Шта је крутост темеља? Структурна динамика • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је крутост темеља? Структурна динамика • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је крутост темеља? Структурна динамика

Објавио admin на

Разумевање крутости темеља

Дефиниција: Шта је крутост темеља?

Крутост темеља је отпор носеће структуре машине (укључујући основну плочу, бетонски темељ, постоља и земљиште) на деформацију када је изложена статичким или динамичким силама. Квантификује се као сила по јединици деформације (обично се изражава у N/mm, lbf/in или N/m) и представља колико се темељ деформише када се примене оптерећења од ротирајуће машине.

Крутост темеља је критични параметар у динамика ротора јер чини део укупне крутости система која одређује критичне брзине, вибрација амплитуде и динамички одзив. Неадекватна крутост темеља може спустити критичне брзине у радни опсег, појачати вибрације, изазвати проблеме са поравнањем и угрозити поузданост опреме.

Зашто је крутост темеља важна

Утицај на критичне брзине

Крутост темеља директно утиче на систем природне фреквенције:

  • Укупна крутост система = серијска комбинација крутости ротора, лежаја и темеља
  • Мека подлога смањује укупну крутост, снижавајући критичне брзине
  • Може померати критичне брзине из безбедних зона у оперативни опсег
  • Критична брзина ∝ √(укупна крутост), тако да меки темељи имају значајан утицај

Контрола амплитуде вибрација

  • На резонанцији: Чвршћи темељи генерално производе ниже амплитуде вршних вибрација
  • Испод резонанције: Веома крути темељи могу повећати преношене вибрације (без изолације)
  • Оптимални дизајн: Равнотежа између крутости и изолације у зависности од фреквентног опсега

Стабилност поравнања

  • Флексибилни темељи омогућавају померање опреме под радним оптерећењима
  • Термичко ширење машина може да искриви флексибилне темеље
  • Precision поравнање тешко одржавање на меким темељима
  • Деформација темеља од процесних оптерећења (силе цевовода) утиче на поравнање

Компоненте које доприносе крутости темеља

1. Бетонски темељни блок

  • Крутост материјала: Модул еластичности бетона (~25-40 GPa)
  • Геометрија: Дебљина, ширина и арматура утичу на укупну крутост
  • Маса: Већа маса генерално долази са чвршћом структуром
  • Стање: Пукотине, пропадање значајно смањују крутост

2. Подршка земљишту/тлу

  • Земља испод темеља пружа еластичну потпору
  • Крутост земљишта варира енормно (мека глина: 10 N/mm³; стена: 1000+ N/mm³)
  • Често најмекши елемент у ланцу подршке
  • Може доминирати укупном крутости система у лошим условима земљишта

3. Основна плоча машине

  • Конструкцијски оквир од челика или ливеног гвожђа
  • Повезује опрему са бетонским темељем
  • Дебљина, ребра и дизајн утичу на крутост
  • Мора бити адекватно фугирано за темељ

4. Постоља и носачи

  • Постоља лежајева повезивање лежајева са основном плочом
  • Конструкције стубова или носача
  • Може бити значајна флексибилност код високих или витких постоља

5. Слој фуге

  • Попуњава празнину између темељне плоче и бетона
  • Правилно фугирање је кључно за крутост
  • Покварена или недостајућа фуга ствара меке тачке
  • Типична крутост малтера је нижа од бетона или челика

Мерење и процена

Статичко испитивање крутости

  • Метод: Применити познату силу, измерити отклон
  • Израчунавање: k = F / δ (сила подељена са деформацијом)
  • Типичан тест: Хидраулична дизалица која оптерећује темељну плочу
  • Мерење: Индикатори сатнице или сензори померања

Динамичка крутост (модално тестирање)

  • Тестирање удара инструменталним чекићем
  • Мерење функције фреквентног одзива
  • Издвојите модалне параметре (природне фреквенције, облике модова, крутост)
  • Репрезентативнији за стварне услове рада

