Выявление механического ослабления с помощью анализа спектра вибрации

Механический люфт обычно классифицируется на две основные категории: структурный люфт и люфт вращающегося компонента. Эта классификация помогает выявить первопричину и принять соответствующие меры по устранению неисправностей.

Основные причины механического ослабления многогранны и могут включать в себя:

1. Неправильная установка или сборка
2. Длительный износ компонентов
3. Повреждение фундамента или базовой конструкции
4. Ухудшение состояния или выход из строя отдельных частей
5. Чрезмерные зазоры при подгонке компонентов
6. Неправильная затяжка крепежных элементов
7. Циклы теплового расширения и сжатия

Механический люфт действует как усилитель вибрации, усугубляя существующие проблемы, такие как дисбаланс и несоосность. Этот эффект усиления может привести к каскаду отказов по мере прогрессирования люфта, потенциально вызывая ускоренный износ, усталость и даже катастрофические поломки в тяжелых случаях.

Несмотря на отсутствие общепринятого стандарта для классификации типов ослабления, специалисты-практики и виброаналитики обычно выделяют три различных типа механического ослабления. Каждый тип обладает уникальными характеристиками с точки зрения частотных спектров вибрации и фазовых соотношений:

1. Тип A: Ослабление конструкции (например, ослабление крепежных болтов, трещины или слабый фундамент)
2. Тип B: Ослабление вращающихся компонентов (например, чрезмерный зазор между вращающимися и неподвижными компонентами)
3. Тип C: Нелинейный люфт (например, несоосность или перекос крепежных ножек)

1. Тип A: каркас и фундамент свободной конструкции

1. Явление потери и меры лечения

Этот тип ослабления включает в себя следующие неисправности:

- Непрочные конструкции или недостаточная прочность основания оборудования, опорной плиты и бетонного фундамента.

- Ухудшение или разрушение затирки.

- Деформация рамы или основания.

- Ослабленные анкерные болты и т.д.

Эти люфты можно легко заметить на стройплощадке, и их разрушительное воздействие обычно значительно. В тяжелых случаях они могут усугубить дисбаланс или смещение оборудования.

Лечебные мероприятия:

• Укрепление фундамента и исправление структуры.
• Затягивание ослабленные болты, и т.д.

Для оборудования, которое уже выведено из равновесия или смещено, важно одновременно устранить дисбаланс или смещение.

2. Типичный спектр частот ослабления и основные характеристики

Типичный частотный спектр неплотности представлен на рисунке 1, а фундаментальные характеристики, выявленные при неплотности, - в таблице 1.

Рис. 1 Типичная диаграмма спектра ослабления типа A

Таблица 1 Основные характеристики, отражающие ослабление типа А

Примечания:

• Этот типичный признак неплотности сравним с вибрацией, вызванной несбалансированным или эксцентричным ротором, и их можно различать по фазе.
• Обычно высокая вибрация сосредоточена только на одном роторе (например, на ведущем, ведомом или редукторе), что отличает ее от дисбаланса или несоосности, поскольку высокая вибрация, вызванная этими проблемами, не ограничивается только одним ротором.
• В некоторых исключительных случаях, например, в случае болтов, используемых для крепления седла подшипника насоса, усилие действует в осевом направлении. Если эти болты ослабнут, осевая вибрация с частотой 1х повысится, что будет напоминать ошибку несоосности. Однако, как только эти болты будут затянуты, вибрация уменьшится.

2. Тип B: ослабление, вызванное движением качения или разрушением конструкции, а также разрушение опорной части подшипника

1. Явление потери и меры лечения

Этот тип ослабления возникает только при следующих неисправностях:

• Поврежденная конструкция или несущая основа.
• Нестабильность, вызванная неодинаковой длиной опорных ног.
• В редких случаях ослабление болтов посадочного места подшипника.
• Незначительные проблемы с установкой, связанные с ослаблением подшипников или несоответствующими деталями (без существенного влияния).

Эти проблемы с люфтами также можно заметить на месте, но проблемы с совпадением внутренних компонентов можно обнаружить и подтвердить только путем разборки и осмотра.

Лечебные мероприятия:

Вибрация может быть уменьшена путем замены поврежденных деталей, исправления неправильной установки деталей, затягивание болтов, и т.д.

2. Типичный спектр частот ослабления и основные характеристики

Типичный частотный спектр неплотности представлен на рисунке 2, а фундаментальные характеристики, отражающие неплотность, - в таблице 2.

Рис. 2 Типичная диаграмма спектра ослабления типа B

Таблица 2 Основные характеристики, отражаемые типом B Неплотность

Примечания:

- В нормальных условиях эти симптомы вибрации не проявляются, если отсутствуют другие возбуждающие силы.

- Если ослабление вызвано ослаблением подшипника подшипниковой опоры или ослаблением деталей на валу, вибрация будет оставаться в основном на 1х- и 2х-скоростях, пока не перерастет в пульсацию или удар.

В этом случае пульсация приводит к нелинейности формы волны во временной области, что приводит к появлению множества гармоник, более сильных, чем ослабление типа C.

- Иногда отказ муфты усугубляется разрушением и ослаблением лапы оборудования, что приводит к износу и ослаблению упругого блока муфты. В этом спектре также присутствуют гармоники, превосходящие ослабление типа C.

3. Тип C: ослабление, вызванное ослаблением подшипников или неправильной подгонкой компонентов.

1. Явление потери и меры лечения

Этот тип ослабления включает в себя следующие неисправности:

- Ослабление подшипников в подшипниковой опоре.

- Чрезмерный внутренний зазор в подшипниках.

- Ослабление втулок подшипника в гнезде подшипника.

- Ослабленный ротор.

- Ослабленные подшипники или беговые кольца и т.д.

Эти проблемы можно обнаружить, открыв торцевую крышку подшипниковой опоры. Этот тип ослабления напрямую связан с подшипниками и валами вращающегося оборудования.

При сильном ослаблении подшипники, валы и другие сопряженные детали изнашиваются, а в тяжелых случаях вращающееся оборудование может полностью заблокироваться.

Лечебные мероприятия:

Проблему можно решить заменой подшипника или втулки и регулировкой посадки между компонентами.

2. Типичный спектр частот ослабления и основные характеристики

Типичный спектр частот ослабления показан на рис. 3, а основные характеристики, отражающие ослабление, приведены в табл. 3.

Рис. 3 Типичная диаграмма спектра ослабления типа C

Таблица 3 Основные характеристики, отражающие ослабление типа C

Примечания:

- Ослабление может возникнуть и после того, как деталь достигнет рабочей температуры и подвергнется тепловому расширению.

- Наличие отчетливого пика 1/2x говорит о наличии более сложной проблемы ослабления, возможно, связанной с трением.

- Если ротор, например, крыльчатка насоса, ослаблен, фаза меняется после каждого запуска.

- Спектр вибрации такого типа, характеризующийся множеством гармоник с частотой 1×, на самом деле указывает на более серьезную проблему, такую как ослабление подшипников и залегание колец.

Эта проблема может привести к тому, что вал зажим и значительные поломки оборудования.