Memahami Analisis Kilasan
Definisi: Apakah itu Analisis Kilasan?
Analisis kilasan ialah pengukuran, penilaian dan pemodelan getaran kilasan—ayunan berpusing mengenai paksi aci—dalam kereta api pemacu jentera berputar. Tidak seperti getaran sisi (lentur) yang mudah diukur dengan piawai accelerometers, getaran kilasan memerlukan teknik pengukuran khusus (tolok terikan, takometer dwi, vibrometri laser) dan analisis untuk mengesan ayunan sudut, menentukan frekuensi semula jadi kilasan dan menilai risiko keletihan dalam aci, gandingan dan gear.
Analisis kilasan adalah penting untuk pemacu enjin salingan, aci pemacu panjang, kotak gear berkuasa tinggi, dan aplikasi motor VFD di mana getaran kilasan boleh menyebabkan aci bencana atau kegagalan gandingan walaupun tahap getaran sisi boleh diterima. Ia adalah keupayaan diagnostik yang khusus tetapi penting untuk mencegah kegagalan secara tiba-tiba dan tidak dijangka dalam sistem penghantaran kuasa.
Mengapa Analisis Kilasan Diperlukan
Kilasan lwn. Getaran Sisi
- sisi: Membongkok, gerakan sisi ke sisi, diukur dengan pecutan standard
- Kilasan: Memusing tentang paksi, tiada anjakan sisi, tidak dapat dilihat oleh penderia standard
- Kemerdekaan: Boleh mengalami kilasan teruk dengan sisi rendah (dan sebaliknya)
- Damage: Kilasan boleh menyebabkan kegagalan aci/gandingan tanpa amaran daripada ukuran sisi
Mod Kegagalan
- Patah keletihan aci (biasanya 45° ke paksi)
- Kegagalan elemen gandingan (gigi gear, elemen fleksibel)
- Gigi gear rosak akibat beban berayun
- Kerosakan kunci dan alur kerana resah
Teknik Pengukuran
1. Kaedah Tolok Terikan
Pengukuran tegasan kilasan langsung:
- Tolok terikan terikat pada 45° kepada paksi aci (orientasi tegasan ricih maks)
- Mengukur terikan ricih daripada berpusing
- Memerlukan gelang gelincir atau telemetri wayarles untuk aci berputar
- Paling tepat tetapi kompleks dan mahal
- Penggunaan utama penyelidikan dan pembangunan
2. Kaedah Dwi Tachometer
- Dua sensor optik pada lokasi aci yang berbeza
- Ukur perbezaan fasa antara lokasi
- Perbezaan fasa = twist sudut = getaran kilasan
- Non-contact dan praktikal
- Terhad kepada kilasan frekuensi rendah (< 100 Hz biasanya)
3. Pengukur Kilasan Laser
- Sistem Doppler laser khusus
- Mengukur turun naik halaju sudut
- Bukan kenalan
- Julat frekuensi yang luas
- Mahal tetapi berkuasa
4. Analisis Arus Motor
- Getaran kilasan mencipta turun naik semasa
- Menganalisis spektrum arus motor
- Tidak langsung tetapi tidak invasif
- Alat pemeriksaan yang berguna
Analisis Kilasan Analitik
Permodelan Matematik
- Model kilasan jisim bergumpal bagi kereta api pandu
- Kira frekuensi semula jadi kilasan
- Ramalkan tindak balas kepada sumber pengujaan
- Kenal pasti kelajuan kritikal dan resonans
Sumber Pengujaan
- Enjin Salingan: Denyutan tembakan mencipta pengujaan kilasan
- Gear Mesh: Penglibatan gigi menghasilkan tork berayun
- VFD: Harmonik frekuensi pensuisan PWM
- Elektrik: Kekerapan lintasan tiang motor dan gelincir
Rajah Campbell untuk Torsional
- Plot frekuensi semula jadi kilasan berbanding kelajuan
- Tindanan baris pesanan pengujaan
- Kenal pasti kelajuan kritikal kilasan (titik gangguan)
- Panduan pemilihan kelajuan operasi
Aplikasi Kritikal
Pemacu Enjin Bersalingan
- Penjana diesel
- Pemampat enjin gas
- Penggerak marin
- Denyut tork yang besar memerlukan analisis
Aci Pemacu Panjang
- Pemacu kilang bergolek
- Aci kipas marin
- Pemacu mesin kertas
- Panjang menghasilkan kekakuan kilasan yang rendah
Kotak Gear Berkuasa Tinggi
- Kotak gear turbin angin
- Pengurangan gear industri > 1000 HP
- Pengujaan mesh gear bagi mod kilasan
Sistem Motor VFD
- Pemacu frekuensi boleh ubah mencipta pengujaan kilasan
- Harmonik PWM boleh merangsang resonans kilasan
- Meningkatkan kebimbangan dengan percambahan VFD
Keputusan Analisis
Frekuensi Semula Jadi Kilasan
- Kenal pasti daripada ukuran atau pengiraan
- Bandingkan dengan frekuensi pengujaan
- Sahkan pemisahan yang mencukupi
Tahap Tekanan
- Kira tegasan ricih berselang-seli daripada getaran yang diukur
- Bandingkan dengan had ketahanan material
- Menilai penggunaan hayat keletihan
- Tentukan sama ada tekanan boleh diterima
redaman
- Ukur daripada tindak balas pada resonans kilasan
- Biasanya sangat rendah (< 1% daripada kritikal)
- Redaman rendah bermaksud resonans yang tajam
Strategi Mitigasi
Pemisahan Kekerapan
- Pastikan kilasan semula jadi dipisahkan daripada frekuensi pengujaan
- Tukar diameter aci, panjang atau kekakuan gandingan
- Ubah suai inersia (tambah roda tenaga)
Penambahan Redaman
- Peredam kilasan (likat atau geseran)
- Gandingan redaman tinggi
- Mengurangkan penguatan resonans
Perubahan Kelajuan Operasi
- Elakkan operasi berterusan pada kelajuan kritikal kilasan
- Hadkan julat kelajuan
- Penalaan VFD untuk meminimumkan pengujaan
Analisis kilasan ialah disiplin getaran khusus menangani ayunan berpusing yang boleh menyebabkan kegagalan bencana yang tidak dapat dilihat oleh pemantauan getaran sisi standard. Walaupun memerlukan teknik pengukuran dan analisis khusus, analisis kilasan adalah penting untuk pemacu enjin salingan, aci panjang, kotak gear berkuasa tinggi dan sistem VFD di mana getaran kilasan menimbulkan risiko kebolehpercayaan dan keselamatan yang ketara.