Izpratne par berzi rotējošās mašīnās
Definīcija: Kas ir berzēšana?
Berzēšana ir berzes kontakts un relatīvā slīdes kustība starp rotējošām un nekustīgām sastāvdaļām mašīnās. Šis termins uzsver nepārtrauktās berzes aspektu rotora un statora kontakts, atšķirot to no viegla, periodiska kontakta vai triecieniem. Berzēšana rada berzes spēkus, rada ievērojamu siltumu berzes darba rezultātā un rada atšķirīgu vibrācija modeļi, kam raksturīga atpakaļvērsta virpuļošana, subsinhronas komponentes un termiskie efekti.
Termins “berzēšana” bieži tiek lietots kā sinonīms terminam “rotora berzēšana”, lai gan berzēšana dažreiz uzsver kontakta berzes un termiskos aspektus, savukārt rotora berzēšana var ietvert visu veidu kontaktus, tostarp vieglu skrāpēšanu vai triecienus.
Berzes berzes mehānika
Kulona berzes modelis
Berzēšana notiek saskaņā ar sausās berzes (Kulona berzes) principiem:
- Berzes spēks: F = µ × N, kur µ ir berzes koeficients un N ir normālais spēks
- Virziens: Vienmēr pretojas relatīvajai kustībai starp virsmām
- Tipiski koeficienti: Tērauds uz tērauda µ ≈ 0,3–0,5; tērauds uz blīvējuma materiāla µ ≈ 0,2–0,4
- Siltuma ģenerēšana: Viss berzes darbs tiek pārvērsts siltumā
Tangenciālie un normālie spēki
Berzēšanas laikā:
- Normāls spēks: Spiežas radiāli uz iekšu uz rotoru
- Berzes spēks: Darbojas tangenciāli, pretēji rotācijai
- Iegūtais spēks: Kombinācija mēdz palēnināt rotoru un novirzīt to atpakaļ
- Griezes momenta palielināšana: Berze izkliedē jaudu, palielinot nepieciešamo piedziņas griezes momentu
Raksturīgie vibrācijas modeļi
Atpakaļejošs virpulis
Visizteiktākā berzes iezīme ir atpakaļgaitas (apgrieztā) virpuļošana:
- Berzes spēks rada tangenciālu komponentu, kas veicina orbitālo kustību atpakaļ.
- Šahta orbīta griežas pretēji vārpstas griešanās virzienam
- Frekvence parasti ir nesinhrona (mazāka par 1× ātrumu)
- Bieži sastopamās frekvences: 0,5×, 0,33×, 0,25× (daļskaitļu kārtas)
- Orbītas forma bieži ir neregulāra vai deformēta
Spektra raksturojums
- Subsinhronās virsotnes: Vairāki pīķi zem 1×, bieži vien daļharmoniku līmenī
- Sinhronā komponente: 1× var palielināties berzes spēku dēļ
- Augstākas harmonikas: 2×, 3×, 4× no nelineāras berzes
- Platjoslas troksnis: Paaugstināts trokšņa līmenis visā spektrā
- Nestabils spektrs: Pīķi parādās, pazūd vai mainās frekvence
Laika viļņu formas funkcijas
- Impulsīvi notikumi vai impulsu uzliesmojumi, kad sākas kontakts
- Nogriešana vai saplacināšana pie maksimālajām novirzēm
- Neregulāra, nesinusoidāla viļņu forma
- Klāt ir vairāku frekvenču ritma modeļi
Berzes termiskā iedarbība
Siltuma ģenerēšana
Berze pārvērš mehānisko enerģiju siltumā:
- Likme: Izkliedētā jauda = Berzes spēks × Slīdēšanas ātrums
- Lielums: Viegla berzēšana: 10–100 vati; spēcīga berzēšana: kilovati
- Koncentrācija: Siltums koncentrēts nelielā saskares laukumā
- Temperatūras paaugstināšanās: Smagos gadījumos lokālā temperatūra var pārsniegt 500°C
Termiskā loka izstrāde
Siltuma vibrācijas atgriezeniskās saites cilpa:
- Sākotnējā berze rada siltumu vienā vārpstas pusē
- Asimetriska apkure rada termiskā loka
- Termiskā izliekuma dēļ palielinās vārpstas novirze
- Palielināta novirze izraisa spēcīgāku berzi
- Vairāk berzes rada vairāk siltuma
- Pozitīvas atsauksmes var izraisīt ātru neveiksmi
Sekundārie termiskie efekti
- Gultņu apsilde: Siltums, kas tiek vadīts caur vārpstu uz gultņiem
- Eļļas degradācija: Pārāk augsta temperatūra noārda smērvielu
- Būtiskas izmaiņas: Fāžu pārvērtības vai metalurģiskas izmaiņas termiski ietekmētajās zonās
- Termiskā spriedze: Var izraisīt plaisas termiski noslogotās vietās
Noteikšanas metodes
Vibrācijas monitorings
- Subsinhronās trauksmes: Brīdinājums par maksimumiem, kas sasniedz 0,3–0,5 × skriešanas ātrumu
- Orbītas uzraudzība: Automatizēta orbītas analīze, kas nosaka atpakaļejošu virpuli
- Spektrālās izmaiņas: Algoritmi, kas atklāj vairāku harmoniku pēkšņu parādīšanos
- Viļņu formas izgriešana: Nesinusoidālu kropļojumu noteikšana
Temperatūras uzraudzība
- Gultņu temperatūras sensori ar strauji augošiem trauksmes signāliem
- Atklāto šahtas sekciju infrasarkanā temperatūras kontrole
- Temperatūras starpības uzraudzība (augšējais pret apakšējo gultni)
- Temperatūras izmaiņu ātruma trauksmes signāli (piemēram, > 5°C/minūtē)
Papildu indikatori
- Griezes momenta palielināšana: Enerģijas patēriņš palielinās berzes dēļ
- Ātruma svārstības: Nelielas ātruma svārstības mainīga berzes griezes momenta dēļ
- Akustiskā emisija: Augstas frekvences skaņa no kontakta
- Vizuāla pārbaude: Nodiluma atliekas, krāsas maiņa, redzami bojājumi
Atbildes darbības
Neatliekamās darbības
- Samazināt smaguma pakāpi: Samaziniet ātrumu vai slodzi, ja to var izdarīt droši
- Rūpīgi uzraudzīt: Nepārtraukta vibrācijas un temperatūras novērošana
- Sagatavošanās izslēgšanai: Sagatavojiet avārijas izslēgšanu
- Avārijas apstāšanās: Ja vibrācija vai temperatūra paaugstinās
- Atļaut atdzišanas laiku: Pirms pārbaudes darbiniet pagriešanas mehānismu vai ļaujiet tam dabiski atdzist.
Izmeklēšana
- Pārbaudiet, vai nav fizisku kontakta pierādījumu
- Izmēriet atstarpes vietās, kur ir aizdomas par berzi
- Pārbaudiet termisko loku vai pastāvīgo vārpstas loku
- Nosakiet galveno cēloni (pārmērīga vibrācija, nepietiekama klīrenss utt.)
Korektīvās darbības
- Palielināt klīrensus: Noņemiet bojātās vietas vai nomainiet detaļas
- Adreses pamatcēlonis: Rotora balansēšana, pareiza izlīdzināšana, gultņu problēmu novēršana
- Nomainiet bojātās detaļas: Blīvējumi, gultņu komponenti, vārpstas sekcijas pēc nepieciešamības
- Pārbaudiet atļaujas: Pirms atkārtotas palaišanas pārliecinieties, ka visās vietās ir pietiekami daudz brīvas vietas.
Berzēšanās ir viens no nopietnākajiem ar vibrāciju saistītajiem defektiem rotējošās mašīnās. Tās straujas saasināšanās potenciāls termiskās atgriezeniskās saites dēļ prasa tūlītēju atpazīšanu, ātru reaģēšanu un rūpīgu korekciju, lai novērstu katastrofālas kļūmes kritiskās iekārtās.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 