1
W 6. DIAGNOZOWANIE WAŁÓW I WIRNIKÓW
WAŁ: element maszynowy o stosunkowo znacznej długo
ś
ci w
porównaniu z wymiarami poprzecznymi, obracaj
ą
cy si
ę
wokół osi
podłu
Ŝ
nej i przenosz
ą
cy moment obrotowy mi
ę
dzy osadzonymi na nim
elementami.
WIRNIK - ciało zdolne do wykonywania ruchu obrotowego i maj
ą
ce czopy
podpierane przez ło
Ŝ
yska.
Podstawowe typy zjawisk, niesprawno
ś
ci i uszkodze
ń
wałów:
•
niewyrównowa
Ŝ
enie (niewywa
Ŝ
enie - PN)
•
zgi
ę
cie
•
niewspółosiowo
ść
elementów wirnika
•
luzy posadowienia
•
p
ę
kniecie
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE (NIEWYWA
ś
ENIE)
Ogólna charakterystyka zjawiska
Wspólna cecha wszystkich elementów wiruj
ą
cych:
maszyny wirnikowe - niewywa
Ŝ
enie jest niepo
Ŝą
dane,
efekt uboczny wynikaj
ą
cy z:
•
niedoskonało
ś
ci materiału,
•
procesu wytwarzania,
•
zu
Ŝ
ycia eksploatacyjnego,
maszyny tłokowe (w przypadku wałów wykorbionych)
•
niewywa
Ŝ
enie jest dobrane przez konstruktora;
•
najlepiej aby było niezmienne w czasie eksploatacji.
•
ocieranie o uszczelnienia,
•
ocieranie wirnika o obudow
ę
,
•
przytarcia w ło
Ŝ
yskach
ś
lizgowych,
•
zm
ę
czenie materiału wirnika (p
ę
kanie),
•
du
Ŝ
e obci
ąŜ
enia dynamiczne ło
Ŝ
ysk tocznych w konsekwencji zmniejszenie
ich trwało
ś
ci lub zniszczenie,
•
drgania rezonansowe maszyny,
•
zwi
ę
kszenie luzów mechanicznych
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE - SKUTKI)
Optymalne miejsce obserwacji drga
ń
dla detekcji zjawiska :
• w
ę
zły ło
Ŝ
yskowe w kierunku
promieniowym najlepiej H
(poziomo);
jest to zazwyczaj kierunek
wi
ę
kszej podatno
ś
ci w
ę
zła ło
Ŝ
yskowego
(dla wałów poziomych).
• wirniki wspornikowe
(przewieszone) mog
ą
równie
Ŝ
doznawa
ć
znacznych drga
ń
w
kierunku osiowym A.
Diagnozowanie wirników wałów
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE (NIEWYWA
ś
ENIE)
F=m
ω
2
R
A
H
H
H
Identyfikacja niewywa
Ŝ
enia w widmie drga
ń
:
Zwi
ą
zane jest ze składow
ą
o cz
ę
stotliwo
ś
ci obrotowej wirnika (1 x fo).
Amplituda składowej 1 x fo w du
Ŝ
ym zakresie jest
proporcjonalna do wielko
ś
ci niewyrównowa
Ŝ
enia, (nie jest jednak
to zale
Ŝ
no
ś
ci liniowa)
Diagnozowanie wirników wałów
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE (NIEWYWA
ś
ENIE)
Przykładowe widmo drga
ń
w
ę
zła ło
Ŝ
yskowego
maszyny wirnikowej. Je
Ŝ
eli np. pr
ę
dko
ść
obrotowa wirnika n= 750 obr/min to cz
ę
stotliwo
ść
obrotowa f
o
= 12.5 Hz . Wysoko
ść
tej składowej
ś
wiadczy o niewywa
Ŝ
eniu wirnika
Składowa obrotowa
ZU
ś
YCIE CIERNE . Np.. ycieranie si
ę
materiału elementów wirnika na
skutek realizacji procesu technologicznego, zu
Ŝ
ywanie si
ę ś
ciernicy w
procesie szlifowania
Diagnozowanie wirników wałów
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE - przyczyny
ZU
ś
YCIE EROZYJNE
•
erozja chemiczna (korozja),
•
elektrochemiczna (elektroerozja),
•
o charakterze mechanicznym np. kawitacja - generacja
OSADZANIE (PRZYKLEJANIE) SI
Ę
ZANIECZYSZCZE
Ń
na wirniku
przyczyna (wilgo
ć
+ pył; efekt nieszczelno
ś
ci instalacji, niesprawno
ść
układów filtruj
ą
cych). Nagłe oderwanie si
ę
osadu b
ę
dzie widoczne w
trendzie drga
ń
jako nieci
ą
gło
ść
(spadek lub wzrost).
OSADZANIE SI
Ę
ZANIECZYSZCZE
Ń
W PROFILACH ZAMKNI
Ę
TYCH
Osadzanie si
ę
pyłu wewn
ą
trz łopatek o przekroju lotniczego (nieszczelno
ść
,
p
ę
kni
ę
cia , przetarcie). Wraz ze wzrostem grubo
ś
ci (masy) osadu ro
ś
nie
niewyrównowa
Ŝ
enie.
WADY MONTA
ś
OWE mog
ą
powodowa
ć
:
•
deformacje ( wygi
ę
cie) wirnika
•
przykoszenie tarczy łopatkowej itp.
Typowe wady monta
Ŝ
owe:
•
nierównomierne dokr
ę
canie
ś
rub - powoduje asymetryczne odkształcenie zł
ą
cza.
Stosowanie
ś
rub o ró
Ŝ
nych długo
ś
ciach , podkładek itp.
Ź
le dobrane poł
ą
czenia
skurczowe - mog
ą
powodowa
ć
du
Ŝ
e jednostronne napr
ęŜ
enia
ś
ciskaj
ą
ce wzdłu
Ŝ
ne i
w konsekwencji wygi
ę
cie wału. Nie usuni
ę
cie napr
ęŜ
e
ń
spawalniczych (poprzez
np. wy
Ŝ
arzanie , odpr
ęŜ
anie wibracyjne)
Diagnozowanie wirników wałów
NIEWYRÓWNOWA
ś
ENIE - przyczyny
WADY MATERIAŁOWE
(rzadzizny, niedolania, niejednorodno
ść
materiału - nierównomierny rozkład g
ę
sto
ś
ci
materiału , jamy skurczowe w du
Ŝ
ych elementach odlewanych). W kołach samochodowych
- wady opon, bie
Ŝ
nikowanie, nadmierne zu
Ŝ
ycie (po np. awaryjnym hamowaniu)
WADY OBRÓBCZE (bł
ę
dy kształtu)
Wyj
ą
tkowo du
Ŝ
e niewywa
Ŝ
enie dla elementów spawanych i odlewanych.
Znacznie mniejsze niewywa
Ŝ
enie dla elementów wykonanych obróbk
ą
skrawaniem -
(wynikaj
ą
z bł
ę
dów mocowania elementów w obrabiarce)
DEFORMACJE TERMICZNE
(np. wygi
ę
cie wału, tarcz, wie
ń
ców łopatkowych)
Mog
ą
by
ć
powodowane przez niejednorodno
ść
materiału, nierównomierny rozkład
temperatur na wirniku.