Оперативна процена

  • Упоредите вибрације на лежају са вибрацијама на темељу
  • Висока преносивост указује на круту подлогу
  • Ниска преносивост указује на флексибилност темеља или изолацију
  • Бодеови дијаграми од покретања/обаљања откривају темељне режиме

Захтеви за дизајн

Опште смернице

  • API стандарди: Природна фреквенција темеља треба да буде > 2× максимална брзина машине
  • Алтернатива: Природна фреквенција темеља < 0,5× минимална брзина машине (изоловани темељ)
  • Избегавајте: Резонанције темеља између 0,5-2,0× радне брзине
  • Циљ: Крутост темеља > 10× крутост лежаја за минималан утицај

Захтеви специфични за опрему

  • Турбине: Веома крути темељи (маса бетона 3-5× маса ротора)
  • Клипни компресори: Масивни темељи за апсорпцију пулсирајућих оптерећења
  • Машине велике брзине: Крут да би се одржало критично раздвајање брзина
  • Прецизна опрема: Изузетно чврсто да би се спречило померање поравнања

Проблеми због недовољне крутости

Снижене критичне брзине

  • Критичне брзине падају у радни опсег
  • Високе вибрације при брзинама које би требало да буду безбедне
  • Може спречити достизање пројектоване оперативне брзине
  • Захтева учвршћивање темеља или ограничење брзине

Прекомерне вибрације

  • Кретање темеља појачава укупне вибрације
  • Резонанција темељне конструкције
  • Вибрације се преносе на суседну опрему
  • Структурна оштећења услед поновљеног савијања

Нестабилност поравнања

  • Опрема се помера на флексибилној подлози
  • Поравнање изгубљено након почетног прецизног рада
  • Увећани ефекти термалног раста
  • Промене оптерећења процеса узрокују варијације поравнања

Методе побољшања

Појачање бетонских темеља

  • Додај масу: Повећајте величину/дебљину темеља
  • Ојачати: Додајте челичну арматуру или накнадно затезање
  • Поправка пукотина: Епоксидна инјекција или поправка бетона
  • Проширити до темељне стене: Шипови или кесони до компетентних слојева тла

Учвршћивање основне плоче

  • Додајте уметке или ребра структурном оквиру
  • Повећајте дебљину основне плоче
  • Побољшајте покривеност и квалитет фуге
  • Додајте учвршћивање између постоља

Побољшање земљишта

  • Стабилизација или фугирање тла
  • Дубоки темељи (шипови) заобилазећи лоше земљиште
  • Збијање или згушњавање
  • Консултације геотехничког инжењерства за већа питања

Оперативни смештај

  • Модификација брзине: Радите даље од резонанција темеља
  • Изолација вибрација: Додајте изолаторе да бисте одвојили машину од темеља
  • Balancing: Веће толеранције баланса ради смањења побуђења
  • Пригушење: Додајте третмане за пригушивање темељној конструкцији

Најбоље праксе за пројектовање темеља

Нове инсталације

  • Извршити геотехничко истраживање стања тла
  • Израчунајте потребну масу и геометрију темеља
  • Укључите динамичку анализу (природне фреквенције, одзив на неравнотежу)
  • Дизајн за одговарајућу крутост и масу
  • Обезбедите изолацију од суседних структура
  • Укључите одредбе за фугирање и поравнавање

Процена постојећих темеља

  • Измерите вибрације на темељу и упоредите их са вибрацијама лежаја
  • Извршите модално тестирање да бисте идентификовали природне фреквенције темеља
  • Проверите да ли има пукотина, пропадања, слегања
  • Проверите интегритет фуге испод темељних плоча
  • Упоредите стварне и пројектне спецификације

Крутост темеља се често занемарује, али је фундаментални параметар који утиче на перформансе ротационих машина. Адекватна крутост темеља обезбеђује правилно раздвајање критичних брзина, одржава стабилност поравнања и спречава проблеме са резонанцом, док неадекватна крутост може довести до тога да иначе добра опрема ради лоше и непоуздано.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp