Zrodla drgan maszyn.pdf

(511 KB) Pobierz
Źródła drgań maszyn
Rodzaje diagnostyki wibroakustycznej
Źródła drgań
Maszyny w ruchu to systemy samogenerujące drgania, hałas, pulsacje
medium i inne proces y wibroakustyczne (WA). Są one przyczynami lub
efektami zużywania się maszyn, dlatego bardzo ważna jest znajomość miejsc
oraz sposobów powstawania dr gań.
Podstawowe źródła procesów wibroakustycznych w maszynach:
1. Niew yrównoważenie
–
statyczne
–
momentowe
–
quasi-statyczne
–
dynamiczne
2. Zgięty wał
3. Nieosiowość wałów agregatu maszynowego
4. Sprzęgła
5. Luzy posadowienia
10. Elektr omagnetyczne źródła drgań
6. Kr ytyczne warunki pracy
11. Ruch medium r oboczego
7. Łożyska ślizgowe
12. Kawitacja
8. Łożyska toczne
13. Drgania tarciowe
9. Przekładnie zębate
14. Emisja akustyczna
Niewyrównoważenie
Wspólna
cecha wszystkich elementów wirujących:
•
wałów maszyn wirnikowych,
•
wałów wykorbionych maszyn tłokowych.
W tym ostatnim przypadku niewyrównoważenie jest charakterystyką
konstrukcyjną świadomie dobraną przez konstruktora i stąd nie będziemy się nim
dalej zajmować.
Dla maszyn wirnikowych niewyrównoważenie jest efektem niedoskonałości
materiałów, procesu wytwarzania, a także efektem zużycia eksploatacyjnego.
Z punktu widzenia charakteru generowanych drgań, mierzonych na ogół na
łożyskach, oraz sposobu ich wykrywania, niewyrównoważenie dogodnie jest
podzielić na:
statyczne , momentowe, quasi-statyczne oraz dynamiczne.
Niewyrównoważenie statyczne
Środek ciężkości geometrycznej wirnika jest jedynie przesunięty
w płaszczyźnie środka równolegle o wartość mimośrodu
e,
co powoduje równe, współfazowe reakcje i tym samym drgania na
obu łożyskach:
Wirnik niewyrównowazony statycznie i jego geometria mas oraz reakcje
Niewyrównoważenie momentowe
Naddatki mas rozłożone są symetrycznie i naprzemiennie względem
środka masy S.
Powoduje to reakcje (drgania) łożysk równe co do wartości, lecz
przeciwne w fazie:
Niewyrównoważenie momentowe wirnika (wirująca para sił B-B) powoduje
reakcję łożysk i ich drgania w przeciwfazie.
Niewyrównoważenie quasi-statyczne
Spowodowane jest ukośnym przesunięciem naddatku masowego
m
n
o wartości mimośrodu
e.
Wywołuje to nierówne amplitudowo, lecz współfazowe drgania
łożysk:
Niewyrównoważenie dynamiczne
Niewyrównoważenie dynamiczne ogólnego typu jest połączeniem
niewyrównoważenia quasi-statycznego i momentowego.
Powoduje różne amplitudowo i fazowo drgania obu łożysk.
Niewyrównoważenie dynamiczne
Niewyrównoważenie powoduje zawsze drgania o częstotliwości
obrotowej :
f
0
= ω
o
/2∏ = n
0
/60 [Hz]
oraz amplitudzie przemieszczeń drgań proporcjonalnej do masy
mimośrodu niewyrównoważenia, czyli:
A(f
0
) ~ m
n
*e
Ogólnie przyjętą miarą niewyrównoważenia jest
niewyrównoważenie właściwe, równe mimośrodowi (e), które
można wyznaczyć z przyrównania sił bezwładności masy
niewyrównoważonej
m
n
na promieniu
r
oraz masy całkowitej
m
ω
+ m
n
na mimośrodzie
e,
otrzymując (mierzone w
μm, mm
lub
g/kg*μm):
Nierwyrównoważenie właściwe jest przedmiotem ustaleń norm dla różnych klas
maszyn
Zgięty wał
Zgięcie wału to źródło drgań powstałe z tytułu przytarcia lub
odkształcenia cieplnego.
Powoduje efekty radialne podobne jak niewyrównoważenie statyczne,
lecz istniejące tu dodatkowe drgania osiowe są w przeciwfazie:
Nieosiowość wałów agregatu maszynowego
Jest w ogólnym przypadku źródłem drgań nieharmonicznych
o składowych f
0
, 2f
0
występujących w kierunku radialnym i osiowym.
Amplituda drgań jest proporcjonalna do rozosiowania
promieniowego –
e
i kątowego – β oraz zależna od cosinusa kąta
rozosiowania ukośnego, czyli:
A(f
0
, 2f
0
) ~ e*β*cos α
Sprzęgła
Sprzęgła
łączą wały agregatu maszynowego i generalnie mogą być
sztywne, podatne i zębate.
Dla sprzęgieł sztywnych może się ujawnić nieosiowość w sposób
omówiony wyżej.
Sprzęgła podatne złożone z elementów gumowych lub
sprężynowych kompensują nieosiowość w niewielkich granicach,
a powyżej tej granicy można również zaobserwować drgania
związane z nieosiowością.
Sprzęgła zębate (kłowe) pozwalają na większe nieosiowości
agregatów, lecz same w sobie mogą być generatorem drgań
o częstotliwości podstawowej
z * f
0
,
gdzie
z
jest liczbą zębów.
Luzy posadowienia
Luzy posadowienia
agregatu maszynowego mogą się objawiać jako
dodatkowe drgania w płaszczyźnie posadowienia oraz w pionie.
W obu przypadkach może to być połączone z uderzeniami o śruby
kotwiące, co wywołuje bogate harmonicznie częstotliwości obrotowej
(f
0
, 2f
0
, …) i różnice amplitud i faz pokazane na rysunku poniżej:
Luzy montażowe w płas zczyźnie pionowej( a ) i pozi omej( b) ora z sposoby i ch wykrycia
Krytyczne warunki pracy
Mogą spowodować rezonansowy wzrost amplitud drgań maszyny wirnikowej, jeśli
częstość obrotowa ω
0
(lub jej dwukrotność 2ω
0
) zbliża się do krytycznej częstości
drgań wirnika o masie m
ω
oraz o sztywności wału i podpór łożyskowych – k
ω
.
Częstotliwość rezonansowa takiego układu
ω
kr
= (k
ω
/m
ω
)
-2
Przy obrotach krytycznych pierwszego rzędu ω
0
~ω
kr
, wał nie drga, lecz obraca się
wygięty tak, jak dla przypadku zgięcia wału i z amplitudą wygięcia zależną od
niewyrównoważenia oraz bliskości rezonansu.
Obroty krytyczne drugiego rzędu 2ω
0
= ω
kr
zachodzą, gdy przekrój poprzeczny
wału jest asymetryczny (kliny, wpusty, rowki itp.), co powoduje okresową zmianę
sztywności wału dwa razy na obrót.
W przypadku wałów ciężkich pracujących poziomo i niewyrównoważonych
siła ciężkości na promieniu niewyrównoważenia wywołuje podobny efekt.
Amplitudy drgań wirnika mogą uzyskać wtedy bardzo duże wartości.
Łożyska ślizgowe
Są częstym źródłem drgań subharmonicznych rzędu (0,1 – 1) f
0
,
możliwych zwłaszcza przy dużym luzie.
Może powstać wtedy tzw. wir olejowy (lub precesja hydrodynamiczna)
o częstotliwości 0,5 f
0
.
Zjawisko to może być tym bardziej groźne, im bliżej znajdujemy się
częstości krytycznej ω
kr
.
Przy dużych luzach czop wału może nawet chwilowo ocierać
o panewkę (wir cierny), co powoduje wiele drgań subharmonicznych
obrotowych.
Podobne zjawiska mogą się również objawiać na uszczelnieniach
maszyn przepływowych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin