Forstå akselsprekker i roterende maskineri

Bærbar balanseringsenhet, vibrasjonsanalysator

Enheter

Bærbart balanse- og vibrasjonsanalyseapparat Balanset-1A

Deler

Optisk sensor (lasertakometer)

Komplett vibrasjonsdiagnostikk- og balanseringssett fra Vibromera, inkludert fire vibrasjonssensorer med kabler, en signalgrensesnittmodul, laserturteller med magnetisk stativ, digital vekt, USB-kabel og en bæreveske. Systemet er designet for feltrotorbalansering og tilstandsovervåking på industrielt utstyr.

Enheter

Magnetisk stativ Insize-60-kgf.

Deler

Dynamisk balanseringsenhet "Balanset-1A" OEM

Definisjon: Hva er en akselsprekk?

A akselsprekk er et brudd eller en diskontinuitet i en roterende aksel som utvikler seg fra utmatting, spenningskonsentrasjon eller materialdefekter. Sprekker starter vanligvis på overflaten og forplanter seg innover vinkelrett på retningen for maksimal strekkspenning. I roterende maskineri er akselsprekker ekstremt farlige fordi de kan utvikle seg fra en liten, uoppdagelig feil til et fullstendig akselbrudd i løpet av timer eller dager, noe som potensielt kan forårsake katastrofal utstyrsfeil.

Skaftsprekker produserer særegne vibrasjon signaturer, spesielt en karakteristisk 2× (to ganger per omdreining) komponent som oppstår når sprekken utvikler seg. Tidlig deteksjon gjennom vibrasjonsanalyse er avgjørende for å forhindre fullstendig akselsvikt og tilhørende sikkerhetsfarer.

Vanlige årsaker til akselsprekker

1. Tretthet fra sykliske stressfaktorer

Den vanligste årsaken, spesielt i roterende maskiner:

Bøyetretthet: Roterende aksel med ujevn stivhet eller belastninger skaper syklisk bøyespenning
Torsjonell utmattelse: Oscillerende dreiemoment i kraftoverføringsaksler
Høysyklusutmattelse: Millioner av stresssykluser akkumuleres over flere års drift
Stresskonsentrasjon: Kilespor, hull, fileter og geometriske diskontinuiteter konsentrerer spenning

2. Driftsforhold

Overdreven Ubalanse: Høye sentrifugalkrefter skaper bøyespenninger
Feiljustering: Bøyemomenter fra feiljustering akselererer utmatting
Resonansoperasjon: Opererer på eller i nærheten av kritiske hastigheter skaper høye avbøyninger
Overbelastning: Drift utenfor designgrensene
Termisk stress: Raske oppvarmings-/kjølesykluser eller termiske gradienter

3. Material- og produksjonsfeil

Materielle inkluderinger: Slagg, hulrom eller fremmedlegemer i sjaktmateriale
Feil varmebehandling: Utilstrekkelig herding eller anløping
Maskineringsfeil: Verktøymerker, hulriper eller riper som skaper spenningsforhøyere
Korrosjonsgroping: Overflatekorrosjon som skaper sprekkdannelsessteder
Fretting: Ved presspassgrensesnitt eller kilespor

4. Driftshendelser

Overhastighetshendelser: Nød- eller utilsiktet overhastighet som skaper høy belastning
Alvorlige gnagsår: Kontaktgenererende varme og lokal spenningskonsentrasjon
Støtbelastning: Plutselige belastninger fra prosessforstyrrelser eller mekaniske støt
Tidligere reparasjoner: Sveising eller maskinering som innfører restspenninger

Vibrasjonssymptomer på en sprukket aksel

Den karakteristiske 2×-komponenten

Den kjennetegnende vibrasjonssignaturen til en sprukket aksel er en fremtredende 2× (andre harmoniske) komponent:

Hvorfor 2× vibrasjon utvikler seg

En sprekk åpnes og lukkes to ganger per omdreining når akselen roterer
Når sprekken er i kompresjon (bunnen av rotasjonen), er stivheten høyere
Når sprekken er i strekk (toppen av rotasjonen), åpner sprekken seg, stivheten er lavere
Denne stivhetsendringen to ganger per omdreining skaper 2× pådriv
2× amplitude øker når sprekk forplanter seg og stivhetsasymmetrien vokser

Ytterligere vibrasjonsindikatorer

1× Endringer: Gradvis økning i 1× vibrasjon fra endret stivhet og gjenværende bøyning
Høyere harmoniske: 3×, 4× kan oppstå når sprekkgraden øker
Faseskift: Fasevinkelendringer under oppstart/rulling eller ved forskjellige hastigheter
Hastighetsavhengig oppførsel: Vibrasjon kan endre seg ikke-lineært med hastighet
Temperaturfølsomhet: Vibrasjon kan korrelere med termisk ekspansjon ved åpning/lukking av sprekk

Oppstart/friløpskarakteristikker

2×-komponenten viser uvanlig oppførsel under transienter
Kan vise to topper i Bode-plottet (ved 1/2 av hver kritiske hastighet)
Faseendringer av 1×-komponenten kan avvike fra normal ubalanserespons

Deteksjonsmetoder

Vibrasjonsovervåking

Trendanalyse

Overvåk 2X/1X-forholdet over tid
Gradvis økning i 2× amplitude er et varseltegn
2X/1X-forhold > 0,5 krever etterforskning
Plutselige endringer i vibrasjonsmønsteret mistenkelige

Spektralanalyse

Regelmessig FFT analyse som viser harmoniske
Sammenlign nåværende med historiske grunnlinjespektre
Se etter fremvekst eller vekst av 2× topp

Transient analyse

Foss-tomter under oppstart/friløp
Bode-plott som viser amplitude og fase vs. hastighet
Uvanlig oppførsel ved kritiske hastighetspassasjer

Vibrasjonsfrie metoder

1. Magnetisk partikkelinspeksjon (MPI)

Oppdager overflatesprekker og sprekker nær overflaten
Krever tilgjengelig sjaktoverflate
Høy pålitelighet for sprekkdeteksjon
En del av rutinemessige vedlikeholdsinspeksjoner

2. Ultralydtesting (UT)

Oppdager interne og overflatesprekker
Kan finne sprekker før de forårsaker vibrasjonssymptomer
Krever spesialutstyr og opplært personell
Anbefales for kritiske sjakter

3. Inspeksjon av fargestoffpenetrant

Enkel metode for å oppdage overflatesprekker
Krever rengjøring og overflatebehandling
Nyttig for tilgjengelige områder under strømbrudd

4. Virvelstrømstesting

Deteksjon av sprekker i kontaktløs overflate
Bra for automatisert inspeksjon
Effektiv på ikke-magnetiske og magnetiske materialer

Respons og korrigerende tiltak

Umiddelbare tiltak ved oppdagelse

Øk overvåkingsfrekvensen: Fra månedlig til ukentlig eller daglig
Reduser driftsalvorlighetsgraden: Senk hastigheten eller lasten hvis mulig
Plannedleggelse: Planlegg reparasjon eller utskifting så snart som mulig
Utfør NDE: Bekreft tilstedeværelsen av sprekker og vurder alvorlighetsgraden
Risikovurdering: Avgjør om fortsatt drift er trygg

Langsiktige løsninger

Utskifting av aksel: Den mest pålitelige løsningen for bekreftede sprekker
Reparasjon (begrensede tilfeller): Noen sprekker kan fjernes ved maskinering og oppbygging med sveising (krever ekspertvurdering)
Analyse av rotårsak: Identifiser hvorfor sprekk utviklet seg for å forhindre gjentakelse
Designendringer: Håndtere stresskonsentrasjoner, forbedre materialvalg, endre driftsforhold

Forebyggingsstrategier

Designfase

Eliminer skarpe hjørner og stresskonsentrasjoner
Bruk sjenerøse avrundingsradier ved diameterendringer
Spesifiser passende materialer for stressnivåer og miljø
Utfør endelig elementspenningsanalyse
Bruk overflatebehandlinger (kuleblåsing, nitrering) for å forbedre utmattingsmotstanden

Driftsfase

Oppretthold god balansekvalitet for å minimere syklisk bøyespenning
Sørg for presisjonsjustering
Unngå drift ved kritiske hastigheter
Forhindre hendelser med overhastighet
Kontroller termiske belastninger gjennom riktig oppvarming/nedkjøling

Vedlikeholdsfase

Regelmessige inspeksjoner med passende NDE-metoder
Vibrasjonstrendprogrammer for å oppdage tidlige symptomer
Periodisk balansering for å minimere utmattingsbelastninger
Korrosjonsforebygging og vedlikehold av belegg

Akselsprekker representerer en av de mest alvorlige potensielle feilene i roterende maskineri. Kombinasjonen av vibrasjonsovervåking (for å oppdage karakteristiske 2×-signaturer) og periodisk ikke-destruktiv undersøkelse gir den beste strategien for tidlig sprekkdeteksjon, noe som muliggjør planlagt vedlikehold før katastrofale feil oppstår.

← Tilbake til hovedindeksen

Hva er en akselsprekk? Deteksjon og diagnose

Publisert av admin på oktober 31, 2025 oktober 31, 2025