržkite fiksavimo varžtus reikiamu sukimo momentu, naudodami sriegių fiksavimo pastą.
- Pakeiskite susidėvėjusius raktus ir raktų griovelius.
- Spausdami detales į vietą naudokite tinkamus priverstinius sujungimus.
- Pakartotinai atsilaisvinę kaiščiai arba pagrindiniai komponentai
- Geriau pakeiskite sugadintas detales, nei jas naudokite pakartotinai.
7. Prevencijos strategijos
7.1 Projektavimo etapas
- Nurodykite tinkamus tvirtinimo detalių dydžius ir kiekius.
- Suprojektuokite tinkamus priveržiamuosius sujungimus.
- Užtikrinti pakankamą konstrukcijos standumą.
- Venkite įtempių sankaupų, kurios sukelia įtrūkimus.
- Nurodykite tinkamas tvirtinimo detalių klases ir medžiagas.
7.2 Įrengimo etapas
- Naudokite kalibruotus dinamometrinius raktus.
- Laikykitės tinkamos varžtų prisukimo tvarkos.
- Jei reikia, naudokite sriegių fiksavimo medžiagas.
- Prieš surinkimą įsitikinkite, kad paviršiai yra švarūs ir lygūs.
- Patikrinkite, ar detalės atitinka specifikaciją.
- Atlikti kokybės kontrolės patikrinimus.
7.3 Priežiūros etapas
- Reguliariai tikrinkite varžtų sukimo momentą (kartą per metus arba pagal vibracijos stebėjimo grafiką).
- Use vibration tendencija siekiant laiku pastebėti atsirandantį laisvumą.
- Per elektros tiekimo pertraukas atlikite vizualinius patikrinimus.
- Jei reikia, vėl priveržkite.
- Reaguokite į vibraciją nedelsiant, kol ji dar nespėjo sukelti detalių laisvumo.
8. Diagnostikos sunkumai
8.1 Kitų problemų užmaskavimas
- Laisvumas gali paslėpti ar imituoti kitus trūkumus.
- Tai trukdo tiksliai balansavimas dėl netiesinės reakcijos.
- It makes lygiavimas sunku arba neįmanoma išlaikyti.
- Jis gali sukurti vibracijos modelius, primenančius įtrūkimus arba guolių defektai.
8.2 Laipsniškumas
- Silpnėjimas paprastai prasideda nežymiai ir palaipsniui stiprėja.
- Dėl laisvumo atsirandantys virpesiai sukelia dar didesnį laisvumą – tai teigiamo grįžtamojo ryšio grandinė.
- Jei nebus imtasi jokių priemonių, liga per kelias savaites gali progresuoti nuo lengvos iki sunkios formos.
- Ilgainiui tai sukelia antrinę žalą guoliams, velenams ir pamatams.
9. Ryšys su kitomis gedimų priežastimis
9.1 Laisvumas ir disbalansas
| Funkcija | Disbalansas | Laisvumas |
|---|---|---|
| Pirminis dažnis | Tik 1× | 1×, 2×, 3×, 4×+ harmonikos |
| Fazės stabilumas | Nuoseklus, kartojamas | Nereguliarūs pokyčiai tarp matavimų |
| Tiesiškumas | Vibracija ∝ greitis² | Netiesinis, nenuspėjamas |
| Atsakas į balansavimą | Sumažinta vibracija | Minimalus arba jokio pagerėjimo |
| Kryptinis raštas | Panašūs horizontalūs/vertikalūs | Dažnai daug aukščiau viena kryptimi |
9.2 Laisvumas ir netinkamas suderinimas
- Nesuderinimas: daugiausia 2×, taip pat šiek tiek 1×, ir stabili fazė.
- Laisvumas: kelios harmonikos (nuo 1× iki 5×+), su nestabilia faze.
- Derinys: Netinkamas sureguliavimas gali sukelti laisvumą, o laisvumas, savo ruožtu, dar labiau pablogina netinkamo sureguliavimo pasekmes – šie du veiksniai vienas kitą sustiprina.
10. Poveikis mašinos našumui
10.1 Tiesioginis poveikis
- Didelė vibracija: per didelis lygis, sukeliantis nepatogumų ir keliančių susirūpinimą dėl saugos, dažnai verčiantis mašiną viršyti jos vibracijos sunkumas limits.
- Triukšmas: barškėjimo, trenksmo ar beldimo garsai.
- Sumažintas tikslumas: veleno padėties nuokrypiai.
- Spartesnis dėvėjimasis: smūginė apkrova sugadina detales.
10.2 Antrinė žala
- Guolio pažeidimas: smūginės apkrovos ir dėl laisvumo atsirandantis nesutapimas sugadina guolius.
- Veleno suėdimas: Mikrojudesiai esant laisviems sujungimams sukelia trinties koroziją
- Tvirtinimo detalių gedimas: varžtai gali susidėvėti ir lūžti veikiant kintančioms apkrovoms.
- Įtrūkio plitimas: vibracija skatina esamų įtrūkimų plitimą.
- Pamatų nusidėvėjimas: Nuolatinis vibravimas ardo betoną ir skiedinį.
10.3 Veiklos klausimai
- Trukdo veiksmingai subalansuoti.
- Dėl to neįmanoma išlaikyti lygiagretumo.
- Sukelia diagnostinę painiavą, dėl kurios lieka nepastebėtos kitos problemos.
- Mažina bendrą įrangos patikimumą.
11. Praktinis pavyzdys
Situacija: didelis priverstinės traukos ventiliatorius, veikiantis 1200 aps/min greičiu ir sukeliantis pernelyg didelius virpesius.
- Pirmieji simptomai: Bendrasis vibracijos lygis – 8 mm/s, palyginti su 4,5 mm/s pavojaus riba.
- Spektras: 1×, 2×, 3×, 4× komponentai.
- Bandymas išlaikyti pusiausvyrą: Trys bandymai, jokio pagerėjimo, visą laiką nepastovi eiga.
- Tyrimas: Atlikus fizinį patikrinimą paaiškėjo, kad keturi iš aštuonių tvirtinimo varžtų yra laisvi.
- Pataisa: visi tvirtinimo varžtai buvo pakartotinai priveržti iki 400 N·m sukimo momento.
- Rezultatas: vibracija iš karto sumažėjo iki 1,8 mm/s.
- Follow-up: Vienas balansavimo ciklas sumažino vibraciją iki 0,8 mm/s, nes sistema tapo linijinė.
- Pamoka: Prieš balansavimą visada patikrinkite, ar nėra laisvumo.
Šis atvejis – kaip iš vadovėlio: tie patys trys nesėkmingi balansavimo bandymai, kurie kėlė įgulos nusivylimą, ir buvo pačios diagnozės priežastis. Vos tik pagrindas vėl tapo tvirtas, rotorius ėmė elgtis linijiniu būdu, o disbalansas buvo pašalintas jau iš pirmo karto. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, toks kaip Balanset-1A tai dar labiau sutrumpina šį ciklą — jo veikimo spektras ir stabilios bei išsisklaidžiusios fazės rodmenys per kelias minutes išduoda netiesinį, netiksliai veikiantį įrenginį, todėl inžinierius žino, kad reikia griebtis dinamometrinio raktelio, prieš bandant atlikti balansavimą, kuris niekada nebūtų pavykęs. Bendrą lygį galima atkurti iš spektro naudojant Bendro vibracijos lygio skaičiuoklė siekiant patikrinti, kokia yra mašinos būsena, atsižvelgiant į jos signalą.
12. Geriausia praktika
12.1 Diagnostikos kontrolinis sąrašas
Tiriant bet kokią vibracijos problemą, visada pirmiausia reikia patikrinti, ar nėra laisvumo:
- Išanalizuokite spektrą, ieškodami daugialypių harmonikų.
- Patikrinkite bandymų pakartojamumą tarp atskirų bandymų serijų.
- Atlikite įtartinų komponentų kontaktinį bandymą.
- Patikrinkite kiekvieno varžto sukimo momentą.
- Patikrinkite, ar nėra įtrūkimų, nusidėvėjimo ir gedimų.
- Pirmiausia pašalinkite visus laisvumus, prieš atliekant tolesnius diagnostinius tyrimus ar koregavimus.
12.2. Techninės priežiūros protokolas
- Į profilinės techninės priežiūros grafikus įtraukite varžtų sukimo momento patikrinimus.
- Užfiksuokite bazinius sukimo momento dydžius.
- Sukimo momento relaksacijos tendencija laikui bėgant.
- Svarbiausioms tvirtinimo detalėms naudokite sriegių fiksavimo mišinius
- Jei įtempimas nuolat silpnėja, geriau pakeiskite detalę, o ne vėl ir vėl ją priveržkite.
Mechaninis laisvumas yra dažna, tačiau dažnai nepastebima mašinų vibracijos priežastis. Dėl jam būdingų daugialypės harmonikos požymių, netiesinio elgesio ir polinkio trukdyti visoms kitoms diagnostinėms bei korekcinėms priemonėms, būtina jį patikrinti ir pašalinti kaip pirmąjį žingsnį atliekant bet kokį vibracijos gedimų šalinimą.
