Veleno įtrūkimų sukamuosiuose įrenginiuose supratimas
Apibrėžimas: Kas yra veleno įtrūkimas?
A veleno įtrūkimas yra besisukančio veleno lūžis arba nelygumas, atsirandantis dėl nuovargio, įtempių koncentracijos arba medžiagos defektų. Įtrūkimai paprastai prasideda paviršiuje ir plinta į vidų statmenai didžiausio tempimo įtempio krypčiai. Besisukančiose mašinose veleno įtrūkimai yra itin pavojingi, nes per kelias valandas ar dienas jie gali išsivystyti iš mažo, neaptinkamo defekto į visišką veleno lūžį, galintį sukelti katastrofišką įrangos gedimą.
Veleno įtrūkimai sukuria išskirtinį vaizdą vibracija parašai, ypač būdingas 2× (du kartus per apsisukimą) komponentas, kuris atsiranda įtrūkimui plečiantis. Ankstyvas aptikimas per vibracijos analizė yra labai svarbus siekiant išvengti visiško veleno gedimo ir su juo susijusių saugos pavojų.
Dažnos veleno įtrūkimų priežastys
1. Nuovargis dėl ciklinių įtempių
Dažniausia priežastis, ypač besisukančiose mašinose:
- Lenkimo nuovargis: Nevienodo standumo ar apkrovų besisukantis velenas sukuria ciklinį lenkimo įtempį
- Sukamasis nuovargis: Svyruojantis sukimo momentas transmisijos velenuose
- Didelio ciklo nuovargis: Per daugelį eksploatavimo metų susikaupia milijonai įtempimo ciklų
- Streso koncentracija: Įtempius koncentruoja grioveliai, skylės, užapvalinimai ir geometriniai netolygumai
2. Veikimo sąlygos
- Per didelis Disbalansas: Didelės išcentrinės jėgos sukuria lenkimo įtempį
- Nesuderinimas: Dėl nesutapimo atsirandantys lenkimo momentai pagreitina nuovargį
- Rezonanso operacija: Veikia arba šalia kritiniai greičiai sukuria didelius nukrypimus
- Perkrova: Veikimas už projektavimo ribų
- Terminis įtempis: Greiti šildymo / aušinimo ciklai arba terminiai gradientai
3. Medžiagų ir gamybos defektai
- Į komplektą įeina: Šlakas, tuštumos arba pašalinės medžiagos šachtos medžiagoje
- Netinkamas terminis apdorojimas: Nepakankamas grūdinimas arba atleidimas
- Apdirbimo defektai: Įrankių žymės, įdubimai ar įbrėžimai, sukuriantys įtempimo židinius
- Korozijos taškinis susidarymas: Paviršiaus korozija, sukelianti įtrūkimų atsiradimo vietas
- Nerimas: Presuojamosiose sąsajose arba raktų grioveliuose
4. Operaciniai įvykiai
- Greičio viršijimo įvykiai: Avarinis arba atsitiktinis greičio viršijimas, sukeliantis didelius įtempius
- Stiprūs įbrėžimai: Kontaktas, generuojantis šilumą ir vietinę įtempių koncentraciją
- Smūginė apkrova: Staigios apkrovos dėl proceso sutrikimų ar mechaninių smūgių
- Ankstesni remontai: Suvirinimas arba mechaninis apdirbimas, sukeliantys liekamuosius įtempius
Įtrūkusio veleno vibracijos simptomai
Būdingas 2× komponentas
Įtrūkusio veleno skiriamasis vibracijos požymis yra ryškus 2× (antroji harmonika) komponentas:
Kodėl išsivysto 2× vibracija
- Įtrūkimas, sukantis velenui, du kartus per apsisukimą atsidaro ir užsidaro
- Kai įtrūkis yra gniuždomas (sukimosi apačioje), standumas yra didesnis
- Kai įtrūkis yra įtemptas (sukimosi viršūnėje), įtrūkis atsiveria, standumas sumažėja
- Šis du kartus per apsisukimą įvykstantis standumo pokytis sukuria 2 kartus didesnę jėgą
- 2 kartus amplitudė didėja, kai įtrūkimas plinta ir auga standumo asimetrija
Papildomi vibracijos indikatoriai
- 1× Pakeitimai: Laipsniškas 1× vibracijos padidėjimas dėl pasikeitusio standumo ir liekamojo išlinkio
- Aukštesnės harmonikos: Didėjant įtrūkimo sunkumui, gali atsirasti 3×, 4×
- Fazių poslinkiai: Fazės kampo pokyčiai pajudant iš vietos / riedant iš vietos arba esant skirtingam greičiui
- Greičio priklausomas elgesys: Vibracija gali keistis netiesiškai priklausomai nuo greičio
- Temperatūros jautrumas: Vibracija gali būti susijusi su šiluminio plėtimosi įtrūkimo atsidarymu / užsidarymu
Paleidimo / riedėjimo į laisvąją eigą charakteristikos
