Vad är torsionsanalys? Vridningsvibrationsbedömning • Bärbar balanseringsmaskin, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är torsionsanalys? Vridningsvibrationsbedömning • Bärbar balanseringsmaskin, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är torsionsanalys? Bedömning av vridningsvibrationer

Publicerad av admin på

Förstå torsionsanalys

Definition: Vad är torsionsanalys?

Torsionsanalys är mätning, utvärdering och modellering av torsionsvibration—vridande svängningar kring axelns axel—i roterande maskiners drivlinor. Till skillnad från lateral vibration (böjning) vilket lätt mäts med standard accelerometrar, torsionsvibrationer kräver specialiserade mättekniker (töjningsgivare, dubbla varvometrar, laservibrometri) och analys för att detektera vinkelsvängningar, bestämma torsionella egenfrekvenser och bedöma utmattningsrisk i axlar, kopplingar och kugghjul.

Torsionsanalys är avgörande för kolvmotordrifter, långa drivaxlar, högeffektsväxellådor och VFD-motorapplikationer där torsionsvibrationer kan orsaka katastrofala axel- eller kopplingsfel trots acceptabla sidovibrationsnivåer. Det är en specialiserad men viktig diagnostisk funktion för att förhindra plötsliga, oväntade fel i kraftöverföringssystem.

Varför torsionsanalys behövs

Torsions- vs. lateral vibration

  • Lateral: Böjning, rörelse från sida till sida, mätt med standardaccelerometrar
  • Torsionell: Vridning kring axeln, ingen sidoförskjutning, osynlig för standardsensorer
  • Oberoende: Kan ha kraftig vridning med låg lateral (och vice versa)
  • Skada: Torsionsskador kan orsaka axel-/kopplingsfel utan förvarning från laterala mätningar

Fellägen

  • Axelutmattningsbrott (vanligtvis 45° mot axeln)
  • Fel på kopplingselement (kugghjul, flexibla element)
  • Kuggbrott på grund av oscillerande belastningar
  • Skador på nyckel och nyckelspår på grund av nötning

Mättekniker

1. Töjningsmätningsmetod

Direkt vridspänningsmätning:

  • Töjningsgivare bundna i 45° vinkel mot axelaxeln (maximal skjuvspänningsorientering)
  • Mäter skjuvspänning från vridning
  • Kräver släpringar eller trådlös telemetri för roterande axlar
  • Mest exakt men komplex och dyr
  • Forskning och utvecklings primär användning

2. Dubbel varvräknare

  • Två optiska sensorer på olika axelplatser
  • Mät fasskillnaden mellan platser
  • Fasskillnad = vinkelvridning = torsionsvibration
  • Kontaktlös och praktisk
  • Begränsad till lågfrekventa torsions- (< 100 Hz (typiskt)

3. Lasertorsionsvibrometer

  • Specialiserat laser-Doppler-system
  • Mäter vinkelhastighetsfluktuationer
  • Kontaktlös
  • Brett frekvensområde
  • Dyr men kraftfull

4. Motorströmsanalys

  • Torsionsvibrationer skapar strömfluktuationer
  • Analysera motorströmsspektrum
  • Indirekt men icke-invasiv
  • Användbart screeningverktyg

Analytisk vridningsanalys

Matematisk modellering

  • Klumpmassa-torsionsmodell av drivlina
  • Beräkna torsionella naturliga frekvenser
  • Förutsäga respons på excitationskällor
  • Identifiera kritiska hastigheter och resonanser

Excitationskällor

  • Kolvmotorer: Avfyrningspulser skapar torsionsexcitation
  • Växelnät: Tandingrepp skapar oscillerande vridmoment
  • VFD:er: PWM-omkopplingsfrekvensövertoner
  • Elektrisk: Motorns polpassnings- och slirfrekvenser

Campbelldiagram för torsionsdiagram

  • Rita torsionella naturliga frekvenser kontra hastighet
  • Överlagring av excitationsorderrader
  • Identifiera kritiska vridningshastigheter (interferenspunkter)
  • Val av styrhastighet

Kritiska applikationer

Kolvmotordrivningar

  • Dieselgeneratorer
  • Gasmotorkompressorer
  • Marin framdrivning
  • Stora vridmomentpulsationer kräver analys

Långa drivaxlar

  • Valsverksdrivningar
  • Marina propelleraxlar
  • Pappersmaskinens drivenheter
  • Längd skapar låg vridstyvhet

Högpresterande växellådor

  • Växellådor för vindkraftverk
  • Industriella reducerväxlar > 1000 hk
  • Kugghjulsingreppets excitation av torsionslägen

VFD-motorsystem

  • Frekvensomriktare skapar torsionsexcitation
  • PWM-övertoner kan excitera torsionsresonanser
  • Ökande oro för spridning av VFD

Analysresultat

Torsionella naturliga frekvenser

  • Identifiera från mätning eller beräkning
  • Jämför med excitationsfrekvenser
  • Kontrollera tillräcklig separation

Stressnivåer

  • Beräkna alternerande skjuvspänning från uppmätt vibration
  • Jämför med materialets uthållighetsgränser
  • Bedöm utmattningslivslängdsförbrukning
  • Avgör om påfrestningar är acceptabla

Dämpning

  • Mät från respons vid torsionsresonanser
  • Vanligtvis mycket låg (< 1% av kritisk)
  • Låg dämpning innebär skarpa resonanser

Strategier för att minska riskerna

Frekvensseparation

  • Säkerställ att torsionella naturliga spänningar är separerade från excitationsfrekvenser
  • Ändra axeldiameter, längd eller kopplingsstyvhet
  • Ändra tröghetsmoment (lägg till svänghjul)

Dämpningstillägg

  • Torsionsdämpare (viskösa eller friktionsdämpare)
  • Högdämpande kopplingar
  • Minskar resonansförstärkningen

Ändringar i driftshastighet

  • Undvik kontinuerlig drift vid kritiska vridningshastigheter
  • Begränsa hastighetsområden
  • VFD-inställning för att minimera excitation

Torsionsanalys är en specialiserad vibrationsdisciplin som behandlar vridande oscillationer som kan orsaka katastrofala fel som är osynliga för standardövervakning av laterala vibrationer. Även om det kräver specialiserade mät- och analystekniker är torsionsanalys avgörande för kolvmotordrifter, långa axlar, högeffektsväxellådor och VFD-system där torsionsvibrationer utgör betydande tillförlitlighets- och säkerhetsrisker.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp