Розуміння механічної нещільності в обертових механізмах

Пристрої

Портативний балансир та віброаналізатор Balanset-1A.

$2,358.31

Деталі

Датчик вібрації</trp-post-container

$107.47

Деталі

Оптичний датчик (лазерний тахометр)</trp-post-container

$148.07

Пристрої

Balanset-4</trp-post-container

$8,123.32

Деталі

Магнітна підставка Insize-60-kgf</trp-post-container

$54.93

Деталі

Світловідбиваюча стрічка</trp-post-container

$11.94

Пристрої

Динамічні ваги "Балансет-1А" OEM</trp-post-container

$2,071.73

Визначення: Що таке механічна розхитаність?

Механічна розхитаність – це стан, коли компоненти обертових машин мають надмірні зазори, неналежне кріплення, зношені посадки або структурне погіршення, що дозволяє ненавмисному відносному руху між деталями, які повинні бути жорстко з'єднані. Це створює нелінійність вібрація поведінка, що характеризується множинними гармоніки швидкості бігу, нестабільних коливань амплітуди та напрямкових відмінностей у вібрації, які не відповідають нормальним законам.

Розхитаність кріплення – поширена проблема з обладнанням, яка не лише безпосередньо спричиняє надмірну вібрацію, але й перешкоджає ефективній діагностиці та виправленню інших проблем, таких як дисбаланс або невідповідність. Це необхідно виявити та виправити, перш ніж інші зусилля щодо зменшення вібрації можуть бути успішними.

Типи механічної розхитаності

Тип A: Обертальна люфт (люфт підшипника)

Надмірний зазор між підшипником та валом або корпусом:

• Підшипник-вал: Зношена поверхня вала, недостатнє натягування, пошкоджений отвір підшипника
• З'єднання підшипника з корпусом: Зношений отвір корпусу, нещільне закріплення кришки підшипника, недостатня посадка пресом
• Внутрішній підшипник: Надмірне зазор підшипника від зносу
• Симптом: гармоніки 1×, 2×, 3×; вищі в радіальних напрямках

Тип B: Структурна нещільність (П'єдестал/Фундамент)

Недостатнє кріплення не обертових компонентів:

• Вільні постаменти: Анкерні болти не затягнуті, пошкоджений розчин
• Кріплення на вільну основу: Болти кріплення обладнання ослаблені або відсутні
• Тріснутий каркас або фундамент: Структурні пошкодження, що дозволяють рух
• Симптом: Кілька гармонік (часто до 5× або більше); нестабільна, нелінійна характеристика

Тип C: Розхитаність компонента

Вільно зібрані компоненти:

• Вільні робочі колеса: Робоче колесо нещільно закріплене на валу, шпонка зношена або відсутня
• Вільні з'єднання: Зчіпні маточини нещільно закріплені на валах
• Ослаблені шківи/шестерні: Ведені компоненти вільно закріплені на валу
• Вільні кришки/захисті: Брязкіт листових металевих панелей
• Симптом: Гармоніки та субгармоніки; можливі складові 1/2×, 1/3×

Вібраційний підпис

Частотні характеристики

Розхитаність створює характерні частотні патерни:

• Кілька гармонік: Сильний 1×, 2×, 3×, 4× та вище (на відміну від дисбалансу, який переважно 1×)
• Субгармоніки: Можливі компоненти 1/2×, 1/3× (розхитаність типу C)
• Негармонійний вміст: Піки на нецілочисельних кратних швидкості бігу
• Підвищений рівень шуму: Збільшення широкосмугового зв'язку внаслідок випадкових впливів

Амплітудна поведінка

• Високий загальний рівень: Загальна вібрація, непропорційна рушійним силам
• Нелінійний: Вібрація не змінюється передбачувано зі швидкістю або навантаженням
• Нестабільний: Амплітуда значно варіюється між вимірюваннями
• Різниця у напрямку руху: Може бути в 2-5 разів вищим в одному напрямку, ніж у перпендикулярному напрямку

Фазові характеристики

• Нестабільний Фаза: Фазовий кут змінюється хаотично між вимірюваннями
• Великий фазовий розсіювання: Відхилення ±30-90° за тієї ж швидкості
• Балансування поразок: Непередбачувана фаза робить розрахунки балансування ненадійними

Особливості форми часової хвилі

• Нерегулярна, несинусоїдальна форма хвилі
• Укорочені або обрізані піки (вплив на обмеження)
• Випадкові імпульсивні події
• Втрата періодичної структури

Поширені місця та причини

Пов'язані з підшипниками

• Зношені поверхні шийок вала, що дозволяють підшипнику хитатися
• Зношені або пошкоджені отвори корпусу підшипника
• Недостатнє натягування (неправильний вибір допуску)
• Болти кришки підшипника ослаблені або недостатньо затягнуті
• Розрізані корпуси підшипників зі зношеними поверхнями сполучення

Фундамент та кріплення

• Ослаблені анкерні болти (найпоширеніша конструкційна ослабленість)
• Пошкоджена або відсутня затирка під постаментами
• Тріщини на бетонних фундаментах
• Ослаблені болти кріплення обладнання до опорної плити
• Пошкоджені або видовжені отвори для болтів

Обертові компоненти

• Вентилятор або крильчатка нещільно закріплені на валу (зношена шпонка, нещільно закріплені стопорні гвинти)
• З'єднувальні маточини з недостатнім натягом
• Гвинти кріплення шківа ослаблені або відсутні
• Компоненти ротора нещільно закріплені на валу

Структурні

• Тріснуті рами або корпуси машин
• Втомні тріщини у зварних швах
• Розхитані конструктивні болти
• Погіршення склеювання або клеїв

Методи виявлення

Аналіз вібрації

• Аналіз швидкого перетворення Фур'є: Шукайте кілька гармонік (1×, 2×, 3×, 4×, 5×+)
• Тестування когерентності: Низька когерентність між вимірюваннями вказує на нелінійну поведінку
• Порівняння напрямків: Великі відмінності між горизонтальним та вертикальним
• Реакція на зовнішнє збудження: Машина для постукування, спостерігайте за аномальною реакцією

Фізичний огляд

Візуальний огляд

• Шукайте щілини, тріщини, корозію, пошкодження
• Перевірте наявність слідів, що вказують на рух
• Спостерігайте за закономірностями зносу фарби на поверхнях з’єднань
• Шукайте металеву стружку, яка свідчить про пошкодження

Тестування краном

• Вдарте молотком по підозрюваних нещільно прикріплених компонентах
• Прислухайтеся до брязкання або глухих звуків замість суцільного дзвінка
• Відчуйте надмірний рух або вібрацію
• Порівняйте з відомими справними компонентами

Перевірка крутного моменту

• Перевірте всі болти динамометричним ключем
• Перевірте відповідно до специфікацій
• Шукайте зламані, пошкоджені або кородовані кріплення
• Перевірте наявність зірванних ниток

Тестування на виштовхування/тягування

• Застосуйте силу до підозрілих компонентів
• Спостерігайте за рухами, яких не повинно бути
• Використовуйте індикатори для кількісної оцінки гри
• Порівняйте з новими або належним чином закріпленими компонентами

Процедури корекції

Для ослаблення підшипника

• Заміна підшипника: Якщо сам підшипник зношений
• Ремонт вала: Відновіть зношений вал хромуванням або зварюванням, обробіть до потрібного розміру
• Ремонт житла: Збільшити розмір корпусу машини, використовувати більший підшипник або наплавити метал напиленням/зварюванням
• Покращення форми: Використовуйте належні посадки з натягом згідно зі специфікаціями виробника
• Кришки підшипників: Затягніть або замініть, якщо зношено

Для структурної нещільності

1. Затягніть усі кріплення: Затягніть до зазначеного моменту, використовуючи правильну схему
2. Заміна пошкоджених болтів: Встановіть нові болти правильного класу та розміру
3. Ремонт фундаменту: Видалити стару затирку, очистити поверхні, залити нову затирку
4. Тріщини зварних швів: За потреби відремонтуйте тріщини в рамах або постаментах
5. Додати підкріплення: Фасонки або кріплення для слабких конструкцій

Для нещільного кріплення компонентів

• Затягніть установчі гвинти з належним моментом затягування та фіксатором різьби
• Замініть зношені шпонки та шпонкові пази
• Використовуйте належні посадки з натягом для пресованих компонентів
• Компоненти штифта або ключа, які неодноразово розхиталися
• Замініть пошкоджені компоненти

Стратегії профілактики

Фаза проектування

• Вкажіть відповідні розміри та кількість кріплень
• Розробка належних посадок з натягом
• Забезпечити достатню жорсткість конструкції
• Уникайте концентрацій напружень, які призводять до розтріскування
• Вкажіть відповідні марки та матеріали кріплень

Фаза встановлення

• Використовуйте калібровані динамометричні ключі
• Дотримуйтесь правильної послідовності затягування
• Використовуйте фіксатори різьбових з'єднань, де це доречно
• Перед складанням переконайтеся, що поверхні чисті та рівні
• Перевірте відповідність розмірів специфікаціям
• Виконуйте перевірки контролю якості

Фаза обслуговування

• Періодична перевірка крутного моменту (щорічно або згідно з графіком моніторингу вібрації)
• Вимірювання тенденцій вібрації для виявлення розвитку розхитувань
• Візуальні огляди під час перебоїв
• За потреби підтягуйте
• Негайно усувайте вібрацію, перш ніж вона спричинить розхитання

Діагностичні труднощі

Маскування інших проблем

• Розхитаність може маскувати або імітувати інші недоліки
• Запобігає точному балансування через нелінійну реакцію
• Виробники вирівнювання важко або неможливо
• Може створювати вібраційні моделі, подібні до тріщин або дефектів підшипників

Прогресивна природа

• Розхитаність часто починається з малого та поступово посилюється
• Вібрація від нещільності призводить до ще більшої нещільності (позитивний зворотний зв'язок)
• Може прогресувати від незначного до тяжкого протягом тижнів, якщо не вжити заходів
• Зрештою, спричиняє вторинне пошкодження підшипників, валів, фундаментів

Зв'язок з іншими несправностями

Розхитаність проти дисбалансу

Функція	Дисбаланс	Розхитність
Основна частота	лише 1×	1×, 2×, 3×, 4×+ гармоніки
Фазова стабільність	Послідовний, повторюваний	Нестабільні зміни між вимірюваннями
Лінійність	Вібрація ∝ швидкість²	Нелінійний, непередбачуваний
Реакція на балансування	Зменшення вібрації	Мінімальне або відсутнє покращення
Діаграма спрямованості	Подібні горизонтальні/вертикальні	Часто набагато вище в одному напрямку

Розхитаність проти перекосу

• Нерівність: Переважно 2× з деякими 1×, стабільна фаза
• Розпушеність: Кілька гармонік (від 1× до 5×+), нестабільна фаза
• Комбінація: Нерівність може спричинити розхитаність, а розхитаність погіршує наслідки нерівності

Вплив на продуктивність машини

Прямі ефекти

• Висока вібрація: Надмірні рівні викликають дискомфорт та проблеми з безпекою
• Шум: Брязкіт, стукіт або стукіт
• Знижена точність: Помилки позиціонування вала
• Прискорений знос: Ударне навантаження пошкоджує компоненти

Вторинна шкода

• Пошкодження підшипника: Ударні навантаження та перекіс через нещільне кріплення пошкоджують підшипники
• Фретування вала: Мікрорух при нещільному приляганні викликає корозію від фреттингу
• Відмова кріплення: Болти можуть втомлюватися та ламатися від змінних навантажень
• Поширення тріщин: Вібрація поширює існуючі тріщини
• Погіршення стану фундаменту: Постійна вібрація пошкоджує бетон і розчин

Операційні проблеми

• Запобігає ефективному балансуванню
• Унеможливлює дотримання вирівнювання
• Діагностична плутанина, що маскує інші проблеми
• Зниження надійності обладнання

Приклад випадку

Ситуація: Великий вентилятор з індукційною тягою, 1200 об/хв, надмірна вібрація

• Початкові симптоми: Загальна вібрація 8 мм/с (межа сигналізації 4,5 мм/с)
• Спектр: Міцні компоненти 1×, 2×, 3×, 4×
• Спроби балансування: Три спроби, без покращення, фаза нестабільна
• Розслідування: Фізичний огляд виявив ослаблені чотири з восьми анкерних болтів
• Виправлення: Повторно затягнути всі анкерні болти до специфікації 400 Н·м
• Результат: Вібрація миттєво знизилася до 1,8 мм/с
• Подальші дії: Одноразовий балансувальний прохід зменшив вібрацію до 0,8 мм/с (тепер система була лінійною)
• Урок: Завжди перевіряйте наявність ослабленого кріплення перед балансуванням

Найкращі практики

Діагностичний контрольний список

Під час дослідження проблем з вібрацією завжди перевіряйте наявність ослаблення кріплення:

1. Аналіз спектру на наявність кількох гармонік
2. Перевірте повторюваність фаз
3. Виконайте тести постукуванням на підозрілих компонентах
4. Перевірте всі моменти затягування болтів
5. Перевірте на наявність тріщин, зносу, пошкоджень
6. Спочатку виправте нещільність перед іншими діагностичними процедурами або корекціями

Протокол технічного обслуговування

• Включити перевірки крутного моменту болтів у графіки технічного обслуговування
• Задокументуйте базові значення крутного моменту
• Тренд релаксації крутного моменту з часом
• Використовуйте фіксатори різьби на критично важливих кріпленнях
• Замініть, а не повторно затягуйте, якщо розслаблення повторюється

Механічна нещільність є поширеною, але часто недооціненою причиною вібрації машин. Її характерна багатогармонічна сигнатура, нелінійна поведінка та перешкоди іншим діагностичним та коригувальним заходам роблять перевірку та виправлення нещільності важливим першим кроком у будь-яких зусиллях з усунення несправностей, пов'язаних з вібрацією.

---

← Назад до головного індексу