Kas yra torsinė vibracija? Priežastys ir pasekmės • Nešiojamasis balansavimo įrenginys, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam trupintuvų, ventiliatorių, mulčintuvų, kombainų sraigtų, velenų, centrifugų, turbinų ir daugelio kitų rotorių balansavimui. Kas yra torsinė vibracija? Priežastys ir pasekmės • Nešiojamasis balansavimo įrenginys, vibracijos analizatorius "Balanset", skirtas dinaminiam trupintuvų, ventiliatorių, mulčintuvų, kombainų sraigtų, velenų, centrifugų, turbinų ir daugelio kitų rotorių balansavimui.

Kas yra torsinė vibracija? Priežastys ir pasekmės

Paskelbė admin svetainėje

Sukamųjų mašinų sukamųjų vibracijų supratimas

Apibrėžimas: Kas yra torsinė vibracija?

Sukamoji vibracija yra besisukančio veleno kampinis svyravimas apie jo sukimosi ašį – iš esmės sukimosi ir atsukimo judesys, kai skirtingos veleno dalys bet kuriuo momentu sukasi šiek tiek skirtingu greičiu. Kitaip nei šoninė vibracija (judėjimas iš vienos pusės į kitą) arba ašinė vibracija (judesys pirmyn ir atgal), sukamoji vibracija nesukelia linijinio poslinkio; vietoj to, velenas patiria pakaitomis teigiamą ir neigiamą kampinį pagreitį.

Nors sukimo vibracijos amplitudė paprastai yra daug mažesnė nei šoninės vibracijos ir ją dažnai sunku aptikti, ji gali sukelti didžiulius kintamuosius įtempius velenuose, movose ir krumpliaračiuose, o tai gali sukelti katastrofiškus nuovargio gedimus be įspėjimo.

Fizinis mechanizmas

Kaip atsiranda torsinė vibracija

Sukamosios vibracijos gali būti vizualizuojamos taip:

  • Įsivaizduokite ilgą veleną, jungiantį variklį su varoma apkrova
  • Velenas veikia kaip sukimo spyruoklė, kaupdamas ir išskirdamas energiją sukdamasis
  • Kai veleną trikdo kintantys sukimo momentai, jis svyruoja, o jo dalys sukasi greičiau ir lėčiau nei vidutinis greitis.
  • Šie virpesiai gali kauptis, jei sužadinimo dažnis sutampa su sukimo natūraluoju dažniu.

Sukamojo natūralaus dažnio

Kiekviena veleno sistema turi sukimo natūralius dažnius, kuriuos lemia:

  • Veleno sukimo standumas: Priklauso nuo veleno skersmens, ilgio ir medžiagos šlyties modulio
  • Sistemos inercija: Sujungtų besisukančių komponentų (variklio rotoriaus, movų, krumpliaračių, apkrovų) inercijos momentai
  • Keli režimai: Sudėtingos sistemos turi kelis sukimo natūralius dažnius
  • Sujungimo efektai: Lanksčios jungtys padidina sukimo lankstumą, sumažindamos natūralius dažnius

Pagrindinės torsinės vibracijos priežastys

1. Kintamas sukimo momentas iš stūmoklinių variklių

Dažniausias šaltinis daugelyje programų:

  • Dyzeliniai ir benzininiai varikliai: Degimo įvykiai sukuria pulsuojantį sukimo momentą
  • Šaudymo tvarka: Sukuria variklio greičio harmoniką
  • Cilindrų skaičius: Mažiau cilindrų sukuria didesnį sukimo momento kitimą
  • Rezonanso rizika: Variklio darbinis greitis gali sutapti su kritiniais sukimosi greičiais

2. Pavarų tinklo jėgos

Pavarų sistemos sukuria sukimo sužadinimą:

  • Krumpliaračių sujungimo dažnis (dantų skaičius × aps./min.) sukuria svyruojantį sukimo momentą
  • Dantų tarpo klaidos ir profilio netikslumai prisideda
  • Krumpliaračio laisvumas gali sukelti smūginę apkrovą
  • Kelios pavarų pakopos sukuria sudėtingas torsines sistemas

3. Elektros variklių problemos

Elektros varikliai gali sukelti sukimosi trikdžius:

  • Stulpo aplenkimo dažnis: Rotoriaus ir statoriaus sąveika sukuria pulsuojantį sukimo momentą
  • Sugedę rotoriaus strypai: Sukuria sukimo momento impulsus slydimo dažniu
  • Kintamo dažnio pavaros (VFD): PWM perjungimas gali sužadinti sukimo režimus
  • Pradedantys pereinamieji procesai: Dideli sukimo momento svyravimai variklio paleidimo metu

4. Proceso apkrovos skirtumai

Kintama varomosios įrangos apkrova:

  • Kompresoriaus viršįtampių įvykiai
  • Siurblio kavitacija, sukelianti sukimo momento šuolius
  • Ciklinės apkrovos trupintuvuose, malūnuose ir presuose
  • Ventiliatorių ir turbinų menčių judėjimo jėgos

5. Sukabinimo ir pavaros problemos

  • Susidėvėjusios arba pažeistos movos su laisvumu arba atbuliniu judėjimu
  • Universalūs sujungimai, veikiantys kampu, sukuriantys 2× sukimo sužadinimą
  • Diržo pavaros slydimas ir vibracija
  • Grandininės pavaros daugiakampio veiksmas

Aptikimo ir matavimo iššūkiai

Kodėl sunku aptikti torsinę vibraciją

Skirtingai nuo šoninės vibracijos, torsinė vibracija kelia unikalių matavimo iššūkių:

  • Nėra radialinio poslinkio: Standartiniai guolių korpusų akselerometrai neaptinka vien tik sukimo judesio
  • Mažos kampinės amplitudės: Tipinės amplitudės yra laipsnio dalys
  • Reikalinga specializuota įranga: Reikalingi sukimo virpesių jutikliai arba sudėtinga analizė
  • Dažnai pamirštama: Neįtraukta į įprastas vibracijos stebėjimo programas

Matavimo metodai

1. Įtempio matuokliai

  • Sumontuotas 45° kampu veleno ašies atžvilgiu, kad būtų galima matuoti šlyties deformaciją
  • Reikalinga telemetrijos sistema, kad būtų galima perduoti signalą iš besisukančio veleno
  • Tiesioginis sukimo įtempio matavimas
  • Tiksliausias metodas, bet sudėtingas ir brangus

2. Dviejų zondų sukimo vibracijos jutikliai

  • Du optiniai arba magnetiniai jutikliai matuoja greitį skirtingose veleno vietose
  • Fazių skirtumas tarp signalų rodo sukimo vibraciją
  • Bekontaktis matavimas
  • Galima įrengti laikinai arba visam laikui

3. Lazeriniai torsioniniai vibrometrai

  • Optinis veleno kampinio greičio kitimo matavimas
  • Bekontaktis, nereikia veleno paruošimo
  • Brangus, bet galingas trikčių šalinimui

4. Netiesioginiai rodikliai

  • Variklio srovės parašo analizė (MCSA) gali atskleisti sukimo problemas
  • Movos ir krumpliaračių dantų susidėvėjimo modeliai
  • Veleno nuovargio įtrūkimų vietos ir orientacijos
  • Neįprasti šoninių virpesių modeliai, kurie gali būti susiję su sukimo režimais

Pasekmės ir žalos mechanizmai

Nuovargio gedimai

Pagrindinis sukimo vibracijos pavojus:

  • Veleno gedimai: Nuovargio įtrūkimai, paprastai susidarantys 45° kampu veleno ašies atžvilgiu (didžiausios šlyties įtempio plokštumos)
  • Sukabinimo gedimai: Krumpliaračių movos dantų susidėvėjimas, lanksčiųjų elementų nuovargis
  • Krumpliaračio dantų lūžis: Pagreitintas sukimo virpesių
  • Rakto ir rakto griovelio pažeidimai: Trinties ir dilimo dėl svyruojančio sukimo momento

Sukamųjų gedimų charakteristikos

  • Dažnai staigus ir katastrofiškas be įspėjimo
  • Lūžio paviršiai maždaug 45° kampu veleno ašies atžvilgiu
  • Paplūdimio žymės lūžio paviršiuje, rodančios nuovargio progresavimą
  • Gali atsirasti net ir esant priimtinam šoninės vibracijos lygiui

Našumo problemos

  • Greičio reguliavimo problemos tiksliosiose pavarose
  • Per didelis pavarų dėžių ir movų susidėvėjimas
  • Pavarų barškėjimo ir movos smūgių keliamas triukšmas
  • Energijos perdavimo neefektyvumas

Analizė ir modeliavimas

Sukamoji analizė projektavimo metu

Tinkamam projektavimui reikalinga torsinė analizė:

  • Natūralaus dažnio skaičiavimas: Nustatykite visus sukimo kritinius greičius
  • Priverstinio atsako analizė: Numatyti sukimo amplitudes darbo sąlygomis
  • Campbello diagrama: Rodyti sukimo natūraliuosius dažnius pagal veikimo greitį
  • Streso analizė: Apskaičiuokite kintamuosius šlyties įtempius kritiniuose komponentuose
  • Nuovargio gyvenimo prognozė: Įvertinkite komponento tarnavimo laiką esant sukimo apkrovai

Programinės įrangos įrankiai

Specializuota programinė įranga atlieka torsinę analizę:

  • Daugiainerciniai kaupiamosios masės modeliai
  • Baigtinių elementų torsinė analizė
  • Pereinamųjų įvykių laiko srities modeliavimas
  • Dažnio srities harmonikų analizė

Švelninimo ir kontrolės metodai

Dizaino sprendimai

  • Atskyrimo paraštės: Užtikrinkite, kad sukimo natūralūs dažniai būtų ±20% atstumu nuo sužadinimo dažnių
  • Slopinimas: Įmontuoti sukimo amortizatorius (klampius amortizatorius, trinties amortizatorius)
  • Lanksčios jungtys: Pridėkite sukimo lankstumą, kad sumažintumėte natūralius dažnius žemiau sužadinimo diapazono
  • Masinis derinimas: Pridėkite smagračius arba modifikuokite inercijas, kad pakeistumėte natūralius dažnius
  • Standumo pokyčiai: Keisti veleno skersmenis arba movos standumą

Operaciniai sprendimai

  • Greičio apribojimai: Venkite nuolatinio veikimo esant kritiniams sukimo greičiams
  • Greitas pagreitis: Paleidimo metu greitai viršykite kritinius greičius
  • Apkrovos valdymas: Venkite sąlygų, kurios sužadina torsinius režimus
  • VFD derinimas: Sureguliuokite pavaros parametrus, kad sumažintumėte sukimo sužadinimą

Komponentų pasirinkimas

  • Didelio slopinimo movos: Elastomerinės arba hidraulinės jungtys, kurios išsklaido sukimo energiją
  • Sukamosios amortizacijos: Specializuoti stūmoklinių variklių pavarų įtaisai
  • Pavarų kokybė: Tikslūs krumpliaračiai su griežtais tolerancijomis sumažina sužadinimą
  • Veleno medžiaga: Didelio atsparumo nuovargiui medžiagos, skirtos sukimo atžvilgiu kritiniams velenams

Pramonės taikymas ir standartai

Svarbios programos

Torsinė analizė yra ypač svarbi:

  • Stūmoklinių variklių pavaros: Dyzeliniai generatoriai, benzininių variklių kompresoriai
  • Ilgi kardaniniai velenai: Laivų varikliai, valcavimo staklės
  • Didelės galios pavarų dėžės: Vėjo turbinos, pramoninės pavaros
  • Kintamo greičio pavaros: VFD variklių taikymas, servo sistemos
  • Daugiakūnės sistemos: Sudėtingos pavarų dėžės su keliomis sujungtomis mašinomis

Atitinkami standartai

  • API 684: Rotoriaus dinamika, įskaitant torsinės analizės procedūras
  • API 617: Išcentrinio kompresoriaus sukimo reikalavimai
  • API 672: Stūmoklinio kompresoriaus supakuoto tipo sukimo analizė
  • ISO 22266: Sukamųjų mašinų sukimo vibracija
  • VDI 2060: Sukamosios vibracijos pavarų sistemose

Ryšys su kitais vibracijos tipais

Nors torsinė vibracija skiriasi nuo šoninės ir ašinės vibracijos, ji gali būti su jais susijusi:

  • Šoninė-sukimo mova: Tam tikrose geometrijose torsinis ir šoninis režimai sąveikauja
  • Pavarų tinklelis: Sukamoji vibracija sukuria skirtingas dantų apkrovas, kurios gali sukelti šoninę vibraciją
  • Universalūs sujungimai: Kampinis nesutapimas susieja sukimo įvestį su šonine išvestimi
  • Diagnostinis iššūkis: Sudėtingi vibracijos parašai gali turėti įtakos keliems vibracijos tipams

Sukimo vibracijos supratimas ir valdymas yra labai svarbūs patikimam energijos perdavimo sistemų veikimui. Nors atliekant įprastinę stebėseną jai skiriama mažiau dėmesio nei šoninei vibracijai, sukimo vibracijos analizė yra labai svarbi projektuojant ir šalinant didelės galios arba tiksliųjų pavarų sistemų triktis, kur sukimo gedimai gali turėti katastrofiškų pasekmių.

← Atgal į pagrindinį rodyklę

Kategorijos:
WhatsApp