ทำความเข้าใจการวิเคราะห์แรงบิด

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: การวิเคราะห์แรงบิดคืออะไร?

การวิเคราะห์แรงบิด คือการวัด ประเมิน และการสร้างแบบจำลองของ การสั่นสะเทือนแบบบิด—การสั่นแบบบิดรอบแกนเพลา—ในระบบขับเคลื่อนของเครื่องจักรที่หมุน ซึ่งแตกต่างจาก การสั่นสะเทือนด้านข้าง (การดัด) ซึ่งวัดได้ง่ายด้วยมาตรฐาน accelerometers, การสั่นสะเทือนแบบบิดต้องใช้เทคนิคการวัดเฉพาะทาง (เครื่องวัดความเครียด เครื่องวัดรอบสอง เครื่องวัดการสั่นสะเทือนแบบเลเซอร์) และการวิเคราะห์เพื่อตรวจจับการแกว่งเชิงมุม กำหนดความถี่ธรรมชาติของแรงบิด และประเมินความเสี่ยงจากความล้าในเพลา ข้อต่อ และเฟือง.

การวิเคราะห์แรงบิดมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์ลูกสูบ เพลาขับยาว กระปุกเกียร์กำลังสูง และการใช้งานมอเตอร์ VFD ซึ่งการสั่นสะเทือนจากแรงบิดอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อเพลาหรือข้อต่อ แม้จะมีระดับการสั่นสะเทือนด้านข้างที่ยอมรับได้ การวิเคราะห์แรงบิดเป็นความสามารถเฉพาะทางแต่จำเป็นสำหรับการวินิจฉัยเพื่อป้องกันความเสียหายฉับพลันที่ไม่คาดคิดในระบบส่งกำลัง.

เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์แรงบิด

การสั่นสะเทือนแบบบิดตัวเทียบกับแบบด้านข้าง

• ด้านข้าง: การโค้งงอ การเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง วัดด้วยเครื่องวัดความเร่งมาตรฐาน
• แรงบิด: การบิดตัวรอบแกน ไม่มีการเคลื่อนตัวด้านข้าง มองไม่เห็นด้วยเซ็นเซอร์มาตรฐาน
• ความเป็นอิสระ: อาจเกิดการบิดตัวอย่างรุนแรงโดยมีการเคลื่อนไหวด้านข้างต่ำ (และในทางกลับกัน)
• Damage: แรงบิดอาจทำให้เกิดความล้มเหลวของเพลา/ข้อต่อโดยไม่มีการเตือนจากการวัดด้านข้าง

โหมดความล้มเหลว

• รอยแตกจากความล้าของเพลา (โดยทั่วไป 45° กับแกน)
• ความล้มเหลวขององค์ประกอบข้อต่อ (ฟันเฟือง, องค์ประกอบแบบยืดหยุ่น)
• การแตกหักของฟันเฟืองจากภาระการสั่น
• ความเสียหายของกุญแจและร่องกุญแจจากการกด

เทคนิคการวัด

1. วิธีวัดความเครียด

การวัดแรงบิดโดยตรง:

• เกจวัดความเครียดที่ยึดติดที่ 45° กับแกนเพลา (ทิศทางแรงเฉือนสูงสุด)
• วัดแรงเฉือนจากการบิด
• ต้องใช้สลิปริงหรือระบบส่งข้อมูลไร้สายสำหรับเพลาหมุน
• แม่นยำที่สุดแต่ซับซ้อนและมีราคาแพง
• การวิจัยและพัฒนาการใช้งานหลัก

2. วิธีวัดรอบแบบคู่

• เซ็นเซอร์ออปติคัลสองตัวที่ตำแหน่งเพลาที่แตกต่างกัน
• วัดความแตกต่างของเฟสระหว่างตำแหน่ง
• เฟสต่างกัน = บิดเชิงมุม = การสั่นแบบบิด
• ไร้สัมผัสและใช้งานได้จริง
• จำกัดเฉพาะแรงบิดความถี่ต่ำ (โดยทั่วไป < 100 เฮิรตซ์)

3. เครื่องวัดการสั่นสะเทือนแบบเลเซอร์

• ระบบเลเซอร์ดอปเปลอร์เฉพาะทาง
• วัดความผันผวนของความเร็วเชิงมุม
• การไม่สัมผัส
• ช่วงความถี่กว้าง
• ราคาแพงแต่ทรงพลัง

4. การวิเคราะห์กระแสมอเตอร์

• การสั่นสะเทือนแบบบิดสร้างความผันผวนของกระแสไฟฟ้า
• วิเคราะห์สเปกตรัมกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์
• ทางอ้อมแต่ไม่รุกราน
• เครื่องมือคัดกรองที่มีประโยชน์

การวิเคราะห์แรงบิดเชิงวิเคราะห์

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

• แบบจำลองแรงบิดมวลรวมของระบบขับเคลื่อน
• คำนวณความถี่ธรรมชาติแบบบิด
• ทำนายการตอบสนองต่อแหล่งกระตุ้น
• ระบุความเร็ววิกฤตและการสั่นพ้อง

แหล่งที่มาของการกระตุ้น

• เครื่องยนต์ลูกสูบ: การยิงพัลส์สร้างการกระตุ้นแบบบิด
• เฟืองตาข่าย: การยึดฟันทำให้เกิดแรงบิดที่แกว่ง
• VFD: ฮาร์มอนิกความถี่การสลับ PWM
• ไฟฟ้า: ความถี่ในการผ่านเสาและสลิปของมอเตอร์

แผนภาพแคมป์เบลล์สำหรับแรงบิด

• พล็อตความถี่ธรรมชาติของแรงบิดเทียบกับความเร็ว
• เส้นลำดับการกระตุ้นซ้อนทับ
• ระบุความเร็ววิกฤตของแรงบิด (จุดรบกวน)
• การเลือกความเร็วในการทำงานของไกด์

แอปพลิเคชันที่สำคัญ

ระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์ลูกสูบ

• เครื่องปั่นไฟดีเซล
• เครื่องอัดเครื่องยนต์ก๊าซ
• ระบบขับเคลื่อนทางทะเล
• การสั่นของแรงบิดขนาดใหญ่ต้องมีการวิเคราะห์

เพลาขับยาว

• ระบบขับเคลื่อนโรงงานรีด
• เพลาใบพัดเรือ
• เครื่องขับเคลื่อนกระดาษ
• ความยาวสร้างความแข็งบิดต่ำ

กระปุกเกียร์กำลังสูง

• กระปุกเกียร์กังหันลม
• เครื่องลดเกียร์อุตสาหกรรม > 1000 แรงม้า
• การกระตุ้นตาข่ายเฟืองของโหมดแรงบิด

ระบบมอเตอร์ VFD

• ไดรฟ์ความถี่แปรผันสร้างการกระตุ้นแบบบิด
• ฮาร์โมนิกส์ PWM สามารถกระตุ้นการสั่นพ้องแบบบิดได้
• ความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการแพร่กระจายของ VFD

ผลการวิเคราะห์

ความถี่ธรรมชาติแบบบิด

• ระบุจากการวัดหรือการคำนวณ
• เปรียบเทียบกับความถี่การกระตุ้น
• ตรวจสอบการแยกที่เหมาะสม

ระดับความเครียด

• คำนวณแรงเฉือนสลับจากการสั่นสะเทือนที่วัดได้
• เปรียบเทียบกับขีดจำกัดความทนทานของวัสดุ
• ประเมินการบริโภคความเหนื่อยล้าในชีวิต
• ตรวจสอบว่าความเครียดเป็นที่ยอมรับได้หรือไม่

การลดแรงสั่นสะเทือน

• วัดจากการตอบสนองที่การสั่นพ้องแบบบิด
• โดยทั่วไปจะต่ำมาก (< 1% ของวิกฤต)
• การหน่วงต่ำหมายถึงเสียงสะท้อนที่คมชัด

กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ

การแยกความถี่

• ให้แน่ใจว่าแรงบิดธรรมชาติแยกออกจากความถี่การกระตุ้น
• เปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา ความยาว หรือความแข็งของข้อต่อ
• ปรับเปลี่ยนความเฉื่อย (เพิ่มล้อช่วยแรง)

การเสริมแรงหน่วง

• โช้คอัพแบบบิด (หนืดหรือเสียดทาน)
• ข้อต่อลดแรงสั่นสะเทือนสูง
• ลดการขยายเสียงเรโซแนนซ์

การเปลี่ยนแปลงความเร็วในการทำงาน

• หลีกเลี่ยงการทำงานต่อเนื่องที่ความเร็ววิกฤตบิด
• จำกัดช่วงความเร็ว
• การปรับ VFD เพื่อลดการกระตุ้นให้น้อยที่สุด

การวิเคราะห์แรงบิดเป็นสาขาเฉพาะทางด้านการสั่นสะเทือนที่มุ่งเน้นการสั่นแบบบิดตัวซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงที่มองไม่เห็นด้วยการตรวจสอบการสั่นสะเทือนด้านข้างแบบมาตรฐาน การวิเคราะห์แรงบิดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์ลูกสูบ เพลายาว กระปุกเกียร์กำลังสูง และระบบ VFD ซึ่งการสั่นสะเทือนแบบบิดตัวก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยอย่างมาก แม้ว่าจะต้องใช้เทคนิคการวัดและการวิเคราะห์เฉพาะทาง.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก