ทำความเข้าใจจุดโหนดในการสั่นสะเทือนของโรเตอร์

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: จุดโหนดคืออะไร?

ก จุดโหนด (เรียกอีกอย่างว่าโหนดหรือเส้นโหนดเมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่สามมิติ) เป็นตำแหน่งเฉพาะตามแนวการสั่นสะเทือน โรเตอร์ ที่ไหน การเคลื่อนย้าย หรือการเบี่ยงเบนยังคงเป็นศูนย์ในระหว่างการสั่นสะเทือนที่จุดใดจุดหนึ่ง ความถี่ธรรมชาติ. แม้ว่าส่วนที่เหลือของเพลาจะสั่นสะเทือนและเบี่ยงเบน จุดโหนดจะยังคงอยู่นิ่งเมื่อเทียบกับตำแหน่งกลางของเพลา.

จุดโหนดเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของ โหมดรูปร่าง, และตำแหน่งที่ตั้งให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับ ไดนามิกของโรเตอร์ การวิเคราะห์, สมดุล ขั้นตอนและกลยุทธ์ในการวางเซ็นเซอร์.

จุดโหนดในโหมดการสั่นสะเทือนที่แตกต่างกัน

โหมดการดัดครั้งแรก

โหมดการดัดแบบพื้นฐานแรกโดยทั่วไปมีดังต่อไปนี้:

• โหนดภายในศูนย์: ไม่มีจุดเบี่ยงเบนศูนย์ตลอดความยาวเพลา
• ตำแหน่งแบริ่งเป็นโหนดโดยประมาณ: ในการกำหนดค่าที่รองรับอย่างง่าย ตลับลูกปืนจะทำหน้าที่เป็นจุดใกล้โหนด
• การเบี่ยงเบนสูงสุด: โดยทั่วไปจะอยู่ใกล้ช่วงกลางระหว่างตลับลูกปืน
• รูปทรงโค้งเรียบง่าย: เพลาโค้งงอเป็นเส้นโค้งเรียบเดี่ยว

โหมดการดัดโค้งที่สอง

โหมดที่สองมีรูปแบบที่ซับซ้อนกว่า:

• โหนดภายในหนึ่งโหนด: จุดเดียวตามแนวเพลา (โดยทั่วไปอยู่ใกล้ช่วงกลาง) ที่มีการเบี่ยงเบนเป็นศูนย์
• รูปทรงโค้งตัว S: เพลาโค้งไปในทิศทางตรงกันข้ามที่ด้านใดด้านหนึ่งของโหนด
• แอนตี้โหนดสองอัน: การเบี่ยงเบนสูงสุดเกิดขึ้นที่ด้านใดด้านหนึ่งของจุดโหนด
• ความถี่ที่สูงขึ้น: ความถี่ธรรมชาติสูงกว่าโหมดแรกอย่างมีนัยสำคัญ

โหมดที่สามและสูงกว่า

• โหมดที่สาม: จุดโหนดภายในสองจุด แอนตี้โหนดสามจุด
• โหมดที่สี่: จุดโหนดสามจุด แอนตี้โหนดสี่จุด
• กฎทั่วไป: โหมด N มีจุดโหนดภายใน (N-1) จุด
• ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น: โหมดที่สูงขึ้นแสดงรูปแบบคลื่นที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ

ความสำคัญทางกายภาพของจุดโหนด

การเบี่ยงเบนเป็นศูนย์

ณ จุดโหนดระหว่างการสั่นสะเทือนที่ความถี่ธรรมชาติของโหมดนั้น:

• การเคลื่อนตัวด้านข้างเป็นศูนย์
• เพลาจะเคลื่อนผ่านแกนกลางของมัน
• อย่างไรก็ตาม แรงดัดมักจะสูงสุด (ความชันของเส้นโค้งการโก่งตัวสูงสุด)
• แรงเฉือนสูงสุดที่โหนด

ความไวเป็นศูนย์

แรงหรือมวลที่กระทำที่จุดโหนดจะมีผลน้อยมากต่อโหมดเฉพาะนั้น:

• การเพิ่ม น้ำหนักการแก้ไข ที่โหนดไม่สมดุลโหมดนั้นอย่างมีประสิทธิภาพ
• เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้ที่โหนดจะตรวจจับการสั่นสะเทือนขั้นต่ำสำหรับโหมดนั้น
• การรองรับหรือข้อจำกัดที่โหนดจะส่งผลต่อความถี่ธรรมชาติของโหมดน้อยที่สุด

ผลกระทบเชิงปฏิบัติสำหรับการสร้างสมดุล

การเลือกระนาบการแก้ไข

การทำความเข้าใจตำแหน่งจุดโหนดเป็นแนวทางในการสร้างสมดุลให้กับกลยุทธ์:

