Hiểu về sự cọ xát trong máy móc quay

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,357.09 Giá gốc là: $2,357.09.$1,909.54Giá hiện tại là: $1,909.54.

Parts

Vibration sensor

$107.41 Giá gốc là: $107.41.$71.61Giá hiện tại là: $71.61.

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$147.99 Giá gốc là: $147.99.$83.54Giá hiện tại là: $83.54.

Devices

Balanset-4

$8,119.12

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.90

Parts

Reflective tape

$11.93

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,070.65 Giá gốc là: $2,070.65.$1,670.85Giá hiện tại là: $1,670.85.

Định nghĩa: Chà xát là gì?

Cọ xát là sự tiếp xúc ma sát và chuyển động trượt tương đối giữa các bộ phận quay và tĩnh trong máy móc. Thuật ngữ này nhấn mạnh khía cạnh ma sát liên tục của tiếp xúc rotor-stator, phân biệt nó với tiếp xúc hoặc va chạm nhẹ không liên tục. Cọ xát tạo ra lực ma sát, tạo ra nhiệt đáng kể thông qua công ma sát và tạo ra các đặc điểm riêng biệt rung động các mô hình đặc trưng bởi xoáy ngược, các thành phần không đồng bộ và hiệu ứng nhiệt.

Thuật ngữ "cọ xát" thường được sử dụng thay thế cho "cọ xát rôto", mặc dù cọ xát đôi khi nhấn mạnh đến khía cạnh ma sát và nhiệt của tiếp xúc, trong khi cọ xát rôto có thể bao gồm tất cả các hình thức tiếp xúc bao gồm cả cạo nhẹ hoặc va chạm.

Cơ học ma sát của sự cọ xát

Mô hình ma sát Coulomb

Sự cọ xát tuân theo nguyên lý ma sát khô (ma sát Coulomb):

• Lực ma sát: F = µ × N, trong đó µ là hệ số ma sát và N là lực pháp tuyến
• Phương hướng: Luôn luôn chống lại chuyển động tương đối giữa các bề mặt
• Hệ số điển hình: Thép trên thép µ ≈ 0,3-0,5; thép trên vật liệu làm kín µ ≈ 0,2-0,4
• Sinh nhiệt: Tất cả công ma sát chuyển thành nhiệt

Lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến

Trong quá trình cọ xát:

• Lực pháp tuyến: Đẩy hướng vào trong theo hướng xuyên tâm trên rôto
• Lực ma sát: Hoạt động theo hướng tiếp tuyến, ngược chiều quay
• Lực tổng hợp: Sự kết hợp có xu hướng làm chậm rôto và làm lệch nó về phía sau
• Tăng mô-men xoắn: Ma sát làm tiêu tán năng lượng, tăng mô-men xoắn yêu cầu của ổ đĩa

Các mẫu rung động đặc trưng

Quay ngược lại

Đặc điểm nổi bật nhất của quá trình cọ xát là sự xoáy ngược (ngược):

• Lực ma sát tạo ra thành phần tiếp tuyến dẫn động chuyển động quỹ đạo ngược
• Trục quỹ đạo quay ngược với hướng quay của trục
• Tần số thường không đồng bộ (nhỏ hơn 1 lần tốc độ)
• Tần số phổ biến: 0,5×, 0,33×, 0,25× (thứ tự phân số)
• Hình dạng quỹ đạo thường không đều hoặc bị biến dạng

Đặc điểm quang phổ

• Đỉnh dưới đồng bộ: Nhiều đỉnh dưới 1×, thường ở sóng hài phân số
• Thành phần đồng bộ: 1× có thể tăng do lực ma sát
• Sóng hài bậc cao: 2×, 3×, 4× từ ma sát phi tuyến tính
• Tiếng ồn băng thông rộng: Độ nhiễu nền tăng cao trên toàn phổ
• Phổ không ổn định: Các đỉnh xuất hiện, biến mất hoặc thay đổi tần số

Các tính năng dạng sóng thời gian

• Các sự kiện xung động hoặc đột biến khi bắt đầu tiếp xúc
• Cắt hoặc làm phẳng ở độ lệch đỉnh
• Dạng sóng không đều, không hình sin
• Các mẫu nhịp từ nhiều tần số hiện diện

Hiệu ứng nhiệt của việc cọ xát

Sinh nhiệt

Ma sát chuyển đổi năng lượng cơ học thành nhiệt:

• Tỷ lệ: Công suất tiêu tán = Lực ma sát × Vận tốc trượt
• Kích cỡ: Cọ xát nhẹ: 10-100 watt; cọ xát nặng: kilowatt
• Sự tập trung: Nhiệt tập trung tại diện tích tiếp xúc nhỏ
• Nhiệt độ tăng: Nhiệt độ tại chỗ có thể vượt quá 500°C trong những trường hợp nghiêm trọng

Phát triển cung nhiệt

Vòng phản hồi nhiệt-rung động:

1. Sự cọ xát ban đầu tạo ra nhiệt ở một bên của trục
2. Sưởi ấm không đối xứng tạo ra cung nhiệt
3. Cung nhiệt làm tăng độ lệch trục
4. Độ lệch tăng lên gây ra sự cọ xát nghiêm trọng hơn
5. Cọ xát nhiều hơn sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn
6. Phản hồi tích cực có thể dẫn đến thất bại nhanh chóng

Hiệu ứng nhiệt thứ cấp

• Hệ thống sưởi ổ trục: Nhiệt dẫn qua trục đến ổ trục
• Sự phân hủy dầu: Nhiệt độ quá cao làm hỏng chất bôi trơn
• Thay đổi về vật liệu: Biến đổi pha hoặc thay đổi về mặt luyện kim trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt
• Căng thẳng nhiệt: Có thể tạo ra các vết nứt ở các vùng chịu ứng suất nhiệt

Phương pháp phát hiện

Giám sát rung động

• Báo động không đồng bộ: Cảnh báo khi đạt đỉnh ở tốc độ chạy 0,3-0,5 lần
• Giám sát quỹ đạo: Phân tích quỹ đạo tự động phát hiện xoáy ngược
• Thay đổi quang phổ: Thuật toán phát hiện sự xuất hiện đột ngột của nhiều sóng hài
• Cắt dạng sóng: Phát hiện biến dạng không phải hình sin

Theo dõi nhiệt độ

• Cảm biến nhiệt độ ổ trục với cảnh báo tăng nhanh
• Giám sát nhiệt độ hồng ngoại của các phần trục lộ ra
• Theo dõi chênh lệch nhiệt độ (ổ trục trên so với ổ trục dưới)
• Báo động tốc độ thay đổi (ví dụ: > 5°C/phút)

Các chỉ số bổ sung

• Tăng mô-men xoắn: Tiêu thụ điện năng tăng do ma sát
• Biến động tốc độ: Biến thiên tốc độ nhỏ từ mô men ma sát thay đổi
• Phát xạ âm thanh: Âm thanh tần số cao từ tiếp xúc
• Kiểm tra trực quan: Các mảnh vụn do mài mòn, đổi màu, hư hỏng có thể nhìn thấy

Hành động phản hồi

Hành động ngay lập tức

1. Giảm mức độ nghiêm trọng: Giảm tốc độ hoặc tải nếu an toàn
2. Theo dõi chặt chẽ: Quan sát liên tục độ rung và nhiệt độ
3. Chuẩn bị tắt máy: Chuẩn bị sẵn sàng tắt máy khẩn cấp
4. Dừng khẩn cấp: Nếu rung động hoặc nhiệt độ tăng cao
5. Cho phép thời gian hồi chiêu: Vận hành bánh răng quay hoặc để nguội tự nhiên trước khi kiểm tra

Cuộc điều tra

• Kiểm tra bằng chứng vật lý về sự tiếp xúc
• Đo khoảng cách tại các vị trí nghi ngờ có ma sát
• Kiểm tra cung nhiệt hoặc cung trục cố định
• Xác định nguyên nhân gốc rễ (rung động quá mức, khoảng cách không đủ, v.v.)

Hành động khắc phục

• Tăng khoảng cách: Gia công các khu vực bị hư hỏng hoặc thay thế các thành phần
• Giải quyết nguyên nhân gốc rễ: Cân bằng rôto, căn chỉnh chính xác, khắc phục sự cố ổ trục
• Thay thế các bộ phận bị hư hỏng: Phớt, linh kiện ổ trục, phần trục theo yêu cầu
• Xác minh khoảng cách: Xác nhận khoảng cách an toàn tại tất cả các vị trí trước khi khởi động lại

Ma sát là một trong những lỗi rung động nghiêm trọng nhất trong máy móc quay. Khả năng tăng nhanh chóng thông qua phản hồi nhiệt của nó đòi hỏi phải phát hiện ngay lập tức, phản ứng kịp thời và khắc phục triệt để để ngăn ngừa các sự cố nghiêm trọng cho các thiết bị quan trọng.

---

← Quay lại Mục lục chính