Ce este frecarea în mașinile rotative? Contact prin frecare • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare Ce este frecarea în mașinile rotative? Contact prin frecare • Echilibrator portabil, analizor de vibrații "Balanset" pentru echilibrarea dinamică a concasoarelor, ventilatoarelor, tocătoarelor, spiralelor pe combine, arborilor, centrifugelor, turbinelor și multor alte rotoare

Ce este frecarea în mașinile rotative? Contactul prin frecare

Publicat de admin pe

Înțelegerea frecării în mașinile rotative

Definiție: Ce este frecarea?

Frecare este contactul prin frecare și mișcarea relativă de alunecare dintre componentele rotative și cele staționare ale mașinilor. Acest termen subliniază aspectul de frecare continuă al contactul rotor-stator, distingându-l de contactul intermitent ușor sau de impacturi. Frecarea generează forțe de frecare, produce căldură semnificativă prin lucrul mecanic de frecare și creează o textură distinctivă vibrații modele caracterizate prin vârtej invers, componente subsincrone și efecte termice.

Termenul “frecare” este adesea folosit interschimbabil cu “frecarea rotorului”, deși uneori frecarea accentuează aspectele de frecare și termice ale contactului, în timp ce frecarea rotorului poate include toate formele de contact, inclusiv răzuirea ușoară sau impacturile.

Mecanica frecării prin frecare

Modelul de frecare Coulomb

Frecarea respectă principiile frecării uscate (frecarea Coulomb):

  • Forța de frecare: F = µ × N, unde µ este coeficientul de frecare și N este forța normală
  • Direcţie: Se opune întotdeauna mișcării relative dintre suprafețe
  • Coeficienți tipici: Oțel pe oțel µ ≈ 0,3-0,5; oțel pe material de etanșare µ ≈ 0,2-0,4
  • Generarea de căldură: Tot lucrul mecanic de frecare este transformat în căldură

Forțe tangențiale și normale

În timpul frecării:

  • Forță normală: Împinge radial spre interior pe rotor
  • Forța de frecare: Acționează tangențial, opus rotației
  • Forța rezultantă: Combinația tinde să încetinească rotorul și să îl devieze înapoi
  • Creșterea cuplului: Fricțiunea disipează puterea, crescând necesarul de cuplu de acționare

Modele caracteristice de vibrații

Vârtej înapoi

Cea mai distinctivă caracteristică a frecării este vârtejul înapoi (înapoi):

  • Forța de frecare creează o componentă tangențială care determină mișcarea orbitală inversă
  • Arbore orbită se rotește în sens opus direcției de rotație a axului
  • Frecvență de obicei subsincronă (mai puțin de 1× viteză)
  • Frecvențe comune: 0,5×, 0,33×, 0,25× (ordine fracționare)
  • Forma orbitei este adesea neregulată sau distorsionată

Caracteristicile spectrului

  • Vârfuri subsincrone: Vârfuri multiple sub 1×, adesea la armonice fracționare
  • Componentă sincronă: 1× poate crește din cauza forțelor de frecare
  • Armonice superioare: 2×, 3×, 4× din frecare neliniară
  • Zgomot în bandă largă: Nivel ridicat de zgomot pe întreg spectrul
  • Spectru instabil: Vârfurile apar, dispar sau își schimbă frecvența

Caracteristici ale formei de undă temporale

  • Evenimente impulsive sau vârfuri la inițierea contactului
  • Decuparea sau aplatizarea la devierile maxime
  • Formă de undă neregulată, nesinusoidală
  • Modele de ritm de la frecvențe multiple prezente

Efectele termice ale frecării

Generarea de căldură

Frecarea transformă energia mecanică în căldură:

  • Rată: Putere disipată = Forță de frecare × Viteză de alunecare
  • Magnitudine: Frecare ușoară: 10-100 wați; frecare puternică: kilowați
  • Concentraţie: Căldură concentrată pe o suprafață de contact mică
  • Creșterea temperaturii: Temperaturile locale pot depăși 500°C în cazuri grave

Dezvoltarea arcului termic

Bucla de feedback căldură-vibrație:

  1. Frecarea inițială generează căldură pe o parte a axului
  2. Încălzirea asimetrică creează arc termic
  3. Arcul termic mărește deformarea axului
  4. O deformare crescută provoacă o frecare mai severă
  5. Mai multă frecare generează mai multă căldură
  6. Feedback-ul pozitiv poate duce la eșecuri rapide

Efecte termice secundare

  • Încălzirea rulmentului: Căldura este condusă prin arbore către rulmenți
  • Degradarea uleiului: Temperaturile excesive descompun lubrifiantul
  • Modificări materiale: Transformări de fază sau modificări metalurgice în zonele afectate termic
  • Stres termic: Poate iniția fisuri în regiunile solicitate termic

Metode de detectare

Monitorizarea vibrațiilor

  • Alarme subsincrone: Alertă la vârfuri la 0,3-0,5× viteza de rulare
  • Monitorizarea orbitei: Analiza automată a orbitei detectează vârtejul invers
  • Modificări spectrale: Algoritmi care detectează apariția bruscă a mai multor armonice
  • Decuparea formei de undă: Detectarea distorsiunilor nesinusoidale

Monitorizarea temperaturii

  • Senzori de temperatură a rulmenților cu alarme de creștere rapidă
  • Monitorizarea temperaturii în infraroșu a secțiunilor expuse ale arborelui
  • Monitorizarea diferenței de temperatură (rulment superior vs. inferior)
  • Alarme de viteză de schimbare (de exemplu, > 5°C/minut)

Indicatori suplimentari

  • Creșterea cuplului: Consumul de energie crește din cauza frecării
  • Fluctuația vitezei: Variații mici de viteză din cauza cuplului de frecare variabil
  • Emisie acustică: Sunet de înaltă frecvență provenit de la contact
  • Inspecție vizuală: Resturi de uzură, decolorare, daune vizibile

Acțiuni de răspuns

Acțiuni imediate

  1. Reduceți severitatea: Reduceți viteza sau sarcina dacă este sigur să faceți acest lucru
  2. Monitorizați cu atenție: Observarea continuă a vibrațiilor și a temperaturii
  3. Pregătiți-vă pentru oprire: Pregătiți oprirea de urgență
  4. Oprire de urgență: Dacă vibrațiile sau temperatura cresc
  5. Permiteți răcirea: Acționați mecanismul de rotire sau permiteți răcirea naturală înainte de inspecție

Investigație

  • Inspectați pentru dovezi fizice de contact
  • Măsurați distanțele în locurile suspectate de frecare
  • Verificați dacă există o curbură termică sau o curbură permanentă a arborelui
  • Identificați cauza principală (vibrații excesive, joc insuficient etc.)

Acțiuni corective

  • Creșterea distanței de tranziție: Eliminați zonele deteriorate sau înlocuiți componentele
  • Abordați cauza principală: Echilibrarea rotorului, alinierea corectă, remedierea problemelor la rulmenți
  • Înlocuiți piesele deteriorate: Garnituri, componente ale rulmenților, secțiuni ale arborelui, după cum este necesar
  • Verificarea autorizațiilor: Verificați distanțe adecvate în toate locațiile înainte de repornire

Frecarea este una dintre cele mai grave defecțiuni legate de vibrații la mașinile rotative. Potențialul său de escaladare rapidă prin feedback termic necesită recunoaștere imediată, răspuns prompt și corecție temeinică pentru a preveni defecțiunile catastrofale ale echipamentelor critice.

← Înapoi la indexul principal

Categorii:
WhatsApp