- 2× komponentas rodo neįprastą elgesį pereinamųjų procesų metu
- Gali būti rodomi du pikai Bode'o sklypas (esant pusei kiekvieno kritinio greičio)
- 1× komponento fazės pokyčiai gali skirtis nuo įprasto disbalanso atsako
Aptikimo metodai
Vibracijos stebėjimas
Tendencijų analizė
- Stebėkite 2X/1X santykį laikui bėgant
- Laipsniškas 2× amplitudės padidėjimas yra įspėjamasis ženklas
- 2X/1X santykis > 0,5 reikalauja tyrimo
- Staigūs vibracijos modelio pokyčiai įtartini
Spektrinė analizė
- Įprastas FFT harmonikų analizė
- Palyginkite dabartinius ir istorinius bazinius spektrus
- Stebėkite 2× piko atsiradimą arba augimą
Pereinamoji analizė
- Krioklio sklypai užvedimo / riedėjimo laisvąja eiga metu
- Bode grafikai, rodantys amplitudę ir fazę pagal greitį
- Neįprastas elgesys kritinio greičio ruožuose
Nevibracijos metodai
1. Magnetinių dalelių patikra (MPI)
- Aptinka paviršinius ir arti paviršiaus esančius įtrūkimus
- Reikalingas prieinamas šachtos paviršius
- Didelis patikimumas įtrūkimų aptikimui
- Įprastinės techninės priežiūros patikrinimų dalis
2. Ultragarsinis bandymas (UT)
- Aptinka vidinius ir paviršinius įtrūkimus
- Gali aptikti įtrūkimus dar prieš jiems atsirandant vibracijos simptomams
- Reikalinga speciali įranga ir apmokytas personalas
- Rekomenduojama kritiniams velenams
3. Dažų skverbties patikra
- Paprastas paviršiaus įtrūkimų aptikimo metodas
- Reikalingas paviršiaus valymas ir paruošimas
- Naudinga prieinamose vietose elektros energijos tiekimo sutrikimų metu
4. Sūkurinių srovių bandymas
- Bekontakčio paviršiaus įtrūkimų aptikimas
- Tinka automatizuotai patikrai
- Veiksmingas ant nemagnetinių ir magnetinių medžiagų
Atsakas ir taisomieji veiksmai
Neatidėliotini veiksmai aptikus
- Padidinti stebėjimo dažnumą: Nuo mėnesinių iki savaitinių ar kasdienių
- Sumažinti eksploatavimo sunkumą: Jei įmanoma, sumažinkite greitį arba apkrovą
- Plano uždarymas: Suplanuokite remontą arba keitimą kuo greičiau
- Atlikti NDE: Patvirtinkite įtrūkimo buvimą ir įvertinkite jo sunkumą
- Rizikos vertinimas: Nustatykite, ar saugu toliau eksploatuoti
Ilgalaikiai sprendimai
- Veleno keitimas: Patikimiausias sprendimas patvirtintiems įtrūkimams
- Remontas (riboti atvejai): Kai kuriuos įtrūkimus galima pašalinti apdirbant ir suvirinant (reikalingas eksperto įvertinimas).
- Pagrindinės priežasties analizė: Nustatykite, kodėl atsirado įtrūkimas, kad išvengtumėte pasikartojimo
- Dizaino modifikacijos: Spręsti įtempių koncentracijas, pagerinti medžiagų pasirinkimą, modifikuoti eksploatavimo sąlygas
Prevencijos strategijos
Projektavimo etapas
- Pašalinkite aštrius kampus ir įtempių koncentracijas
- Keičiant skersmenį, naudokite didelius užapvalinimo spindulius
- Nurodykite tinkamas medžiagas, atsižvelgiant į įtempių lygius ir aplinką
- Atlikite baigtinių elementų įtempių analizę
- Paviršiaus apdorojimas (šratavimas, nitridavimas), siekiant pagerinti atsparumą nuovargiui
Veiklos etapas
- Palaikykite gerą balanso kokybė siekiant sumažinti ciklinį lenkimo įtempį
- Užtikrinkite tikslų išlygiavimą
- Venkite važiuoti kritiniais greičiais
- Užkirsti kelią greičio viršijimo atvejams
- Kontroliuokite terminius įtempius tinkamai apšildami / atvėsindami
Palaikymo etapas
- Reguliarūs patikrinimai naudojant tinkamus NDE metodus
- Vibracijos tendencijų programos ankstyviems simptomams aptikti
- Periodinis balansavimas siekiant sumažinti nuovargio įtempius
- Korozijos prevencija ir dangų priežiūra
Veleno įtrūkimai yra vienas rimčiausių galimų besisukančių mašinų gedimų. Vibracijos stebėjimo (siekiant aptikti būdingus 2× požymius) ir periodinės neardomosios kontrolės derinys yra geriausia ankstyvo įtrūkimų aptikimo strategija, leidžianti atlikti planinę techninę priežiūrą prieš įvykstant katastrofiškam gedimui.