Darmowe narzędzie inżynieryjne
Częstotliwości występowania wad łożysk ślizgowych
Oblicz zakres częstotliwości wirowania oleju, wskaźniki bicia olejowego, częstotliwość wału i charakterystyki drgań podsynchronicznych dla łożysk ślizgowych/tulejowych.
Wyniki
Podsumowanie kluczowych częstotliwości
| Częstotliwość | Hz | CPM | Wskaźnik |
|---|
⚠️ Bicie olejowe: Jeśli prędkość robocza przekroczy około 2-krotnie pierwszą prędkość krytyczną, wirowanie oleju może zablokować się na częstotliwości drgań własnych wirnika, powodując bicie oleju – stan poważnej niestabilności. Należy uważnie monitorować podzespoły podsynchroniczne.
Wir olejowy
Wir olejowy to drgania samowzbudne w łożyskach ślizgowych z warstwą cieczy. Klin filmu olejowego generuje siłę, która wprawia wał w ruch precesyjny z częstotliwością mniejszą niż prędkość wału:
Typowy współczynnik wirowania wynosi ~0,43, ale waha się od 0,42 do 0,48 w zależności od geometrii łożyska, obciążenia, lepkości oleju i luzu.
Bicz olejowy
Bicie olejowe występuje, gdy częstotliwość wirowania oleju pokrywa się z pierwszą prędkością krytyczną zginania wirnika’. W tym momencie drgania podsynchroniczne “blokują się” na prędkości krytycznej i nie podążają już za prędkością wału:
Bicie oleju jest potencjalnie destrukcyjnym stanem wymagającym natychmiastowej interwencji.
Częstotliwość wału
Kluczowe wskaźniki wibracji
| Częstotliwość | Wzorzec | Wskazanie |
|---|---|---|
| 0,42–0,48× wału | Precesja subsynchroniczna, do przodu | Wir olejowy — początek niestabilności łożyska |
| Zablokowana subsynchronizacja | Stała częstotliwość niezależnie od prędkości | Bicz olejowy — zablokowany na 1. prędkości krytycznej |
| 1× wał | Synchroniczny | Normalna reakcja na niewyważenie |
| 2× wał | Druga harmoniczna | Niewspółosiowość, luz lub nieliniowa odpowiedź |
Biorąc pod uwagę: Prędkość wału = 3000 obr./min, współczynnik wirowania = 0,43
Częstotliwość wału = 3000 / 60 = 50,0 Hz
Zakres wiru olejowego = 0,42×50 do 0,48×50 = 21,0 – 24,0 Hz
Typowy wir = 0,43 × 50 = 21,5 Hz (1290 CPM)
2× wał = 100,0 Hz
Wskazówka diagnostyczna: Wir oleju śledzi prędkość wału (częstotliwość zmienia się proporcjonalnie). Bicie oleju NIE śledzi prędkości — pozostaje zablokowane na prędkości krytycznej. Jest to główny sposób rozróżnienia tych dwóch stanów podczas rozpędzania i wybiegu.
Wir olejowy (oil whirl) to samowzbudne drgania w łożyskach ślizgowych (hydrodynamicznych), wywołane klinem smarnym popychającym czop wału po współbieżnej orbicie precesyjnej. Występuje przy częstotliwości równej około 0.42–0.48× prędkości obrotowej wału (często przyjmuje się ~0.43×).
Amplituda wiru olejowego rośnie wraz z prędkością obrotową i układ może utracić stabilność, przechodząc w bicie olejowe (oil whip), jeśli zjawisko nie zostanie wyeliminowane.
Bicie olejowe (oil whip) powstaje, gdy częstotliwość wiru olejowego zrówna się z pierwszą częstotliwością drgań własnych giętnych wirnika (pierwszą prędkością krytyczną). W tym punkcie częstotliwość precesji „blokuje się” na częstotliwości własnej wirnika i przestaje rosnąć wraz z dalszym wzrostem prędkości obrotowej.
Kluczowa różnica: częstotliwość wiru olejowego podąża proporcjonalnie za prędkością wału, natomiast częstotliwość bicia olejowego pozostaje stała i równa prędkości krytycznej niezależnie od prędkości roboczej. Bicie olejowe to groźny stan niestabilności o potencjalnie niszczącym poziomie drgań.
Wir olejowy (oil whirl) rozpoznaje się po następujących cechach:
- Częstotliwość na poziomie ~0.42–0.48× prędkości obrotowej wału
- Współbieżna orbita precesji (czop wału krąży w tym samym kierunku, w którym obraca się wał)
- Częstotliwość zmienia się proporcjonalnie do prędkości wału — to cecha kluczowa
- Amplituda zazwyczaj rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej
Inne źródła drgań subsynchronicznych, takie jak obcieranie wirnika o stojan czy luzy mechaniczne, występują zazwyczaj przy dokładnych podwielokrotnościach (½×, ⅓×) i mogą wykazywać precesję przeciwbieżną.
Powstanie wiru olejowego zależy od kilku czynników:
- Przekroczenia granicznej prędkości stabilności przez wał
- Małego obciążenia łożyska (niedociążone łożyska ślizgowe są bardziej podatne)
- Niskiej lepkości oleju (zbyt wysoka temperatura lub niewłaściwa klasa lepkości oleju)
- Nadmiernego luzu łożyskowego (zużyte panewki)
- Niewspółosiowości lub niewyważenia zmieniających rozkład obciążeń w łożysku
Rozwiązania zapobiegawcze obejmują:
- Zwiększenie obciążenia jednostkowego łożyska lub zmniejszenie luzu łożyskowego
- Zastosowanie konstrukcji panewek odpornych na wir olejowy (łożyska z wahliwymi klockami / tilting pad, z progiem ciśnieniowym, eliptyczne / cytrynowe)
- Zmianę lepkości oleju (dobór innej klasy VG lub regulacja temperatury oleju)
- Obniżenie prędkości roboczej poniżej progu niestabilności
- Poprawę osiowania wałów i wyważenia w celu ustabilizowania obciążenia łożyska
- Zastosowanie tłumienia zewnętrznego lub tłumików z wyciskanym filmem olejowym (squeeze-film dampers)
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne instrumenty do analizy drgań, służące do diagnozowania problemów z łożyskami ślizgowymi. Śledzenie subsynchroniczne i analiza orbity. Używane w ponad 50 krajach.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
