Разумевање трења у ротирајућим машинама
Дефиниција: Шта је трљање?
Трљање је контакт трења и релативно клизно кретање између ротирајућих и непокретних компоненти у машинама. Овај термин наглашава аспект континуираног трења контакт ротора и статора, разликујући га од лаког повременог контакта или удара. Трљање ствара силе трења, производи значајну топлоту кроз рад трења и ствара препознатљиве вибрација обрасци које карактерише повратни вртлог, субсинхроне компоненте и термички ефекти.
Термин “трљање” се често користи наизменично са “трљањем ротора”, мада трљање понекад наглашава трење и термичке аспекте контакта, док трљање ротора може укључивати све облике контакта, укључујући лагано стругање или ударце.
Механика трења трљања
Кулонов модел трења
Трљање се врши по принципу сувог трења (Кулоновог трења):
- Сила трења: F = µ × N, где је µ коефицијент трења, а N нормална сила
- Смер: Увек се супротставља релативном кретању између површина
- Типични коефицијенти: Челик на челику µ ≈ 0,3-0,5; челик на материјалу заптивке µ ≈ 0,2-0,4
- Производња топлоте: Сав рад трења претвара се у топлоту
Тангенцијалне и нормалне силе
Током трљања:
- Нормална сила: Гура радијално ка унутра на ротор
- Сила трења: Делује тангенцијално, супротно ротацији
- Резултантна сила: Комбинација тежи да успори ротор и скрене га уназад
- Повећање обртног момента: Трење расипа снагу, повећавајући потребан обртни момент погона
Карактеристични обрасци вибрација
Вртлог уназад
Најкарактеристичнија карактеристика трљања је обрнуто (обрнуто) вртложење:
- Сила трења ствара тангенцијалну компоненту која покреће обрнуто орбитално кретање
- Вратило орбита окреће се супротно од смера ротације вратила
- Фреквенција типично субсинхрона (мање од 1× брзина)
- Уобичајене фреквенције: 0,5×, 0,33×, 0,25× (разломљени редови)
- Облик орбите је често неправилан или искривљен
Карактеристике спектра
- Субсинхрони врхови: Вишеструки врхови испод 1×, често на фракционим хармоницима
- Синхрона компонента: 1× може се повећати услед сила трења
- Виши хармоници: 2×, 3×, 4× од нелинеарног трења
- Шум широкопојасног интернета: Повишен ниво шума у целом спектру
- Нестабилан спектар: Врхови се појављују, нестају или померају фреквенцију
Карактеристике временског таласног облика
- Импулсивни догађаји или скокови када се контакт започне
- Одсецање или спљоштење при вршним отклонима
- Неправилан, несинусоидни таласни облик
- Присутни су обрасци откуцаја са више фреквенција
Термички ефекти трљања
Производња топлоте
Трење претвара механичку енергију у топлоту:
- Оцена: Расипана снага = Сила трења × Брзина клизања
- Величина: Лагано трљање: 10-100 вати; јако трљање: киловати
- Концентрација: Топлота концентрисана на малој контактној површини
- Пораст температуре: Локалне температуре могу прећи 500°C у тешким случајевима
Развој термалног лука
Повратна спрега топлотно-вибрационог система:
- Почетно трљање ствара топлоту на једној страни вратила
- Асиметрично грејање ствара термални лук
- Термални лук повећава отклон вратила
- Повећано отклонање узрокује јаче трење
- Више трљања ствара више топлоте
- Позитивне повратне информације могу довести до брзог неуспеха
Секундарни термички ефекти
- Грејање лежајева: Топлота се проводи кроз вратило до лежајева
- Деградација нафте: Прекомерне температуре разграђују мазиво
- Материјалне промене: Фазне трансформације или металуршке промене у зонама под утицајем топлоте
- Термички стрес: Може изазвати пукотине у термички напрегнутим подручјима
Методе детекције
Праћење вибрација
- Субсинхрони аларми: Упозорење на врхове при брзини трчања од 0,3-0,5×
- Праћење орбите: Аутоматизована анализа орбите која детектује повратни вртлог
- Спектралне промене: Алгоритми који детектују изненадну појаву вишеструких хармоника
- Одсецање таласног облика: Детекција несинусоидног изобличења
Праћење температуре
- Сензори температуре лежајева са брзим порастом аларма
- Инфрацрвено праћење температуре изложених делова шахта
- Праћење температурне разлике (горњи и доњи лежај)
- Аларми за брзину промене (нпр. > 5°C/минут)
Додатни индикатори
- Повећање обртног момента: Потрошња енергије расте због трења
- Флуктуација брзине: Мале варијације брзине услед различитог обртног момента трења
- Акустична емисија: Високофреквентни звук од контакта
- Визуелни преглед: Остаци хабања, промена боје, видљива оштећења
Акције одговора
Непосредне акције
- Смањите озбиљност: Смањите брзину или оптерећење ако је безбедно
- Пажљиво пратите: Континуирано праћење вибрација и температуре
- Припремите се за искључивање: Припремите хитно искључивање
- Заустављање у хитним случајевима: Ако вибрације или температура ескалирају
- Дозволи хлађење: Управљајте окретним механизмом или омогућите природно хлађење пре прегледа
Истрага
- Прегледајте физичке доказе контакта
- Измерите зазоре на местима сумњивог трљања
- Проверите да ли постоји термички лук или стални лук вратила
- Идентификујте узрок (прекомерне вибрације, недовољан размак итд.)
Корективне мере
- Повећајте размаке: Машински уклоните оштећена места или замените компоненте
- Адреса основног узрока: Балансирајте ротор, исправите поравнање, поправите проблеме са лежајевима
- Замена оштећених делова: Заптивке, компоненте лежајева, делови вратила по потреби
- Проверите дозволе: Потврдите одговарајуће размаке на свим локацијама пре поновног покретања
Трљање је један од најозбиљнијих кварова повезаних са вибрацијама у ротирајућим машинама. Његов потенцијал за брзу ескалацију путем термичке повратне спреге захтева тренутно препознавање, брзу реакцију и темељну корекцију како би се спречили катастрофални кварови у критичној опреми.
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 