Apakah Getaran Kilasan? Punca dan Kesan • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi rotor Apakah Getaran Kilasan? Punca dan Kesan • Pengimbang mudah alih, penganalisis getaran "Balanset" untuk penghancur pengimbang dinamik, kipas, sungkupan, gerimit pada gabungan, aci, emparan, turbin dan banyak lagi rotor

Apakah Getaran Kilasan? Punca dan Kesan

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Getaran Kilasan dalam Jentera Berputar

Definisi: Apakah Getaran Kilasan?

Getaran kilasan ialah ayunan sudut aci berputar mengenai paksi putarannya—pada asasnya gerakan berpusing dan tidak berpusing di mana bahagian aci yang berbeza berputar pada kelajuan yang berbeza sedikit pada bila-bila masa tertentu. Tidak seperti getaran sisi (gerakan sisi ke sisi) atau getaran paksi (gerakan bolak-balik), getaran kilasan tidak melibatkan anjakan linear; sebaliknya, aci mengalami pecutan sudut positif dan negatif berselang-seli.

Walaupun getaran kilasan lazimnya mempunyai amplitud yang jauh lebih kecil daripada getaran sisi dan selalunya sukar untuk dikesan, ia boleh mewujudkan tegasan berselang-seli yang besar dalam aci, gandingan dan gear, yang berpotensi membawa kepada kegagalan keletihan yang teruk tanpa amaran.

Mekanisme Fizikal

Bagaimana Getaran Kilasan Berlaku

Getaran kilasan boleh digambarkan seperti berikut:

  • Bayangkan aci panjang menyambungkan motor kepada beban yang didorong
  • Aci bertindak seperti spring kilasan, menyimpan dan membebaskan tenaga semasa ia berpusing
  • Apabila diganggu oleh tork yang berbeza-beza, aci berayun, dengan bahagian berputar lebih cepat dan lebih perlahan daripada kelajuan purata
  • Ayunan ini boleh terbentuk jika frekuensi pengujaan sepadan dengan frekuensi semula jadi kilasan

Frekuensi Semula Jadi Kilasan

Setiap sistem aci mempunyai frekuensi semula jadi kilasan yang ditentukan oleh:

  • Kekakuan Kilasan Aci: Bergantung pada diameter aci, panjang, dan modulus ricih bahan
  • Inersia Sistem: Momen inersia komponen berputar yang disambungkan (pemutar motor, gandingan, gear, beban)
  • Pelbagai Mod: Sistem kompleks mempunyai beberapa frekuensi semula jadi kilasan
  • Kesan Gandingan: Gandingan fleksibel menambah pematuhan kilasan, menurunkan frekuensi semula jadi

Punca Utama Getaran Kilasan

1. Tork Boleh Ubah daripada Enjin Salingan

Sumber yang paling biasa dalam banyak aplikasi:

  • Enjin Diesel dan Petrol: Peristiwa pembakaran menghasilkan tork berdenyut
  • Perintah Tembak: Mencipta harmonik kelajuan enjin
  • Kiraan Silinder: Lebih sedikit silinder menghasilkan lebih banyak variasi tork
  • Risiko resonans: Kelajuan operasi enjin mungkin bertepatan dengan kelajuan kritikal kilasan

2. Daya Mesh Gear

Sistem gear menjana pengujaan kilasan:

  • Kekerapan mesh gear (bilangan gigi × RPM) menghasilkan tork berayun
  • Ralat jarak gigi dan ketidaktepatan profil menyumbang
  • Serangan balik gear boleh menyebabkan beban impak
  • Peringkat gear berbilang mencipta sistem kilasan yang kompleks

3. Isu Motor Elektrik

Motor elektrik boleh menghasilkan gangguan kilasan:

  • Kekerapan Melepasi Tiang: Interaksi antara rotor dan stator menghasilkan tork berdenyut
  • Bar Rotor Patah: Mencipta denyutan tork pada kekerapan gelinciran
  • Pemacu Frekuensi Berubah (VFD): Pensuisan PWM boleh merangsang mod kilasan
  • Memulakan Transients: Ayunan tork yang besar semasa permulaan motor

4. Variasi Beban Proses

Pemuatan berubah pada peralatan yang didorong:

  • Peristiwa lonjakan pemampat
  • Peronggaan pam mencipta pancang tork
  • Beban kitaran dalam penghancur, kilang, dan penekan
  • Daya hantaran bilah dalam kipas dan turbin

5. Isu Gandingan dan Drivetrain

  • Gandingan haus atau rosak dengan permainan atau tindak balas
  • Sambungan sejagat beroperasi pada sudut menghasilkan pengujaan kilasan 2x
  • Tergelincir pemacu tali pinggang dan berbual
  • Tindakan poligon pemacu rantai

Cabaran Pengesanan dan Pengukuran

Mengapa Getaran Kilasan Sukar Dikesan

Tidak seperti getaran sisi, getaran kilasan memberikan cabaran pengukuran yang unik:

  • Tiada Anjakan Jejari: Pecutan standard pada perumah galas tidak mengesan gerakan kilasan semata-mata
  • Amplitud Sudut Kecil: Amplitud biasa ialah pecahan darjah
  • Peralatan Khusus Diperlukan: Memerlukan penderia getaran kilasan atau analisis yang canggih
  • Sering diabaikan: Tidak termasuk dalam program pemantauan getaran rutin

Kaedah Pengukuran

1. Tolok Terikan

  • Dipasang pada 45° pada paksi aci untuk mengukur terikan ricih
  • Memerlukan sistem telemetri untuk menghantar isyarat daripada aci berputar
  • Pengukuran langsung tegasan kilasan
  • Kaedah yang paling tepat tetapi kompleks dan mahal

2. Penderia Getaran Kilasan Dwi-Prob

  • Dua sensor optik atau magnet mengukur kelajuan pada lokasi aci yang berbeza
  • Perbezaan fasa antara isyarat menunjukkan getaran kilasan
  • Pengukuran bukan sentuhan
  • Boleh dipasang sementara atau kekal

3. Vibrometer Kilasan Laser

  • Pengukuran optik variasi halaju sudut aci
  • Tidak bersentuhan, tiada penyediaan aci diperlukan
  • Mahal tetapi berkuasa untuk menyelesaikan masalah

4. Penunjuk Tidak Langsung

  • Analisis tandatangan arus motor (MCSA) boleh mendedahkan isu kilasan
  • Corak kehausan gigi gandingan dan gear
  • Lokasi retak keletihan aci dan orientasi
  • Corak getaran sisi luar biasa yang mungkin berganding dengan mod kilasan

Akibat dan Mekanisme Kerosakan

Kegagalan Keletihan

Bahaya utama getaran kilasan:

  • Kegagalan aci: Keretakan keletihan biasanya pada 45° ke paksi aci (satah tegasan ricih maksimum)
  • Kegagalan Gandingan: Gigi gandingan gear haus, keletihan elemen fleksibel
  • Kerosakan Gigi Gear: Dipercepatkan oleh ayunan kilasan
  • Kerosakan Kunci dan Alur Kunci: Keresahan dan haus akibat tork berayun

Ciri-ciri Kegagalan Kilasan

  • Selalunya tiba-tiba dan malapetaka tanpa amaran
  • Permukaan patah pada sudut 45° kepada paksi aci
  • Tanda pantai pada permukaan patah menunjukkan perkembangan keletihan
  • Mungkin berlaku walaupun tahap getaran sisi boleh diterima

Isu Prestasi

  • Masalah kawalan kelajuan dalam pemacu ketepatan
  • Haus berlebihan dalam kotak gear dan gandingan
  • Bunyi dari bunyi gear dan hentakan gandingan
  • Ketidakcekapan penghantaran kuasa

Analisis dan Permodelan

Analisis Kilasan Semasa Reka Bentuk

Reka bentuk yang betul memerlukan analisis kilasan:

  • Pengiraan Frekuensi Semula Jadi: Tentukan semua kelajuan kritikal kilasan
  • Analisis Respons Paksa: Ramalkan amplitud kilasan pada keadaan operasi
  • Rajah Campbell: Tunjukkan frekuensi semula jadi kilasan berbanding kelajuan operasi
  • Analisis Tekanan: Kira tegasan ricih berselang-seli dalam komponen kritikal
  • Ramalan Kehidupan Keletihan: Anggarkan hayat komponen di bawah beban kilasan