สำหรับโรเตอร์แบบแข็ง

• การทำงานต่ำกว่าความเร็ววิกฤตแรก
• โหมดแรกไม่ตื่นเต้นมากนัก
• มาตรฐาน การปรับสมดุลสองระนาบ ใกล้ปลายโรเตอร์มีประสิทธิผล
• จุดสำคัญไม่ใช่ข้อกังวลหลัก

สำหรับโรเตอร์แบบยืดหยุ่น

• การทำงานผ่านหรือเกินความเร็ววิกฤต
• ต้องพิจารณารูปร่างโหมดและจุดโหนด
• ระนาบการแก้ไขที่มีประสิทธิภาพ: ควรอยู่ที่หรือใกล้กับตำแหน่งแอนตี้โหนด (จุดเบี่ยงเบนสูงสุด)
• ตำแหน่งที่ไม่ได้ผล: ระนาบการแก้ไขที่หรือใกล้โหนดมีผลน้อยที่สุดต่อโหมดนั้น
• การปรับสมดุลโหมด: คำนึงถึงตำแหน่งจุดโหนดอย่างชัดเจนเมื่อกระจายน้ำหนักการแก้ไข

ตัวอย่าง: การปรับสมดุลโหมดที่สอง

ลองพิจารณาเพลาแบบยืดหยุ่นยาวที่ทำงานเหนือความเร็ววิกฤตแรก โหมดกระตุ้นที่สอง:

• โหมดที่สองมีจุดโหนดหนึ่งจุดใกล้ช่วงกลาง
• การวางน้ำหนักการแก้ไขทั้งหมดไว้ใกล้ช่วงกลาง (โหนด) จะไม่มีประสิทธิภาพ
• กลยุทธ์ที่ดีที่สุด: วางการแก้ไขที่ตำแหน่งแอนตี้โหนดทั้งสองแห่ง (ด้านใดด้านหนึ่งของโหนด)
• รูปแบบการกระจายน้ำหนักต้องตรงกับรูปร่างโหมดที่สองเพื่อการทรงตัวที่มีประสิทธิภาพ

ข้อควรพิจารณาในการวางตำแหน่งเซ็นเซอร์

กลยุทธ์การวัดการสั่นสะเทือน

จุดโหนดส่งผลร้ายแรงต่อการตรวจสอบการสั่นสะเทือน:

หลีกเลี่ยงตำแหน่งโหนด

• เซ็นเซอร์ที่โหนดจะตรวจจับการสั่นสะเทือนขั้นต่ำสำหรับโหมดนั้น
• อาจพลาดปัญหาการสั่นสะเทือนที่สำคัญหากวัดเฉพาะที่โหนดเท่านั้น
• อาจสร้างความประทับใจที่ผิดพลาดเกี่ยวกับระดับการสั่นสะเทือนที่ยอมรับได้

ตำแหน่งแอนติโหนดเป้าหมาย

• แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนสูงสุดที่แอนติโนด
• ไวต่อปัญหาการพัฒนามากที่สุด
• โดยทั่วไปอยู่ที่ตำแหน่งแบริ่งสำหรับโหมดแรก
• สำหรับโหมดที่สูงกว่าอาจต้องใช้จุดวัดระดับกลาง

จุดวัดหลายจุด

• สำหรับโรเตอร์แบบยืดหยุ่น ให้วัดที่ตำแหน่งแกนหลายตำแหน่ง
• รับประกันว่าไม่มีโหมดใดที่พลาดไปเนื่องจากการวางตำแหน่งโหนด
• ช่วยให้สามารถกำหนดรูปร่างโหมดการทดลองได้
• อุปกรณ์สำคัญมักจะมีเซ็นเซอร์ที่ทุกตลับลูกปืนรวมถึงช่วงกลาง

การกำหนดตำแหน่งจุดโหนด

การทำนายเชิงวิเคราะห์

• การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์: คำนวณรูปร่างโหมดและระบุจุดโหนด
• ทฤษฎีลำแสง: สำหรับการกำหนดค่าแบบง่าย โซลูชันการวิเคราะห์จะทำนายตำแหน่งโหนด
• เครื่องมือออกแบบ: ซอฟต์แวร์ไดนามิกของโรเตอร์แสดงรูปร่างโหมดภาพพร้อมโหนดที่ทำเครื่องหมายไว้

การระบุการทดลอง

1. การทดสอบแรงกระแทก

• เพลาตีที่หลายตำแหน่งพร้อมค้อนที่มีเครื่องมือ
• วัดการตอบสนองที่จุดต่างๆ
• ตำแหน่งที่ไม่แสดงการตอบสนองที่ความถี่เฉพาะคือจุดโหนดสำหรับโหมดนั้น

2. การวัดรูปร่างการเบี่ยงเบนในการใช้งาน

• ระหว่างการทำงานใกล้ความเร็ววิกฤต ให้วัดการสั่นสะเทือนที่ตำแหน่งแกนต่างๆ มากมาย
• แอมพลิจูดการเบี่ยงเบนของพล็อตเทียบกับตำแหน่ง
• จุดตัดศูนย์คือตำแหน่งโหนด

3. อาร์เรย์โพรบความใกล้ชิด

• เซ็นเซอร์แบบไม่สัมผัสหลายตัวตลอดความยาวเพลา
• วัดการโก่งตัวของเพลาโดยตรงในระหว่างการเริ่มต้น/การโคสต์ดาวน์
• วิธีการทดลองที่แม่นยำที่สุดสำหรับการระบุโหนด

จุดโหนดเทียบกับจุดแอนติโหนด

จุดโหนดและแอนตี้โหนดเป็นแนวคิดที่เสริมกัน:

จุดโหนด

• การเบี่ยงเบนเป็นศูนย์
• ความลาดเอียงและแรงดัดสูงสุด
• ประสิทธิภาพต่ำสำหรับการใช้แรงหรือการวัด
• เหมาะสำหรับตำแหน่งรองรับ (ลดแรงที่ส่งผ่านให้น้อยที่สุด)

แอนติโนด

• การเบี่ยงเบนสูงสุด
• ความลาดเอียงเป็นศูนย์
• ประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการแก้ไขน้ำหนัก
• ตำแหน่งการวางเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด
• ตำแหน่งที่มีความเครียดสูงสุด (สำหรับการโหลดแบบรวม)

การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติและกรณีศึกษา

กรณี: ม้วนกระดาษ

• สถานการณ์: ลูกกลิ้งยาว (6 เมตร) ทำงานที่ 1,200 รอบต่อนาที การสั่นสะเทือนสูง
• การวิเคราะห์: การทำงานเหนือวิกฤตครั้งแรก โหมดที่สองที่น่าตื่นเต้นโดยมีโหนดอยู่ตรงกลางช่วง
• ความพยายามปรับสมดุลเบื้องต้น: เพิ่มน้ำหนักที่ช่วงกลาง (เข้าถึงได้สะดวก) แต่ให้ผลลัพธ์ไม่ดี
• สารละลาย: การรับรู้ว่าช่วงกลางคือจุดโหนด น้ำหนักจะถูกกระจายใหม่ไปยังจุดหนึ่งในสี่ (แอนติโหนด)
• ผลลัพธ์: การสั่นสะเทือนลดลงโดย 85% การปรับสมดุลโหมดสำเร็จ

กรณีศึกษา: การตรวจสอบกังหันไอน้ำ

• สถานการณ์: ระบบตรวจสอบการสั่นสะเทือนแบบใหม่แสดงการสั่นสะเทือนต่ำแม้จะทราบว่าไม่สมดุล
• การสืบสวน: เซ็นเซอร์ถูกวางไว้ใกล้จุดโหนดของโหมดเด่นโดยไม่ได้ตั้งใจ
• สารละลาย: เซ็นเซอร์เพิ่มเติมที่ตำแหน่งแอนติโหนดเผยให้เห็นระดับการสั่นสะเทือนที่แท้จริง
• บทเรียน: พิจารณารูปแบบโหมดเสมอเมื่อออกแบบระบบการตรวจสอบ

ข้อควรพิจารณาขั้นสูง

การย้ายโหนด

ในระบบบางระบบ จุดโหนดจะเปลี่ยนแปลงไปตามเงื่อนไขการทำงาน:

• ความแข็งของตลับลูกปืนที่ขึ้นอยู่กับความเร็วจะเปลี่ยนตำแหน่งโหนด
• ผลกระทบของอุณหภูมิต่อความแข็งของเพลา
• การตอบสนองที่ขึ้นอยู่กับโหลด
• ระบบที่ไม่สมมาตรอาจมีโหนดที่แตกต่างกันสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวนอนและแนวตั้ง

โหนดโดยประมาณเทียบกับโหนดจริง

• โหนดที่แท้จริง: จุดเบี่ยงเบนศูนย์ที่แน่นอนในระบบอุดมคติ
• โหนดโดยประมาณ: ตำแหน่งที่มีการเบี่ยงเบนต่ำมาก (แต่ไม่ใช่ศูนย์) ในระบบจริงที่มีการหน่วงและผลกระทบที่ไม่เหมาะสมอื่นๆ
• การพิจารณาเชิงปฏิบัติ: โหนดจริงคือบริเวณที่มีการเบี่ยงเบนต่ำมากกว่าจุดทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอน

การทำความเข้าใจจุดโหนดช่วยให้เข้าใจพฤติกรรมการสั่นสะเทือนของโรเตอร์ได้อย่างลึกซึ้ง และถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรับสมดุลโรเตอร์แบบยืดหยุ่น การวางตำแหน่งเซนเซอร์ที่เหมาะสม และการตีความข้อมูลการสั่นสะเทือนในเครื่องจักรที่หมุนได้อย่างถูกต้อง.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก