Vibracijos diagnostika

Minkšta pėda: priežastys, diagnostika ir korekcija

Minkšta pėda yra viena iš labiausiai paplitusių, tačiau nepakankamai įvertintų pernelyg didelės vibracijos besisukančioje įrangoje priežasčių. Remiantis lauko aptarnavimo statistika, iki 80% pramonės gamyklų mašinų veikia su nekoreguota minkšta pėda. Šiame straipsnyje pateikiama išsami šio reiškinio fizikos, klasifikacijos, aptikimo metodų – nuo tarpmačių iki kryžminių fazių virpesių analizės – ir praktinių koregavimo metodų apžvalga.

15 min. skaitymo ISO 20816 · ISO 18436 · ISO 1940 Balanset-1A

1. Apibrėžimas ir fizinė prigimtis

Minkšta pėda yra būsena, kai viena ar kelios mašinos kojelės nevisiškai liečiasi su pagrindo rėmu (pagrindine plokšte), prieš priveržiant tvirtinimo varžtus. Priveržus tokius varžtus, mašinos korpusas deformuojasi, guolio kiaurymės geometrija išsikreipia, o rotoriaus ašis nukrypsta nuo projektinės padėties.

Fiziškai vyksta taip: varžto, priveržiančio pagrindą su nepilnu kontaktu, priveržimo jėga korpuse sukuria lenkimo momentą. Ši deformacija perduodama guolio atramoms, sukeldama:

  • Riedėjimo guolių vidinių žiedų nesutapimas
  • Netolygus apkrovos pasiskirstymas slydimo guoliuose
  • Sujungtų mašinų velenų kampinis poslinkis
  • Dinaminis disbalansas dėl rotoriaus deformacijos

Dėl to vibracija padidėja esant sukimosi dažniui (1×), o sunkiais atvejais – ir esant harmoniniams kartotiniams.

Lauko duomenys

Yra dokumentuotų atvejų, kai minkštos pėdos taisymas vienas varžtas sumažino vibracijos greitį (RMS) nuo 12 mm/s iki 2 mm/s – šešis kartus sumažintas.

2. Minkštų pėdų klasifikacija

Tarptautinėje praktikoje išskiriami keturi minkštos pėdos tipai. Kiekvienam iš jų reikia skirtingo atpažinimo ir korekcijos metodo.

1

Lygiagreti (oro tarpo) minkšta pėdelė

Po padu per visą guolio paviršių yra vienodas oro tarpas. Priežastys: trumpas padas, nelygus pado paviršius arba neteisingas tarpinės storis.

✓ Plokščios kalibruotos tarpinės
2

Kampinė minkšta pėdelė

Pėda liečiasi su rėmu tik vienu kraštu arba kampu. Priveržus varžtą, priešinga pusė pakyla, iškraipydama korpusą. Taip atsitinka, kai pėda nėra statmena varžto ašiai arba kai paviršius yra pleišto formos nusidėvėjęs.

✓ Kūginės / laiptuotos tarpinės
3

Minkšta (spyruokliuojanti) minkšta pėdelė

Paviršius formaliai liečiasi su rėmu, tačiau yra suspaudžiamų medžiagų: per daug plonų tarpinių, dažų, nešvarumų, korozijos ar tarpinės likučių. Išlyginimas laikui bėgant "pasikeičia", nes nusistovi. Nustatoma pagal nestabilius pakartotinius matavimus.

✓ Švarūs paviršiai, ≤3 tarpinės
4

Sukelta minkšta pėda

Pėdos ir rėmo geometrija teisinga, tačiau išorinės jėgos – vamzdžių įtempimas, kabelių lovelių apkrovos, apsauginių įtaisų jėgos, kėlimo varžtų slėgis – ištraukia korpusą iš atramos plokštumos. Klastingiausia: statiniai matavimai to gali ir neatskleisti.

✓ Vamzdžių deformacijų korekcija
Minkštos pėdos klasifikacija – skerspjūvio diagrama
Minkštos pėdos klasifikacija: lygiagrečios, kampuotos, minkštos ir dirbtinės. Diagrama, kurioje pavaizduoti keturių tipų minkštos pėdos skerspjūvyje. 1 · Lygiagrečiai RĖMAS tarpas PĖDA Vienodas tarpas ▸ Plokščios tarpinės 2 · Kampinis RĖMAS PĖDA max 0 Pleišto tarpas ▸ Kūginės įdėklo plokštės 3 · Minkštas RĖMAS pleistrai/nešvarumai PĖDA Suspaudžiamas sluoksnis ▸ Švarus, ≤3 tarpikliai 4 · Sukeltas RĖMAS PĖDA Vamzdis KORPUSAS Išorinė jėga ▸ Vamzdžių korekcija

TarpasIšorinė jėgaPataisa Pirmiausia nustatykite minkštos pėdos tipą pagal sąlyčio pobūdį, tada pasirinkite korekcijos metodą (įdėklai, paviršiaus apdirbimas, išorinių apkrovų pašalinimas).

3. Poveikis mašinos vibracijos būklei

Minkšta pėda turi sudėtingą neigiamą poveikį mašinos būklei, apimantį kelis parametrus:

ParametrasPoveikio mechanizmas
Vibracijos greitis (RMS, mm/s)Amplitudės padidėjimas esant 1× sukimosi dažniui dėl rotoriaus deformacijos ir nesutapimo
Vibracijos fazėFazės kampo skirtumas tarp atramų gali siekti 180° – būdingas minkštos pėdos požymis
SpektrasPadidintas 1× su galimu 2× buvimu ir tinklo dažniu (elektriniams varikliams)
Guolio tarnavimo laikasŽiedų nesutapimas sukelia riedėjimo elementų perkrovą, o tai smarkiai sutrumpina tarnavimo laiką
Veleno suvedimasNestabilus išlyginimas: vertės "nukrypsta" nuo tikslinės vertės priveržus varžtus
AntspaudaiKorpuso deformacija sutrikdo mechaninių sandariklių lizdų geometriją
Praktinė taisyklė

Jei atlikus kokybišką veleno suvedimą, vibracija išlieka padidėjusi, Pirmas dalykas, kurį reikia patikrinti, yra minkšta pėda.

4. Diagnostiniai metodai

4.1. Statinis aptikimas (tarpmatiniai matuokliai ir indikatoriai su skale)

Dažniausias metodas atliekant suplanuotus derinimo darbus.

  1. Atlaisvinkite visus mašinos tvirtinimo varžtus.
  2. Įkiškite tarpmačius tarp kiekvienos kojelės ir rėmo. Užrašykite tarpus.
  3. Už kiekvieną pėdą, kurios tarpas didesnis nei 0,05 mm, pasirinkite kalibruotus tarpiklius.
  4. Visus varžtus priveržkite sukimo momento veržliarakčiu.
  5. Pakartokite matavimą su indikatoriumi: pritvirtinkite pagrindą prie rėmo, uždėkite indikatoriaus antgalį ant kojelės ir atlaisvinkite varžtą. Leistinas poslinkis yra ne didesnis kaip 0,05 mm (50 µm).
Apribojimas

Šis metodas neaptinka sukelta minkšta pėda kuris atsiranda esant darbinei apkrovai (temperatūrai, slėgiui, vamzdžio įtempimui).

4.2. Dinaminis aptikimas (varžtų atsipalaidavimas veikiančioje mašinoje)

Šis metodas aptinka minkštą pėdą tiesiogiai eksploatavimo sąlygomis – esant temperatūrai, slėgiui ir vamzdžio įtempimui.

  1. Ant mašinos korpuso, šalia atramos, sumontuokite vibracijos jutiklį (akselerometrą).
  2. Prijunkite prietaisą realaus laiko vibracijos greičio RMS stebėjimo režimu. Nešiojamasis dviejų kanalų vibrometras, pvz., Balanset-1A galima naudoti, leidžiant vienu metu stebėti vibracijos lygį ir fazės kampą sukimosi dažniu.
  3. Paeiliui atlaisvinkite kiekvieną prispaudimo varžtą (iki pirštų priveržimo), stebėdami RMS pokytį.
  4. Patikrinus, nedelsdami vėl priveržkite varžtą ir pereikite prie kito.
  5. Varžtas, kurio atlaisvinimas žymiai sumažina vibraciją, rodo minkštą pėdą toje vietoje.
Kriterijus

Vibracijos greičio RMS sumažėjimas daugiau nei 20% atlaisvinus vieną varžtą, tai yra neginčijamas minkštos pėdos įrodymas.

Saugos įspėjimas

Darbas su veikiančios įrangos tvirtinimo detalėmis yra susijęs su padidėjusia rizika. Privaloma griežtai laikytis darbo saugos reikalavimų, įskaitant apsauginių ir apsauginių priemonių naudojimą. nekibirkščiuojantys įrankiai pavojingose zonose ir turėti tinkamus leidimus dirbti su įtampa veikiančia įranga.

4.3. Tarpfazinių virpesių analizė

Informatyviausias instrumentinis metodas, leidžiantis identifikuoti minkštąją pėdą neatlaisvinant tvirtinimo detalių ant bėgimo įrangos.

Reikalinga įranga

  • Dviejų kanalų vibracijos analizatorius su kryžminės fazės funkcija
  • Du akselerometrai
  • Fazės atskaitos jutiklis (tachometras) ir atspindintis žymeklis ant rotoriaus

Dviejų kanalų vibrometras Balanset-1A Užtikrina vienalaikį 1× virpesių amplitudės ir fazės kampo matavimą dviejuose kanaluose su ±2° tikslumu, todėl tinka kryžminei fazių analizei lauke. Standartinėje įrangoje yra fotoelektrinis fazės atskaitos jutiklis (0–360° diapazonas).

  1. Sumontuokite akselerometrus ant dviejų mašinos atramų ta pačia kryptimi (pvz., vertikaliai).
  2. Pritvirtinkite žymeklį prie rotoriaus ir nukreipkite tachometro jutiklį į žymeklį.
  3. Atlikite fazių skirtumo matavimą: prietaisas nustato virpesių fazės kampo skirtumą tarp dviejų taškų esant 1× sukimosi dažniui.
Diagnostinis kriterijus

Jei fazių skirtumas yra maždaug 180° Esant vienu metu dideliam amplitudės skirtumui tarp dviejų atramų, tai yra būdingas minkštos pėdos požymis. Atrama su didesne amplitude rodo problemos vietą.

Diferencinė diagnostika

DefektasFazių skirtumas tarp atramųAmplitudė
Minkšta pėda≈ 180°Reikšmingas skirtumas tarp atramų
Disbalansas≈ 0° (fazėje)Palyginami lygiai
Nesuderinimas0° arba 180°Priklauso nuo išlyginimo tipo
Skersfazinė analizė: disbalansas (0°) ir minkšta pėda (180°)
Disbalansas — fazė ≈ 0° (fazės palaikymo judėjimas) CH1 CH2 Δφ ≈ 0° RĖMAS MAŠINA Minkšta pėda — fazė ≈ 180° (antifazės palaikymo judėjimas) CH1 CH2 Δφ ≈ 180° RĖMAS MAŠINA SF

CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° Sinfaziniai signalai paprastai rodo disbalansą; priešfaziniai signalai rodo „minkštą pėdą“. Norėdami gauti galutinę išvadą, patikrinkite amplitudes, 1×/2× spektrą ir varžtų atlaisvinimo bandymą.

Kryžminio fazinio metodo privalumas yra tas, kad jis veikia įprasto mašinos veikimo metu ir nereikalauja atlaisvinti jokių tvirtinimo detalių.

5. Vamzdžių sukelta minkšta pėda

Vamzdžių įtempimas ant siurblio ar kompresoriaus įrangos yra viena iš pagrindinių, tačiau dažniausiai nepastebimų, per didelės vibracijos ir nestabilaus suvedimo priežasčių.

5.1. Atsiradimo mechanizmas

Jei vamzdynas prie įtemptos mašinos flanšo prijungiamas be laisvo sujungimo, vamzdžio jėga nuolat veikia mašinos korpusą. Esant darbiniam slėgiui ir temperatūrai, ši jėga didėja dėl šiluminio plėtimosi. Vamzdis "siūbuoja" mašiną, todėl:

  • Periodiniai veleno suvedimo pokyčiai
  • Padidėjusi vibracija esant 1× ir 2× sukimosi dažniui
  • Priešlaikinis guolių ir mechaninių sandariklių susidėvėjimas
  • Nestabilūs rodmenys bandant lygiuoti
Sukeltas minkštas pėdos poveikis: mašinos įtempimas nuo vamzdynų
FONDAS RĖMAS SIURBLYS (kompresorius) VAMZDIS (siurbimas) VAMZDIS (išleidimas) – veikiamas įtampos! F (įtampa) deformacija flanšas 4 taškų patikra 12 6 9 3

Deformacijos jėgaDeformacija Raudonos rodyklės rodo vamzdžio įtempimo jėgą, kuri ištraukia mašiną iš savo geometrijos. Apskritimas 12–3–6–9 rodo flanšų tarpų matavimo keturiuose taškuose prieš lygiavimą tvarką.

5.2. Vamzdynų būklės patikrinimas

Prieš veleno lygiavimą privaloma patikrinti flanšo kampinį padėtį ir poslinkį.

  1. Atjunkite vamzdyną nuo mašinos flanšo.
  2. Išmatuokite tarpus tarp vamzdžio flanšo ir mašinos flanšo keturiuose taškuose: 12, 3, 6 ir 9 valandos padėtyse.
  3. Nustatykite kampiškumą (tarpo skirtumą priešinguose taškuose) ir poslinkį (flanšo centrinių linijų lygiagretus neatitikimas).

Tolerancijos

  • Idealus kampinis kampas ir poslinkio vertė: 0 mm
  • Praktiškai pasiekiama kruopščiai sumontavus: 0,01–0,02 mm
  • Vertės, viršijančios 0,05 mm reikalauja privalomo pataisymo prieš derinimą

5.3. Vamzdžių jungtis

Tikslas – sukurti įtempių neturinčią flanšo jungtį, nenaudojant išorinių jėgų. Metodai apima:

  • Vamzdžių atramų ir pakabų reguliavimas
  • Ritės dalių apipjaustymas arba prailginimas
  • Naudojant išsiplėtimo jungtis
  • Tarpinių atramos padėčių koregavimas
Pramonės realybė

Remiantis lauko praktikos duomenimis, iki 80% veikiančių organizacijų nepaiso vamzdžių įtempių patikrinimo, toliau ieškodamas vibracijos priežasties kitur. Šis darbas reikalauja daug darbo, tačiau be jo bet koks lygiavimas – net ir tikslusis – bus nestabilus.

6. Pėdų kontaktinio ploto reikalavimai

Minimalus mašinos kojos sąlyčio su atramine plokšte (pagrindo rėmu) plotas turi būti bent 80% pėdos pado srities.

Kai sąlyčio plotas yra mažesnis nei 80%:

  • Apkrova pasiskirsto netolygiai, todėl susidaro vietinės įtempių koncentracijos.
  • Įdėklai deformuojasi ir yra įspausti taškinio sąlyčio zonose
  • Varžtų priveržimas neužtikrina stabilaus fiksavimo – laikui bėgant išlyginimas "pasikeičia"
  • Padidėja pėdos ar pado nuovargio lūžio rizika

Tikrinimo metodai

  • Vizualinė apžiūra: kontaktiniai žymės, oksidacija, įbrėžimai ant pagrindo ir rėmo paviršių
  • Prūsų mėlynasis (žymėjimo pasta): užtepkite ploną sluoksnį ant pado plokštės, paspauskite pėdą žemyn, įvertinkite sąlyčio modelį
  • Tarpuakių rinkinys: išmatuokite aplink pėdos perimetrą, kai varžtas yra atlaisvintas

Jei nustatoma, kad kontaktas yra mažesnis nei 80%, guolių paviršių lygumas turi būti atkurtas: grandant, frezuojant arba šlifuojant pado plokštę ir (arba) pėdos padą.

7. Minkštos pėdos korekcijos procedūra

Rekomenduojama darbų seka aptikus minkštą pėdą:

1

Paruoškite guolių paviršius

  • Nuvalykite pado plokštes ir pėdų paviršius nuo nešvarumų, dažų, rūdžių ir senos tarpinės medžiagos
  • Patikrinkite lygumą naudodami tiesintuvo ir tarpmačio rinkinį
  • Jei reikia, apdorokite paviršius mechaniniu būdu (šlifuokite, grandykite).
2

Patikrinkite kontaktinę sritį

  • Užtikrinkite, kad pėdos ir pado sąlytis būtų bent 80%.
  • Pašalinkite visas suspaudžiamas (spyruokliuojančias) medžiagas sąlyčio zonoje
3

Išmatuokite spragas

  • Atlaisvinkite visus tvirtinimo varžtus
  • Išmatuokite tarpus tarpmačiais arba indikatoriumi prie kiekvienos kojos
  • Pasirinkite kalibruotus nerūdijančio plieno tarpiklius. Ne daugiau kaip 3 įdėklai vienai pėdai (kad būtų išvengta "minkštumo" efekto)
4

Patikrinkite vamzdžio įtempimą

  • Atjunkite vamzdynus
  • Išmatuokite flanšo kampą ir poslinkį keturiuose taškuose
  • Jei tolerancijos viršijamos, jas pakoreguokite, kad būtų pasiektas įtemptas sujungimas.
5

Galutinis priveržimas ir patikrinimas

  • Visus varžtus priveržkite sukimo momento raktu kryžminiu būdu
  • Indikatoriaus patikra: atlaisvinant bet kurį varžtą, poslinkis ≤ 0,05 mm
  • Bandomasis važiavimas ir vibracijos lygių patikrinimas
6

Atlikite veleno lygiavimą

Veleno lygiavimą reikia atlikti tik po to, kai minkšta pėda bus visiškai ištaisyta ir sumontuoti vamzdynai. Priešingu atveju lygiavimo rezultatai bus nestabilūs.

8. Instrumentuotė

8.1. Statinės diagnostikos įrankiai

  • Kalibruotų tarpumatikų rinkinys (nuo 0,02 mm)
  • Indikatorius su ciferblatu ant magnetinio pagrindo (gradacija 0,01 mm)
  • Tiesusis kraštas
  • Žymėjimo pasta („Prūsijos mėlyna“) sąlyčio ploto įvertinimui
  • Kalibruotas sukimo momento raktas

8.2. Dinaminės diagnostikos įrankiai

Dinaminiam minkštų pėdų aptikimui ir kryžminės fazės analizei reikalingas nešiojamas vibracijos analizatorius, turintis vienalaikio dviejų kanalų matavimo ir fazės analizės galimybes.

Svetainė Balanset-1A (gamintojas „VibroMera“) yra nešiojamas dviejų kanalų vibrometras-balansavimo įrenginys, tinkantis šioms užduotims. Pagrindinės specifikacijos, susijusios su minkštųjų pėdų diagnostika:

Vibracijos kanalai 2 (vienalaikiai)
Greičio diapazonas 250–90 000 aps./min.
Vibracijos greičio RMS 0–80 mm/s
Fazės tikslumas 0–360°, ±2°
Fazės jutiklis Fotoelektrinis, įtrauktas
Spektrinė analizė Palaikomas FFT
Maitinimo šaltinis USB (7–20 V)
Balansavimas 1 arba 2 lėktuvai

Dviejų kanalų „Balanset-1A“ architektūra leidžia vienu metu matuoti amplitudę ir fazę dviejose atramose, o tai yra būtina sąlyga kryžminės fazės „minkštosios pėdos“ diagnostikai. Po „minkštosios pėdos“ korekcijos tas pats prietaisas naudojamas rotoriaus balansavimui jo paties guoliuose – vienoje arba dviejose korekcijos plokštumose – neišmontuojant įrangos.

9. Norminės nuorodos

  • GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibracija. Mašinų vibracijos matavimas ir įvertinimas. 1 dalis. Bendrosios gairės.
  • GOST R ISO 18436-2-2005 — Mašinų būklės stebėjimas ir diagnostika. Vibracijos būklės stebėjimas ir diagnostika. 2 dalis. Personalo mokymo ir sertifikavimo reikalavimai.
  • ISO 1940-1:2003 — Mechaniniai virpesiai. Balanso kokybės reikalavimai rotoriams, esant pastoviai (standžiai) būsenai. 1 dalis. Balanso tolerancijų specifikacija ir patikrinimas.
  • ISO 10816 / ISO 20816 — Mašinų vibracijos būklės vertinimo standartų serija.

10. Išvada

Svarbiausias išsinešimui

Minkšta pėda yra sisteminis įrengimo defektas, kurio korekcija yra privaloma sąlyga sėkmingam veleno suvedimui ir vibracijos sumažinimui besisukančioje įrangoje. Nepaisant minkštos atramos, bet kokie vėlesni paleidimo darbai tampa beprasmiai: suvedimas bus nestabilus, vibracija išliks padidėjusi, o guolių ir sandariklių tarnavimo laikas sutrumpės.

Šiuolaikiniai nešiojamieji dviejų kanalų vibrometrai, tokie kaip Balanset-1A Užtikrina visą diagnostikos ciklą – nuo „minkštos kojos“ aptikimo atliekant kryžminę fazių analizę ir baigiant vėlesniu rotoriaus balansavimu vietoje. Instrumentinių diagnostikos metodų naudojimas vietoj vizualinės apžiūros labai padidina defektų aptikimo patikimumą ir sutrumpina paleidimo laiką.

Rekomenduojamas paleidimo darbo eiga

1
Minkštos pėdos patikrinimas ir korekcija
2
Vamzdžių jungtis
3
Veleno lygiavimas
4
Rotoriaus balansavimas
5
Galutinis vibracijos patikrinimas ✓
Sukamosios įrangos paleidimo schema
1. Minkšta pėdos patikra matuokliai + indikatorius + kryžminė fazė SF rasta? >0,05 mm Taip Teisingas SF: tarpinės, valymas, apdirbimas Ne 2. Vamzdžių jungtis Kampiškumas / poslinkis ≤ 0,02 mm 3. Veleno lygiavimas lazerinis / skalės indikatorius 4. Balansavimas (Balanset-1A) 5. Galutinis vibracijos matavimas ✓ Balanset-1A naudojamas šiais atvejais: ▸ 1 žingsnis – kryžminė fazė ▸ 4 žingsnis – balansavimas

Darbo logika"Taip" filialasGalutinis patikrinimas Pagrindinė taisyklė: pradėti lygiavimą tik patvirtinus minkštą pėdos korekciją. Praktinis kriterijus: pėdos poslinkis ≤ 0,05 mm atlaisvinant valdymo varžtą ir nėra antifazinės vibracijos.

Šios sekos laikymasis yra patikimo ir ilgalaikio besisukančios įrangos veikimo pagrindas.

Šaltiniai: vibracijos diagnostikos ir velenų derinimo mokymo programos medžiaga; GOST R ISO 20816-1-2021; GOST R ISO 18436-2-2005; ISO 1940-1:2003; „VibroMera“ techninė dokumentacija („Balanset-1A“).