Alatan Perisian

Perisian khusus melakukan analisis kilasan:

  • Model jisim terkumpul berbilang inersia
  • Analisis kilasan unsur terhingga
  • Simulasi domain masa bagi peristiwa sementara
  • Analisis harmonik domain frekuensi

Kaedah Tebatan dan Kawalan

Penyelesaian Reka Bentuk

  • Margin Pemisahan: Pastikan frekuensi semula jadi kilasan adalah ±20% dari frekuensi pengujaan
  • redaman: Menggabungkan peredam kilasan (peredam likat, peredam geseran)
  • Gandingan Fleksibel: Tambahkan pematuhan kilasan untuk menurunkan frekuensi semula jadi di bawah julat pengujaan
  • Penalaan Massa: Tambah roda tenaga atau ubah suai inersia untuk mengalihkan frekuensi semula jadi
  • Perubahan Kekakuan: Ubah suai diameter aci atau kekakuan gandingan

Penyelesaian Operasi

  • Sekatan Kelajuan: Elakkan operasi berterusan pada kelajuan kritikal kilasan
  • Pecutan Pantas: Melepasi kelajuan kritikal dengan cepat semasa permulaan
  • Pengurusan Beban: Elakkan keadaan yang merangsang mod kilasan
  • Penalaan VFD: Laraskan parameter pemacu untuk meminimumkan pengujaan kilasan

Pemilihan Komponen

  • Gandingan Redaman Tinggi: Gandingan elastomer atau hidraulik yang menghilangkan tenaga kilasan
  • Peredam Kilasan: Peranti khusus untuk pemacu enjin salingan
  • Kualiti Gear: Gear ketepatan dengan toleransi yang ketat mengurangkan pengujaan
  • Bahan Aci: Bahan kekuatan lesu yang tinggi untuk aci kritikal kilasan

Aplikasi dan Piawaian Industri

Aplikasi Kritikal

Analisis kilasan amat penting untuk:

  • Pemacu Enjin Salingan: Penjana diesel, pemampat enjin gas
  • Aci Pemacu Panjang: Pendorongan marin, kilang bergolek
  • Kotak Gear Kuasa Tinggi: Turbin angin, pemacu gear industri
  • Pemacu Kelajuan Berubah: Aplikasi motor VFD, sistem servo
  • Sistem Berbilang Badan: Kereta api pandu kompleks dengan berbilang mesin yang disambungkan

Piawaian Berkaitan

  • API 684: Dinamik pemutar termasuk prosedur analisis kilasan
  • API 617: Keperluan kilasan pemampat emparan
  • API 672: Analisis kilasan pemampat salingan yang dibungkus
  • ISO 22266: Getaran kilasan jentera berputar
  • VDI 2060: Getaran kilasan dalam sistem pemacu

Hubungan dengan Jenis Getaran Lain

Walaupun berbeza daripada getaran sisi dan paksi, getaran kilasan boleh berganding dengannya:

  • Gandingan Kilasan Sisi: Dalam geometri tertentu, mod kilasan dan sisian berinteraksi
  • Gear Mesh: Getaran kilasan menghasilkan beban gigi yang berbeza-beza yang boleh merangsang getaran sisi
  • Sendi Universal: Penjajaran sudut menggandingkan input kilasan kepada output sisi
  • Cabaran Diagnostik: Tandatangan getaran kompleks mungkin mempunyai sumbangan daripada pelbagai jenis getaran

Memahami dan mengurus getaran kilasan adalah penting untuk operasi sistem penghantaran kuasa yang boleh dipercayai. Walaupun ia kurang mendapat perhatian berbanding getaran sisi dalam pemantauan rutin, analisis getaran kilasan adalah kritikal semasa reka bentuk dan penyelesaian masalah sistem pemacu berkuasa tinggi atau ketepatan di mana kegagalan kilasan boleh membawa akibat bencana.

← Kembali ke Indeks Utama

Categories:
WhatsApp