Razumevanje torzijske analize

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

$2,358.31

Deli

Senzor vibracij

$107.47

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

$148.07

Naprave

Balanset-4

$8,123.32

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

$54.93

Deli

Reflektivni trak

$11.94

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicija: Kaj je torzijska analiza?

Torzijska analiza je merjenje, vrednotenje in modeliranje torzijske vibracije—vrtna nihanja okoli osi gredi — v pogonskih sklopih vrtečih se strojev. Za razliko od bočne vibracije (upogibanje), ki ga je mogoče enostavno izmeriti s standardom merilniki pospeška, Torzijske vibracije zahtevajo specializirane merilne tehnike (merilnike deformacij, dvojne tahometre, lasersko vibrometrijo) in analizo za zaznavanje kotnih nihanj, določanje torzijskih lastnih frekvenc ter oceno tveganja utrujenosti v gredeh, sklopkah in zobnikih.

Torzijska analiza je ključnega pomena za pogone batnih motorjev, dolge pogonske gredi, menjalnike z veliko močjo in aplikacije z VFD motorji, kjer lahko torzijske vibracije povzročijo katastrofalne okvare gredi ali sklopke kljub sprejemljivim ravnem prečnih vibracij. Gre za specializirano, a bistveno diagnostično zmogljivost za preprečevanje nenadnih, nepričakovanih okvar v sistemih za prenos moči.

Zakaj je potrebna torzijska analiza

Torzijske in bočne vibracije

• Bočno: Upogibanje, gibanje z ene strani na drugo, merjeno s standardnimi merilniki pospeška
• Torzijska: Vrtenje okoli osi, brez bočnega premika, nevidno za standardne senzorje
• Neodvisnost: Lahko ima hudo torzijsko obremenitev z nizko prečno obremenitev (in obratno)
• Poškodbe: Torzijska sila lahko povzroči okvare gredi/sklopke brez opozorila zaradi stranskih meritev

Načini odpovedi

• Utrujnostni zlomi gredi (običajno 45° glede na os)
• Okvara sklopnega elementa (zobje zobnika, fleksibilni elementi)
• Zlom zob zobnika zaradi nihajočih obremenitev
• Poškodbe ključa in utora zaradi trenja

Tehnike merjenja

1. Metoda z merilniki deformacij

Neposredna meritev torzijske napetosti:

• Merilniki napetosti, pritrjeni pod kotom 45° glede na os gredi (orientacija z največjo strižno napetostjo)
• Meri strižno napetost zaradi zvijanja
• Za vrteče se gredi so potrebni drsni obroči ali brezžična telemetrija
• Najbolj natančen, a zapleten in drag
• Primarna uporaba v raziskavah in razvoju

2. Metoda dvojnega tahometra

• Dva optična senzorja na različnih lokacijah gredi
• Izmerite fazno razliko med lokacijami
• Fazna razlika = kotni zasuk = torzijske vibracije
• Brezkontaktno in praktično
• Omejeno na nizkofrekvenčno torzijsko (< 100 Hz običajno)

3. Laserski torzijski vibrometer

• Specializiran laserski Dopplerjev sistem
• Meri nihanja kotne hitrosti
• Brezkontaktno
• Široko frekvenčno območje
• Drago, a močno

4. Analiza toka motorja

• Torzijske vibracije ustvarjajo nihanja toka
• Analizirajte spekter toka motorja
• Posredno, a neinvazivno
• Uporabno orodje za pregledovanje

Analitična torzijska analiza

Matematično modeliranje

• Torzijski model pogonskega sklopa s koncentrirano maso
• Izračunajte torzijske naravne frekvence
• Predvidite odziv na vire vzbujanja
• Določite kritične hitrosti in resonance

Viri vzbujanja

• Batni motorji: Strelni impulzi ustvarjajo torzijsko vzbujanje
• Mreža zobnikov: Zobni stik ustvarja nihajoči navor
• VFD-ji: Harmoniki preklopne frekvence PWM
• Elektrika: Frekvence prehoda polov in zdrsa motorja

Campbellov diagram za torzijsko

• Prikaz torzijskih naravnih frekvenc v odvisnosti od hitrosti
• Vrstice za vzbujanje prekrivanja
• Določite kritične torzijske hitrosti (točke interference)
• Izbira hitrosti delovanja vodnika

Kritične aplikacije

Pogoni batastih motorjev

• Dizelski generatorji
• Kompresorji za plinske motorje
• Pogon za plovila
• Velika pulziranja navora zahtevajo analizo

Dolge pogonske gredi

• Pogoni valjarn
• Ladijske propelerske gredi
• Pogoni papirnih strojev
• Dolžina ustvarja nizko torzijsko togost

Visokozmogljivi menjalniki

• Menjalniki vetrnih turbin
• Industrijski reduktorji > 1000 KM
• Vzbujanje torzijskih načinov v zobniškem zatiču

VFD motorni sistemi

• Frekvenčni pogoni ustvarjajo torzijsko vzbujanje
• PWM harmoniki lahko vzbudijo torzijske resonance
• Naraščajoča zaskrbljenost zaradi širjenja VFD

Rezultati analize

Torzijske naravne frekvence

• Določite z meritvijo ali izračunom
• Primerjajte z vzbujevalnimi frekvencami
• Preverite ustrezno ločitev

Stopnje stresa

• Izračun izmenične strižne napetosti iz izmerjenih vibracij
• Primerjajte z mejami vzdržljivosti materiala
• Ocenite porabo časa delovanja zaradi utrujenosti
• Ugotovite, ali so napetosti sprejemljive

Dušenje

• Merjenje iz odziva pri torzijskih resonancah
• Običajno zelo nizko (< 1% kritičnega)
• Nizko dušenje pomeni ostre resonance

Strategije za ublažitev

Ločitev frekvenc

• Zagotovite, da so torzijske naravne frekvence ločene od vzbujevalnih frekvenc
• Spremenite premer gredi, dolžino ali togost sklopke
• Spremeni vztrajnost (dodaj vztrajnik)

Dodatek dušenja

• Torzijski blažilniki (viskozni ali torne narave)
• Visoko dušeče sklopke
• Zmanjša resonančno ojačanje

Spremembe hitrosti delovanja

• Izogibajte se neprekinjenemu delovanju pri kritičnih torzijskih hitrostih
• Omeji razpone hitrosti
• Uglaševanje VFD-ja za zmanjšanje vzbujanja

Torzijska analiza je specializirana disciplina vibracij, ki obravnava zvijalna nihanja, ki lahko povzročijo katastrofalne okvare, ki jih standardno spremljanje bočnih vibracij ne vidi. Čeprav zahteva specializirane tehnike merjenja in analize, je torzijska analiza bistvena za pogone batnih motorjev, dolge gredi, menjalnike z veliko močjo in sisteme VFD, kjer torzijske vibracije predstavljajo znatno tveganje za zanesljivost in varnost.

---

← Nazaj na glavno kazalo