Burulma Analizini Anlamak
Tanım: Burulma Analizi Nedir?
Burulma analizi ölçümü, değerlendirilmesi ve modellenmesidir burulma titreşimi—mil ekseni etrafındaki bükülme salınımları—dönen makine tahrik sistemlerinde. yanal titreşim (bükülme) standart ile kolayca ölçülebilen ivmeölçerler, burulma titreşimi, açısal salınımları tespit etmek, burulma doğal frekanslarını belirlemek ve millerde, kaplinlerde ve dişlilerde yorulma riskini değerlendirmek için özel ölçüm teknikleri (gerinim göstergeleri, çift takometreler, lazer vibrometrisi) ve analiz gerektirir.
Burulma analizi, kabul edilebilir yanal titreşim seviyelerine rağmen burulma titreşiminin felaket niteliğinde şaft veya kaplin arızalarına yol açabileceği alternatif motor tahrikleri, uzun tahrik milleri, yüksek güçlü dişli kutuları ve VFD motor uygulamaları için kritik öneme sahiptir. Güç aktarım sistemlerinde ani ve beklenmedik arızaları önlemek için özel ancak önemli bir teşhis yeteneğidir.
Burulma Analizine Neden İhtiyaç Duyulur?
Burulma ve Yanal Titreşim
- Yanal: Bükülme, yandan yana hareket, standart ivmeölçerlerle ölçüldü
- Burulma: Eksen etrafında dönme, yanal yer değiştirme yok, standart sensörler tarafından görülemez
- Bağımsızlık: Düşük yanal (ve tersi) şiddetli burulma olabilir
- Hasar: Burulma, yanal ölçümlerden uyarı alınmaksızın mil/kaplin arızalarına neden olabilir
Arıza Modları
- Şaft yorulma kırıkları (tipik olarak eksene göre 45°)
- Bağlantı elemanı arızası (dişli dişleri, esnek elemanlar)
- Salınımlı yüklerden kaynaklanan dişli kırılması
- Sürtünmeden kaynaklanan anahtar ve anahtar yolu hasarı
Ölçüm Teknikleri
1. Gerinim Ölçer Yöntemi
Doğrudan burulma gerilimi ölçümü:
- Mil eksenine 45° açıyla bağlanmış gerinim ölçerler (maksimum kesme gerilimi yönü)
- Bükülmeden kaynaklanan kayma gerilimini ölçer
- Dönen şaftlar için kayar halkalar veya kablosuz telemetri gerektirir
- En doğru ama karmaşık ve pahalı
- Araştırma ve geliştirmenin birincil kullanımı
2. Çift Takometre Yöntemi
- Farklı şaft konumlarında iki optik sensör
- Konumlar arasındaki faz farkını ölçün
- Faz farkı = açısal bükülme = burulma titreşimi
- Temassız ve pratik
- Düşük frekanslı burulma ile sınırlıdır (< 100 Hz (tipik olarak)
3. Lazer Burulma Vibrometresi
- Özel lazer Doppler sistemi
- Açısal hız dalgalanmalarını ölçer
- Temassız
- Geniş frekans aralığı
- Pahalı ama güçlü
4. Motor Akım Analizi
- Burulma titreşimi akım dalgalanmalarına neden olur
- Motor akımı spektrumunu analiz edin
- Dolaylı ama invaziv olmayan
- Faydalı tarama aracı
Analitik Burulma Analizi
Matematiksel Modelleme
- Tahrik sisteminin toplu kütle burulma modeli
- Burulma doğal frekanslarını hesaplayın
- Uyarım kaynaklarına verilen tepkiyi tahmin edin
- Kritik hızları ve rezonansları belirleyin
Uyarım Kaynakları
- Karşılıklı Hareketli Motorlar: Ateşleme darbeleri burulma uyarımı yaratır
- Dişli Örgüsü: Dişlerin birbirine geçmesi salınımlı tork yaratır
- VFD'ler: PWM anahtarlama frekansı harmonikleri
- Elektrik: Motor kutup geçişi ve kayma frekansları
Burulma için Campbell Diyagramı
- Burulma doğal frekanslarını hıza karşı çizin
- Üst üste bindirilmiş uyarım düzeni çizgileri
- Burulma kritik hızlarını (girişim noktalarını) belirleyin
- Kılavuz çalışma hızı seçimi
Kritik Uygulamalar
Karşılıklı Motor Tahrikleri
- Dizel jeneratörler
- Gaz motoru kompresörleri
- Deniz tahriki
- Büyük tork titreşimleri analiz gerektirir
Uzun Tahrik Milleri
- Haddehane tahrikleri
- Deniz pervane şaftları
- Kağıt makinesi sürücüleri
- Uzunluk düşük burulma sertliği yaratır
Yüksek Güçlü Şanzımanlar
- Rüzgar türbini dişli kutuları
- Endüstriyel dişli redüktörleri > 1000 HP
- Burulma modlarının dişli örgüsü uyarılması
VFD Motor Sistemleri
- Değişken frekanslı sürücüler burulma uyarımı yaratır
- PWM harmonikleri burulma rezonanslarını uyarabilir
- VFD çoğalmasıyla ilgili artan endişe
Analiz Sonuçları
Burulma Doğal Frekansları
- Ölçüm veya hesaplamadan tanımlayın
- Uyarım frekanslarıyla karşılaştırın
- Yeterli ayrımı doğrulayın
Stres Seviyeleri
- Ölçülen titreşimden alternatif kayma gerilimini hesaplayın
- Malzeme dayanıklılık sınırlarıyla karşılaştırın
- Yorulma ömrü tüketimini değerlendirin
- Streslerin kabul edilebilir olup olmadığını belirleyin
Sönümleme
- Burulma rezonanslarındaki tepkiden ölçüm
- Tipik olarak çok düşük (< 1% (kritik)
- Düşük sönümleme keskin rezonanslar anlamına gelir
Azaltma Stratejileri
Frekans Ayrımı
- Burulma doğallarının uyarım frekanslarından ayrıldığından emin olun
- Mil çapını, uzunluğunu veya bağlantı sertliğini değiştirin
- Ataletleri değiştirin (volan ekleyin)
Sönümleme Eklemesi
- Burulma sönümleyiciler (viskoz veya sürtünmeli)
- Yüksek sönümlemeli kaplinler
- Rezonans amplifikasyonunu azaltır
Çalışma Hızı Değişiklikleri
- Burulma kritik hızlarında sürekli çalışmadan kaçının
- Hız aralıklarını kısıtla
- Uyarılmayı en aza indirmek için VFD ayarı
Burulma analizi, standart yanal titreşim izleme yöntemleriyle fark edilemeyen, yıkıcı hasarlara yol açabilen burulma salınımlarını ele alan özel bir titreşim disiplinidir. Burulma analizi, özel ölçüm ve analiz teknikleri gerektirmesine rağmen, burulma titreşiminin önemli güvenilirlik ve güvenlik riskleri oluşturduğu alternatif motor tahrik sistemleri, uzun şaftlar, yüksek güçlü dişli kutuları ve VFD sistemleri için olmazsa olmazdır.