Razumevanje mehanske zrahljanosti v vrtečih se strojih
Definicija: Kaj je mehanska zrahljanost?
Mehanska zrahljanost je stanje, pri katerem imajo komponente v vrtečih se strojih prevelike razmike, neustrezno pritrditev, obrabljene prilege ali strukturno propadanje, kar omogoča nenamerno relativno gibanje med deli, ki bi morali biti togo povezani. To ustvarja nelinearno vibracije vedenje, za katero je značilno več harmoniki hitrosti teka, neenakomernih sprememb amplitude in smernih razlik v vibracijah, ki ne sledijo normalnim vzorcem.
Ohlapnost je pogosta težava s stroji, ki ne povzroča le prekomernih vibracij neposredno, temveč tudi preprečuje učinkovito diagnozo in odpravljanje drugih težav, kot so neravnovesje ali neusklajenost. Preden lahko uspejo drugi poskusi zmanjšanja vibracij, ga je treba prepoznati in odpraviti.
Vrste mehanske ohlapnosti
Tip A: Rotacijska zračnost (zrahljanost ležaja)
Prevelika razdalja med ležajem in gredjo ali ohišjem:
- Ležaj-gred: Obrabljena površina gredi, neustrezen prileg, poškodovana ležajna izvrtina
- Ležaj-ohišje: Obrabljena izvrtina ohišja, ohlapen pokrov ležaja, neustrezno stisnjeno prileganje
- Notranji ležaj: Prekomerno zračnost ležaja od obrabe
- Simptom: 1×, 2×, 3× harmoniki; višji v radialnih smereh
Tip B: Konstrukcijska zrahljanost (podstavek/temelj)
Neustrezna pritrditev nevrtljivih komponent:
- Ohlapni podstavki: Sidrni vijaki niso zategnjeni, fugirna masa je bila poškodovana
- Ohlapna montaža na podlago: Pritrdilni vijaki opreme so zrahljani ali manjkajo
- Razpokan okvir ali temelj: Strukturna poškodba, ki omogoča gibanje
- Simptom: Več harmonikov (pogosto do 5× ali več); neenakomeren, nelinearen odziv
Tip C: Ohlapnost komponent
Ohlapno sestavljene komponente:
- Ohlapni rotorji: Rotor je zrahljan na gredi, obrabljen ali manjkajoči ključ
- Ohlapne sklopke: Pesta sklopke so ohlapna na gredeh
- Ohlapne jermenice/zobniki: Gnane komponente so zrahljane na gredi
- Ohlapni pokrovi/zaščite: Ropotanje pločevinastih plošč
- Simptom: Harmoniki in podharmoniki; možne komponente 1/2×, 1/3×
Vibracijski podpis
Frekvenčne značilnosti
Ohlapnost ustvarja značilne frekvenčne vzorce:
- Več harmonikov: Močno 1×, 2×, 3×, 4× in višje (za razliko od neuravnoteženosti, ki je v osnovi 1×)
- Podharmoniki: Lahko se pojavijo komponente 1/2×, 1/3× (ohlapnost tipa C)
- Neharmonična vsebina: Vrhovi pri neceloštevilskih večkratnikih hitrosti teka
- Povišana raven hrupa: Povečanje širokopasovnega interneta zaradi naključnih vplivov
Amplitudno vedenje
- Visoka splošna raven: Skupne vibracije so nesorazmerne z gonilnimi silami
- Nelinearno: Vibracije se ne spreminjajo predvidljivo s hitrostjo ali obremenitvijo
- Neenakomerno: Amplituda se med meritvami znatno razlikuje
- Smerne razlike: V eni smeri je lahko 2–5× višja kot v pravokotni smeri
Fazne značilnosti
- Nestabilno Faza: Fazni kot se med meritvami spreminja neenakomerno
- Veliko fazno razprševanje: ±30-90° nihanje pri enaki hitrosti
- Uravnoteženje porazov: Nepredvidljiva faza naredi izračune uravnoteženja nezanesljive
Značilnosti časovne valovne oblike
- Nepravilna, nesinusoidna valovna oblika
- Okrajšani ali odrezani vrhovi (vplivi na omejitve)
- Naključni impulzivni dogodki
- Izguba periodične strukture
Pogoste lokacije in vzroki
Povezano z ležaji
- Obrabljene površine ležajev gredi, ki omogočajo zibanje ležaja
- Obrabljene ali poškodovane izvrtine ohišja ležaja
- Neustrezno prileganje z interferenco (napačna izbira tolerance)
- Vijaki pokrova ležaja so zrahljani ali premalo priviti
- Razcepljena ohišja ležajev z obrabljenimi kontaktnimi površinami
Temelj in montaža
- Zrahljani sidrni vijaki (najpogostejša konstrukcijska zrahljanost)
- Poškodovana ali manjkajoča fugirna masa pod podstavki
- Razpokani betonski temelji
- Zrahljani vijaki za pritrditev opreme na osnovno ploščo
- Poškodovane ali podaljšane luknje za vijake
Vrteče se komponente
- Ventilator ali rotor zrahljan na gredi (obrabljena moznik, zrahljani vijaki)
- Pesta sklopke z nezadostnim tesnim prileganjem
- Vijaki jermenice so ohlapni ali manjkajo
- Komponente rotorja so zrahljane na gredi
Strukturno
- Razpokani okvirji ali ohišja strojev
- Utrujenostne razpoke v zvarih
- Ohlapni konstrukcijski vijaki
- Poslabšano lepljenje ali lepila
Metode odkrivanja
Analiza vibracij
- Analiza hitre pretvorbe (FFT): Išči več harmonikov (1×, 2×, 3×, 4×, 5×+)
- Testiranje skladnosti: Nizka koherenca med meritvami kaže na nelinearno vedenje
- Primerjava smeri: Velike razlike med horizontalno in vertikalno
- Odziv na zunanje vzbujanje: Stroj za pipanje, opazujte nenormalen odziv
Fizični pregled
Vizualni pregled
- Poiščite vrzeli, razpoke, korozijo, poškodbe
- Preverite sledi pričanja, ki kažejo na gibanje
- Opazujte vzorce obrabe barve na stikih
- Poiščite kovinske ostružke, ki kažejo na praske
Testiranje s pipo
- Domnevno ohlapne komponente udarite s kladivom
- Poslušajte ropotanje ali tope zvoke namesto trdnega zvonjenja
- Občutite prekomerno gibanje ali vibracije
- Primerjajte z znanimi dobrimi komponentami
Preverjanje navora
- Preverite vse vijake z momentnim ključem
- Preverite glede na specifikacije
- Poiščite zlomljene, poškodovane ali korodirane pritrdilne elemente
- Preverite, ali so niti strgane
Testiranje potiska/vlečenja
- Uporabite silo na sumljivih komponentah
- Opazujte gibanje, ki se ne bi smelo zgoditi
- Uporabite kazalnike za kvantificiranje igre
- Primerjajte z novimi ali pravilno zavarovanimi komponentami
Postopki korekcije
Za ohlapnost ležajev
- Zamenjava ležaja: Če je ležaj sam obrabljen
- Popravilo gredi: Obrabljeno gred ponovno obdelajte s kromiranjem ali varjenjem in jo ponovno obdelajte na ustrezno velikost.
- Popravilo stanovanja: Ohišje stroja na večjo velikost, uporabite večji ležaj ali pa nanesite premaz s kovinskim pršenjem/varjenjem
- Izboljšajte prileganje: Uporabite ustrezne interferenčne prilege v skladu s specifikacijami proizvajalca
- Pokrovi ležajev: Pritegnite ali zamenjajte, če je obrabljen
Za strukturno ohlapnost
- Privijte vse pritrdilne elemente: Privijte po specifikaciji z uporabo ustreznega vzorca
- Zamenjajte poškodovane vijake: Namestite nove vijake pravilne kakovosti in velikosti
- Popravilo temeljev: Odstranite staro fugirno maso, očistite površine, nalijte novo fugirno maso
- Razpoke v varjenju: Po potrebi popravite razpoke v okvirjih ali podstavkih
- Dodaj ojačitev: Vstavki ali ojačitve za šibke konstrukcije
Za ohlapnost komponent
- Ponovno privijte nastavitvene vijake z ustreznim navorom in varovalko navoja
- Zamenjajte obrabljene ključe in utore za ključe
- Za komponente s stiskalnim prileganjem uporabite ustrezne interferenčne prilege
- Zatiči ali komponente ključa, ki so se večkrat zrahljale
- Zamenjajte poškodovane komponente
Strategije preprečevanja
Faza načrtovanja
- Navedite ustrezne velikosti in količine pritrdilnih elementov
- Zasnujte ustrezne interferenčne prilege
- Zagotovite ustrezno strukturno togost
- Izogibajte se koncentracijam napetosti, ki povzročajo razpoke
- Določite ustrezne razrede in materiale pritrdilnih elementov
Faza namestitve
- Uporabite kalibrirane momentne ključe
- Sledite pravilnemu zaporedju privijanja
- Po potrebi uporabite tesnilne mase za navoje
- Pred montažo se prepričajte, da so površine čiste in ravne
- Preverite, ali ustreza specifikacijam
- Izvajajte preglede kakovosti
Faza vzdrževanja
- Periodično preverjanje navora (letno ali po urniku spremljanja vibracij)
- Trend vibracij za zaznavanje razvijajoče se zrahljanosti
- Vizualni pregledi med izpadi
- Po potrebi ponovno privijte
- Vibracije odpravite takoj, preden povzročijo zrahljanost
Diagnostični izzivi
Prikrivanje drugih težav
- Ohlapnost lahko prikrije ali posnema druge napake
- Preprečuje natančno uravnoteženje zaradi nelinearnega odziva
- Znamke poravnava težko ali nemogoče
- Lahko povzroči vibracijske vzorce, podobne razpokam ali napakam ležajev
Progresivna narava
- Ohlapnost se pogosto začne rahlo in se postopoma poslabša
- Vibracije zaradi zrahljanosti povzročajo še večjo zrahljanost (pozitivna povratna zveza)
- Če se ne odpravi, se lahko v nekaj tednih razvije iz blage v hudo
- Sčasoma povzroči sekundarno škodo na ležajih, gredeh, temeljih
Razmerje do drugih napak
Ohlapnost v primerjavi z neravnovesjem
| Funkcija | Neravnovesje | Ohlapnost |
|---|---|---|
| Primarna frekvenca | samo 1× | 1×, 2×, 3×, 4×+ harmoniki |
| Fazna stabilnost | Dosledno, ponovljivo | Neenakomerne spremembe med meritvami |
| Linearnost | Vibracije ∝ hitrost² | Nelinearno, nepredvidljivo |
| Odgovor na uravnoteženje | Zmanjšane vibracije | Minimalno ali brez izboljšanja |
| Smerni vzorec | Podobno horizontalno/vertikalno | Pogosto veliko višje v eno smer |
Ohlapnost v primerjavi z neusklajenostjo
- Neusklajenost: Predvsem 2× z nekaj 1×, stabilna faza
- Ohlapnost: Več harmonikov (1× do 5×+), nestabilna faza
- Kombinacija: Neusklajenost lahko povzroči zrahljanost, zrahljanost pa poslabša učinke neusklajenosti
Vpliv na delovanje stroja
Neposredni učinki
- Visoke vibracije: Prekomerne ravni povzročajo nelagodje in varnostne pomisleke
- Hrup: Zvoki ropotanja, udarjanja ali trkanja
- Zmanjšana natančnost: Napake pri pozicioniranju gredi
- Pospešena obraba: Udarna obremenitev poškoduje komponente
Sekundarna škoda
- Poškodba ležaja: Udarne obremenitve in neusklajenost zaradi zrahljanosti poškodujejo ležaje
- Zdrgnjenje gredi: Mikro gibanje pri ohlapnih prilegih povzroča korozijo zaradi trenja
- Okvara pritrdilnega elementa: Vijaki se lahko utrudijo in zlomijo zaradi izmeničnih obremenitev
- Širjenje razpok: Vibracije širijo obstoječe razpoke
- Poslabšanje temeljev: Nenehne vibracije poškodujejo beton in fugirne mase
Operativne težave
- Preprečuje učinkovito uravnoteženje
- Omogoča vzdrževanje poravnave
- Diagnostična zmeda, ki prikriva druge težave
- Zmanjšana zanesljivost opreme
Primer primera
Situacija: Velik ventilator z vpihom, 1200 vrt/min, prekomerne vibracije
- Začetni simptomi: 8 mm/s skupnih vibracij (meja alarma 4,5 mm/s)
- Spekter: Močne komponente 1×, 2×, 3×, 4×
- Poskusi uravnoteženja: Trije poskusi, brez izboljšanja, faza neenakomerna
- Preiskava: Fizični pregled je pokazal, da so štirje od osmih sidrnih vijakov zrahljani
- Popravek: Vsi sidrni vijaki so bili ponovno priviti na specifikacijo 400 N·m
- Rezultat: Vibracije so se takoj zmanjšale na 1,8 mm/s
- Nadaljnje ukrepanje: En sam balansirni potek je zmanjšal vibracije na 0,8 mm/s (zdaj je bil sistem linearen)
- Lekcija: Pred uravnoteženjem vedno preverite, ali je zrahljanost
Najboljše prakse
Diagnostični kontrolni seznam
Pri preiskovanju težav z vibracijami vedno preverite, ali so pritrjeni deli zrahljani:
- Analizirajte spekter za več harmonikov
- Preverite ponovljivost faze
- Izvedite preizkuse s tapkanjem na sumljivih komponentah
- Preverite vse navorne momente vijakov
- Preverite glede razpok, obrabe, poškodb
- Najprej popravite ohlapnost pred drugimi diagnostičnimi posegi ali popravki
Protokol vzdrževanja
- Vključite preverjanje navora vijakov v urnike preventivnega vzdrževanja
- Dokumentirajte osnovne vrednosti navora
- Trend relaksacije navora skozi čas
- Na kritičnih pritrdilnih elementih uporabite sredstva za varovanje navojev
- Če se sprostitev ponavlja, jo raje zamenjajte kot ponovno zategnite.
Mehanska zračnost je pogost, a pogosto spregledan vzrok vibracij strojev. Zaradi značilne večharmonske podlage, nelinearnega obnašanja in motenj pri drugih diagnostičnih in korektivnih ukrepih je bistveno preveriti in odpraviti zračnost kot prvi korak pri odpravljanju težav z vibracijami.
Kategorije: GlosarDiagnostika vibracij
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 