Torsinės analizės supratimas
Apibrėžimas: Kas yra torsinė analizė?
Sukamoji analizė yra matavimas, vertinimas ir modeliavimas sukimo vibracija– sukamieji virpesiai apie veleno ašį – besisukančių mašinų pavarų grandinėse. Kitaip nei šoninė vibracija (lenkimas), kurį lengva išmatuoti standartiniais akcelerometrai, Sukamosios vibracijos matavimui reikalingi specialūs matavimo metodai (deformacijos davikliai, dvigubi tachometrai, lazerinė vibrometrija) ir analizė, skirta aptikti kampinius virpesius, nustatyti sukimo natūraliuosius dažnius ir įvertinti velenų, movų ir krumpliaračių nuovargio riziką.
Sukamoji analizė yra labai svarbi stūmoklinių variklių pavaroms, ilgiems kardaniniams velenams, didelės galios pavarų dėžėms ir dažnio keitiklių varikliams, kur sukamoji vibracija gali sukelti katastrofiškus veleno ar movos gedimus, nepaisant priimtino šoninės vibracijos lygio. Tai specializuota, bet esminė diagnostikos galimybė, skirta užkirsti kelią staigiems, netikėtiems gedimams energijos perdavimo sistemose.
Kodėl reikalinga torsinė analizė
Sukamoji ir šoninė vibracija
- Šoninis: Lenkimas, judėjimas iš vienos pusės į kitą, matuojamas standartiniais akselerometrais
- Sukamasis: Sukasi apie ašį, nėra šoninio poslinkio, nematomas standartiniams jutikliams
- Nepriklausomybė: Gali turėti stiprų sukimo posūkį su mažu šoniniu posūkiu (ir atvirkščiai)
- Žala: Sukamasis sukimasis gali sukelti veleno / movos gedimus be įspėjimo, atlikto atliekant šoninius matavimus
Gedimų režimai
- Veleno nuovargio įtrūkimai (paprastai 45° kampu į ašį)
- Sukabinimo elemento gedimas (krumpliaračio dantys, lankstūs elementai)
- Krumpliaračio dantų lūžis dėl svyruojančių apkrovų
- Kilpos ir griovelių pažeidimai dėl įtrūkimų
Matavimo metodai
1. Įtempimo matuoklio metodas
Tiesioginis sukimo įtempio matavimas:
- Įtempio matuokliai, pritvirtinti 45° kampu veleno ašies atžvilgiu (didžiausios šlyties įtempio orientacija)
- Matuoja sukimosi metu susidarančią šlyties deformaciją
- Reikalingi kontaktiniai žiedai arba belaidė telemetrija besisukantiems velenams
- Tiksliausias, bet sudėtingas ir brangus
- Pagrindinis mokslinių tyrimų ir plėtros panaudojimas
2. Dvigubo tachometro metodas
- Du optiniai jutikliai skirtingose šachtos vietose
- Išmatuokite fazių skirtumą tarp vietų
- Fazių skirtumas = kampinis posūkis = torsinė vibracija
- Bekontaktis ir praktiškas
- Apsiribojama žemo dažnio sukimo ((paprastai < 100 Hz)
3. Lazerinis torsioninis vibrometras
- Specializuota lazerinė Doplerio sistema
- Matuoja kampinio greičio svyravimus
- Bekontaktis
- Platus dažnių diapazonas
- Brangus, bet galingas
4. Variklio srovės analizė
- Sukamoji vibracija sukuria srovės svyravimus
- Variklio srovės spektro analizė
- Netiesioginis, bet neinvazinis
- Naudinga atrankos priemonė
Analitinė torsinė analizė
Matematinis modeliavimas
- Vienkartinės masės sukimo modelis pavaros traukiniui
- Apskaičiuokite sukimo natūraliuosius dažnius
- Numatyti atsaką į sužadinimo šaltinius
- Nustatykite kritinius greičius ir rezonansus
Sužadinimo šaltiniai
- Stūmokliniai varikliai: Šaudymo impulsai sukuria torsinį sužadinimą
- Pavarų tinklelis: Dantų sukibimas sukuria svyruojantį sukimo momentą
- Dažnio keitikliai: PWM perjungimo dažnio harmonikos
- Elektros: Variklio polių praleidimo ir slydimo dažniai
Kempbelo diagrama torsioninei teorijai
- Nubraižykite sukimo natūraliuosius dažnius pagal greitį
- Perdengtos sužadinimo eilės linijos
- Nustatyti sukimo kritinius greičius (interferencijos taškus)
- Kreipinio veikimo greičio pasirinkimas
Svarbios programos
Stūmoklinių variklių pavaros
- Dyzeliniai generatoriai
- Dujinių variklių kompresoriai
- Jūrų varikliai
- Dideliems sukimo momento pulsavimams reikalinga analizė
Ilgi kardaniniai velenai
- Valcavimo staklių pavaros
- Jūrų sraigtų velenai
- Popieriaus mašinų pavaros
- Ilgis sukuria mažą sukimo standumą
Didelės galios pavarų dėžės
- Vėjo turbinų pavarų dėžės
- Pramoniniai reduktoriai > 1000 AG
- Sukamųjų režimų krumpliaračių sužadinimas
VFD variklių sistemos
- Kintamo dažnio pavaros sukuria sukimo sužadinimą
- PWM harmonikos gali sužadinti torsinius rezonansus
- Didėjantis susirūpinimas dėl VFD platinimo
Analizės rezultatai
Sukamojo natūralaus dažnio
- Nustatykite pagal matavimą arba skaičiavimą
- Palyginkite su sužadinimo dažniais
- Patikrinkite tinkamą atstumą
Streso lygiai
- Apskaičiuokite kintamąjį šlyties įtempį pagal išmatuotą vibraciją
- Palyginkite su medžiagos patvarumo ribomis
- Įvertinkite nuovargio tarnavimo laiką
- Nustatykite, ar įtempiai yra priimtini
Slopinimas
- Matavimas pagal atsaką esant sukimo rezonansams
- Paprastai labai žemas (< 1% kritinės vertės)
- Mažas slopinimas reiškia aštrius rezonansus
Švelninimo strategijos
Dažnių atskyrimas
- Užtikrinkite, kad sukimo natūraliosios virpesiai būtų atskirti nuo sužadinimo dažnių
- Pakeiskite veleno skersmenį, ilgį arba movos standumą
- Inercijos keitimas (smagračio pridėjimas)
Slopinimo papildymas
- Sukamojo tipo amortizatoriai (klampūs arba trinties)
- Didelio slopinimo movos
- Sumažina rezonanso stiprinimą
Veikimo greičio pokyčiai
- Venkite nuolatinio veikimo esant kritiniams sukimo greičiams
- Apriboti greičio diapazonus
- VFD derinimas sužadinimui sumažinti
Sukamoji analizė yra specializuota vibracijos disciplina, nagrinėjanti sukamuosius virpesius, kurie gali sukelti katastrofiškus gedimus, nematomus standartiniu šoninių virpesių stebėjimu. Nors jai reikalingi specializuoti matavimo ir analizės metodai, ji yra būtina stūmoklinių variklių pavaroms, ilgiems velenams, didelės galios pavarų dėžėms ir dažnio keitimo sistemoms, kur sukamoji vibracija kelia didelę patikimumo ir saugos riziką.