Розуміння перекосу валів у обертових машинах

Визначення: Що таке нерівність?

Перекіс вала – це стан, коли центральні лінії обертання двох або більше з'єднаних валів не колінеарні, коли машина працює за нормальних умов експлуатації. Поряд з дисбалансом, це одна з найпоширеніших причин передчасного виходу з ладу машин, що призводить до підвищеної вібрації, пошкодження підшипників та ущільнень, а також надмірного споживання енергії. Метою точного вирівнювання є якомога точніше вирівнювання центральних ліній валів у межах заданих допусків.

Типи нерівностей

Нерівність поділяється на два основні типи, хоча в більшості реальних випадків присутня комбінація обох.

1. Паралельне зміщення (або зміщення)

Паралельне зміщення виникає, коли дві центральні лінії валів паралельні одна одній, але зміщені на певну відстань. Це можна уявити так, що один вал розташований вище або нижче (вертикальне зміщення) або далі в один бік (горизонтальне зміщення), ніж інший.

2. Кутове зміщення

Кутове зміщення виникає, коли два вали розташовані під кутом один до одного. Їхні центральні лінії перетинаються в точці з'єднання, але вони не знаходяться на одній лінії. Це створює «зазор» у з'єднанні, який з одного боку ширший, ніж з іншого.

3. Комбіноване перекісування

Це найпоширеніший сценарій, коли вали одночасно страждають від паралельного та кутового зміщення.

Вібраційна ознака перекосу

Неспіввідношення генерує дуже чітку вібраційну сигнатуру, яку можна ідентифікувати в спектрі швидкого перетворення Фур'є:

• Основний індикатор (2x): Найпоширенішою та класичною ознакою перекосу є пік вібрації високої амплітуди точно на 2-кратна швидкість обертання (2-го порядку)Це пояснюється тим, що сили, спричинені неспіввісністю, піддають вали та муфту двом циклам згинання за оберт.
• Висока осьова вібрація: Нерівномірне розташування часто призводить до сильної вібрації в осьовий напрямок (паралельно валу). Високий пік 2x в осьовому напрямку є дуже сильним показником перекосу.
• Інші гармоніки (1x, 3x, 4x): Хоча 2x є основним показником, перекіс також може збуджувати робочу частоту 1x. Значний перекіс, особливо паралельний зсув, також може генерувати вищі гармоніки, такі як 3x та 4x.
• Частоти, специфічні для зв'язку: Деякі типи муфт, зношувані або навантажені через неспіввісність, можуть генерувати вібрацію на своїх характерних частотах.

Спектр вібрації, що показує пік 2x, що становить 50% або більше піку 1x, особливо якщо він супроводжується високою осьовою вібрацією, є типовим випадком перекосу.

Поширені причини неправильного вирівнювання

Нерівність може бути присутньою з моменту початкового встановлення або розвиватися з часом.

• Неправильне встановлення: Найпоширенішою причиною є недостатня точність вирівнювання під час початкового налаштування верстата.
• Термічний ріст: Коли машини нагріваються від кімнатної температури до робочої, їхні компоненти розширюються. Двигун може стати вищим, або корпус насоса може розширитися, що призведе до порушення вирівнювання валів. Точне вирівнювання повинно враховувати це теплове зростання.
• Деформація труби: Сили, що виникають внаслідок неправильно закріплених вхідних або вихідних трубопроводів, можуть призвести до порушення вирівнювання насоса або компресора відносно його приводу. Це дуже поширена проблема в переробній промисловості.
• Проблеми фундаменту: Слабкий або тріснутий фундамент, або ослаблені анкерні болти можуть призвести до зміщення машини з часом.
• М'яка стопа: Стан, коли одна з монтажних ніжок машини не рівно стоїть на опорній плиті, що призводить до скручування або деформації рами машини під час закріплення болтами.

Чому виправлення перекосу є критично важливим

Неправильне вирівнювання машини має серйозні наслідки:

• Поломка підшипника та ущільнення: Високі циклічні навантаження, що діють на вали, передаються безпосередньо на підшипники та ущільнення, що призводить до їх передчасного виходу з ладу.
• Несправність зчеплення: Муфти розроблені для роботи з невеликим перекісом, але надмірний перекіс призведе до їх зносу та швидкого виходу з ладу.
• Втома вала: Повторне згинання валів може призвести до утворення тріщин від втоми та, зрештою, до руйнування вала.
• Збільшене споживання енергії: Значна частина енергії витрачається у вигляді тепла та вібрації замість виконання корисної роботи.

Точне вирівнювання з використанням таких інструментів, як індикатори годинникового типу або лазерні системи вирівнювання, є основою будь-якої ефективної програми надійності та технічного обслуговування.

← Назад до головного індексу