Înțelegerea slăbiciunii mecanice în mașinile rotative
Definiție: Ce este slăbirea mecanică?
Slăbiciune mecanică este o condiție în care componentele mașinilor rotative au jocuri excesive, fixare inadecvată, uzură sau deteriorare structurală, ceea ce permite o mișcare relativă neintenționată între piesele care ar trebui să fie conectate rigid. Acest lucru creează o conexiune neliniară. vibrații comportament caracterizat prin multiple armonice a vitezei de rulare, variațiilor neregulate ale amplitudinii și diferențelor direcționale ale vibrațiilor care nu urmează tipare normale.
Slăbirea este o problemă comună a utilajelor care nu numai că provoacă vibrații excesive în mod direct, dar împiedică și diagnosticarea și corectarea eficientă a altor probleme, cum ar fi dezechilibra sau nealiniere. Trebuie identificată și corectată înainte ca alte eforturi de reducere a vibrațiilor să poată avea succes.
Tipuri de slăbire mecanică
Tipul A: Slăbire rotativă (slăbire a rulmentului)
Joc excesiv între rulment și arbore sau carcasă:
- Rulment-ax: Suprafață uzată a arborelui, potrivire neadecvată cu interferență, alezaj deteriorat al rulmentului
- Rulment-carcasă: Alezaj uzat al carcasei, capac de rulment slăbit, fixare prin presare inadecvată
- Rulment intern: Excesiv jocul rulmentului din cauza uzurii
- Simptom: Armonice 1×, 2×, 3×; mai înalte în direcții radiale
Tipul B: Slăbiciune structurală (piedestal/fundație)
Fixare inadecvată a componentelor nerotative:
- Piedestale libere: Șuruburi de ancorare nestrânse, mortar deteriorat
- Montare pe bază liberă: Șuruburi de montare a echipamentului slăbite sau lipsă
- Cadru sau fundație crăpată: Daune structurale care permit mișcarea
- Simptom: Armonice multiple (adesea de până la 5× sau mai mult); răspuns neregulat, neliniar
Tipul C: Slăbire a componentelor
Componente asamblate slăbit:
- Rotoare slăbite: Rotor slăbit pe ax, cheie uzată sau lipsă
- Cuplaje libere: Butucuri de cuplare slăbite pe arbori
- Role/angrenaje slăbite: Componente acționate slăbite pe arbore
- Capace/apărători slăbite: Zdrăngănesc panourile de tablă
- Simptom: Armonice și subarmonice; componente posibile de 1/2×, 1/3×
Semnătura vibrațiilor
Caracteristicile de frecvență
Relaxarea produce modele de frecvență distincte:
- Armonice multiple: Puternic 1×, 2×, 3×, 4× și mai mult (spre deosebire de dezechilibru care este în principal 1×)
- Subarmonice: Se pot observa componente de 1/2×, 1/3× (slăbire tip C)
- Conținut non-armonic: Vârfuri la multipli neîntregi ai vitezei de alergare
- Nivel de zgomot ridicat: Creșterea benzii largi din cauza impacturilor aleatorii
Comportamentul amplitudinii
- Nivel general ridicat: Vibrații totale disproporționate față de forțele motrice
- Neliniar: Vibrațiile nu se scalează previzibil în funcție de viteză sau sarcină
- Neregulat: Amplitudinea variază semnificativ între măsurători
- Diferențe direcționale: Poate fi de 2-5 ori mai mare într-o direcție decât în direcția perpendiculară
Caracteristicile fazei
- Instabil Faza: Unghiul de fază se modifică neregulat între măsurători
- Împrăștiere de fază mare: Variație de ±30-90° la aceeași viteză
- Echilibrarea înfrângerilor: Faza imprevizibilă face ca calculele de echilibrare să fie nesigure
Caracteristici ale formei de undă temporale
- Formă de undă neregulată, nesinusoidală
- Vârfuri trunchiate sau decupate (impact asupra constrângerilor)
- Evenimente impulsive aleatorii
- Pierderea structurii periodice
Locații și cauze comune
Legat de rulment
- Suprafețele uzate ale fusului arborelui permit oscilația rulmentului
- Alezaje ale carcasei rulmenților uzate sau deteriorate
- Ajustare inadecvată cu interferență (selecție greșită a toleranței)
- Șuruburile capacului rulmentului sunt slăbite sau strânse inadecvat
- Carcase de rulmenți despicate cu suprafețe de contact uzate
Fundație și montare
- Șuruburi de ancorare slăbite (cea mai frecventă slăbire structurală)
- Chit deteriorat sau lipsă sub piedestaluri
- Fundații din beton crăpat
- Șuruburi slăbite de montare a echipamentului pe placa de bază
- Găuri de șuruburi deteriorate sau alungite
Componente rotative
- Ventilator sau rotor slăbit pe ax (pană uzată, șuruburi de fixare slăbite)
- Butucuri de cuplare cu potrivire insuficientă prin interferență
- Șuruburile de fixare a scripetelui sunt slăbite sau lipsesc
- Componentele rotorului slăbite pe ax
Structural
- Cadre sau carcase crăpate ale mașinilor
- Fisuri de oboseală în suduri
- Șuruburi structurale slăbite
- Lipire sau adezivi deteriorați
Metode de detectare
Analiza vibrațiilor
- Analiza FFT: Căutați armonice multiple (1×, 2×, 3×, 4×, 5×+)
- Testarea coerenței: Coerența scăzută între măsurători indică un comportament neliniar
- Comparație direcțională: Diferențe mari între orizontală și verticală
- Răspuns la excitație externă: Atingeți mașina, observați răspunsul anormal
Inspecție fizică
Inspecție vizuală
- Căutați fisuri, fisuri, coroziune, deteriorări
- Verificați dacă există urme de martori care indică mișcarea
- Observați modelele de uzură a vopselei la interfețe
- Căutați așchii metalice care indică frecare
Testarea robinetelor
- Loviți componentele suspectate de slăbire cu ciocanul
- Ascultați sunete de zdrăngănit sau surde în loc de sunete de sonerie solide
- Simțiți dacă există o mișcare sau o vibrație excesivă
- Comparați cu componentele cunoscute ca fiind bune
Verificarea cuplului
- Verificați toate șuruburile cu o cheie dinamometrică
- Verificați în funcție de specificații
- Căutați elemente de fixare rupte, deteriorate sau corodate
- Verificați dacă există fire dezlipite
Testarea Push/Pull
- Aplicați forța asupra componentelor suspecte
- Observați mișcările care nu ar trebui să se producă
- Folosește indicatori cu cadran pentru a cuantifica jocul
- Comparați cu componente noi sau fixate corespunzător
Proceduri de corecție
Pentru slăbirea rulmentului
- Înlocuiți rulmentul: Dacă rulmentul în sine este uzat
- Repararea arborelui: Reconstruiți arborele uzat prin cromare sau sudare, refaceți-l la dimensiune
- Reparații locuințe: Carcasa mașinii la o dimensiune mai mare, utilizați un rulment mai mare; sau reconstruiți cu pulverizare/sudură metalică
- Îmbunătățirea potrivirii: Folosiți potriviri de interferență adecvate conform specificațiilor producătorului
- Capace de rulment: Strângeți sau înlocuiți dacă este uzat
Pentru slăbiciune structurală
- Strângeți toate elementele de fixare: Strângeți la specificații folosind modelul corespunzător
- Înlocuiți șuruburile deteriorate: Instalați șuruburi noi de calitatea și dimensiunea corecte
- Repararea fundației: Îndepărtați chitul vechi, curățați suprafețele, turnați chit nou
- Fisuri în sudură: Reparați crăpăturile din rame sau piedestaluri, dacă este cazul
- Adăugați armare: Gușeuri sau contravântuiri pentru structuri slabe
Pentru slăbirea componentelor
- Strângeți din nou șuruburile de fixare cu cuplul corespunzător și cu sistemul de blocare a filetului.
- Înlocuiți cheile și canalele de chei uzate
- Folosiți potriviri cu interferență adecvate pentru componentele fixate prin presare
- Știfturi sau componente cheie care s-au slăbit în mod repetat
- Înlocuiți componentele deteriorate
Strategii de prevenire
Faza de proiectare
- Specificați dimensiunile și cantitățile adecvate ale elementelor de fixare
- Proiectați potriviri de interferență adecvate
- Asigurați o rigiditate structurală adecvată
- Evitați concentrările de stres care duc la fisuri
- Specificați clasele și materialele de fixare corespunzătoare
Faza de instalare
- Folosiți chei dinamometrice calibrate
- Urmați secvențele corecte de strângere
- Folosiți compuși de blocare a filetelor acolo unde este cazul
- Asigurați-vă că suprafețele sunt curate și plane înainte de asamblare
- Verificați dacă potrivirea corespunde specificațiilor
- Efectuați inspecții de control al calității
Faza de întreținere
- Verificare periodică a cuplului (anual sau conform programului de monitorizare a vibrațiilor)
- Tendința vibrațiilor pentru detectarea slăbiciunii în curs de dezvoltare
- Inspecții vizuale în timpul întreruperilor de alimentare
- Strângeți din nou după cum este necesar
- Remediați vibrațiile imediat înainte ca acestea să provoace slăbire
Provocări diagnostice
Mascarea altor probleme
- Slăbiciunea poate masca sau imita alte defecte
- Împiedică precizia echilibrare din cauza răspunsului neliniar
- Produce aliniere dificil sau imposibil
- Poate genera modele de vibrații similare fisurilor sau defectelor lagărelor
Natură progresivă
- Moalele apar adesea la o ușoară intensitate și se agravează progresiv.
- Vibrațiile cauzate de slăbire provoacă mai multă slăbire (feedback pozitiv)
- Poate evolua de la minor la sever în câteva săptămâni dacă nu este corectat
- În cele din urmă, provoacă daune secundare lagărelor, arborilor, fundațiilor
Relația cu alte defecte
Relaxare vs. Dezechilibru
| Caracteristică | Dezechilibra | Slăbiciune |
|---|---|---|
| Frecvență primară | Doar 1× | 1×, 2×, 3×, 4×+ armonice |
| Stabilitatea fazei | Consistent, repetabil | Neregulat, modificări între măsurători |
| Liniaritate | Vibrații ∝ viteză² | Neliniar, imprevizibil |
| Răspuns la echilibrare | Vibrații reduse | Îmbunătățire minimă sau deloc |
| Model direcțional | Similar orizontal/vertical | Adesea mult mai sus într-o singură direcție |
Slăbiciune vs. Nealiniere
- Nealiniere: În principal 2× cu unele 1×, fază stabilă
- Slăbiciune: Armonice multiple (1× până la 5×+), fază instabilă
- Combinaţie: Nealinierea poate cauza slăbire, iar slăbirea agravează efectele nealinierii
Impactul asupra performanței mașinii
Efecte directe
- Vibrații ridicate: Niveluri excesive care cauzează disconfort și probleme de siguranță
- Zgomot: Sunete de zdrăngănit, pocnituri sau lovituri
- Precizie redusă: Erori de poziționare a arborelui
- Uzură accelerată: Încărcarea de impact deteriorează componentele
Daune secundare
- Deteriorarea rulmentului: Sarcinile de impact și nealinierea cauzate de slăbire deteriorează rulmenții
- Fretare a arborelui: Micro-mișcarea la îmbinări libere provoacă coroziune prin frecare
- Defectarea elementelor de fixare: Șuruburile se pot obosi și se pot rupe din cauza sarcinilor alternante
- Propagarea fisurilor: Vibrațiile propagă fisurile existente
- Deteriorarea fundației: Vibrațiile continue deteriorează betonul și mortarul
Probleme operaționale
- Împiedică echilibrarea eficientă
- Face imposibilă menținerea alinierii
- Confuzie diagnostică care maschează alte probleme
- Fiabilitate redusă a echipamentelor
Exemplu de caz
Situaţie: Ventilator mare cu tiraj indus, 1200 RPM, vibrații excesive
- Simptome inițiale: Vibrație totală de 8 mm/s (limită de alarmă 4,5 mm/s)
- Spectru: Componente puternice 1×, 2×, 3×, 4×
- Încercări de echilibrare: Trei încercări, nicio îmbunătățire, fază neregulată
- Investigație: Inspecția fizică a relevat slăbirea a patru din opt șuruburi de ancorare
- Corecţie: Strângerea din nou a tuturor șuruburilor de ancorare la specificațiile de 400 N·m
- Rezultat: Vibrațiile au scăzut imediat la 1,8 mm/s
- Urmare: O singură rulare de echilibrare a redus vibrațiile la 0,8 mm/s (acum că sistemul era liniar)
- Lecţie: Verificați întotdeauna dacă există slăbiciune înainte de echilibrare
Cele mai bune practici
Listă de verificare pentru diagnostic
Când investigați problemele de vibrații, verificați întotdeauna dacă există slăbiciuni:
- Analizați spectrul pentru armonice multiple
- Verificați repetabilitatea fazelor
- Efectuați teste de atingere pe componentele suspecte
- Verificați toate cuplurile de strângere a șuruburilor
- Inspectați pentru crăpături, uzură, deteriorare
- Corectați mai întâi slăbiciunea înainte de alte diagnostice sau corecții
Protocol de întreținere
- Includeți verificările cuplului șuruburilor în programele de pregătire a lucrărilor (PM)
- Documentați valorile de cuplu de referință
- Relaxarea cuplului în timp
- Folosiți compuși de blocare a filetelor pe elementele de fixare critice
- Înlocuiți în loc să strângeți în mod repetat dacă relaxarea reapare
Slăbirea mecanică este o cauză frecventă, dar adesea trecută cu vederea, a vibrațiilor utilajelor. Semnătura sa caracteristică cu armonice multiple, comportamentul neliniar și interferența cu alte măsuri de diagnosticare și corectare fac esențială verificarea și corectarea slăbirii ca prim pas în orice efort de depanare a vibrațiilor.
Categorii:
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 