of 22/22
Identificarea prin vibratii defectelor arborilor elastici Lucrarea de laborator isi propune urmatoarele studii experimentale: a) Simularea “fisurii in arbore” a unui arbore cu capat proiectat b) Simularea “fisurii in arbore” pe un rotor elastic. 1.1. Consideratii teoretice În această unitate, este simulat printr-o îmbinare asimetrică a flanșei comportamentul caracteristic al arborelui cu o crăpătură. Îmbinarea flanșei este făcută prin distribuirea în jurul

Identificarea Prin Vibratii Defectelor Arborilor Elastici

  • View
    75

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

identificarea fisurilor si a crapaturilor intr-un arbore elacsti

Text of Identificarea Prin Vibratii Defectelor Arborilor Elastici

Identificarea prin vibratii defectelor arborilor elastici

Lucrarea de laborator isi propune urmatoarele studii experimentale:

a) Simularea fisurii in arbore a unui arbore cu capat proiectatb) Simularea fisurii in arbore pe un rotor elastic.

1.1. Consideratii teoretice

n aceast unitate, este simulat printr-o mbinare asimetric a flanei comportamentul caracteristic al arborelui cu o crptur. mbinarea flanei este fcut prin distribuirea n jurul circumferinei a ase uruburi. Prin strngerea flaei de montare cu spaii, va fi fcut o conexiune care, n funcie de direcia de montare a bucei, ine mpreun mbinarea flanei att cu joc ct i fr. Cnd este rotit sub o sarcin de ndoire, aceast conexiune de flan rezult n decalajul temporal al mbinrii. Acest efect se aseamn foarte mult cu crparea arborelui. Pentru crearea acestui efect, mbinarea flanei trebuie s fie supus ncrcrii sub un punct de ndoire (ex.: de ctre cureaua de transmisie Pt 500.14 sau neechilibrat cu un disc de mas).

Fig.3.Fig. 2.Fig.1.Arbore cu o crptur maxim - mbinare a flanei cu 2 uruburi pentru suportul ncrcturiiA = conexiune lejer, B = conexiune fix

n aceast unitate, este simulat printr-o mbinare asimetric a flanei comportamentul caracteristic al arborelui cu o crptur. mbinarea flanei este fcut prin distribuirea n jurul circumferinei a ase uruburi. Prin strngerea flaei de montare cu spaii, va fi fcut o conexiune care, n funcie de direcia de montare a bucei, ine mpreun mbinarea flanei att cu joc ct i fr. Cnd este rotit sub o sarcin de ndoire, aceast conexiune de flan rezult n decalajul temporal al mbinrii. Acest efect se aseamn foarte mult cu crparea arborelui. Pentru crearea acestui efect, mbinarea flanei trebuie s fie supus ncrcrii sub un punct de ndoire (ex.: de ctre cureaua de transmisie Pt 500.14 sau neechilibrat cu un disc de mas).

Arbore cu o crptur mic - mbinare a flanei cu uruburi pentru suportul ncrcturii

Arbore fara crptur mbinare a flanei cu 6 uruburi pentru suportul ncrcturii.

1.2. Instalatia experimentalaFig.4.

1 Arbore de acionare2 Set de prindere 3 Dorn de centrare4 Disc de montare5 uruburi hexagon6 Dispozitiv de spaiere7 Flan cu arbore lung (ieire pentru discul de mas)8 Flan cu arbore scurt (ieire pentru cureaua de transmisie)

Fig. 4 Privire de ansamblu asupra Detectrii crpturilor n trusa pentru arborele rotativ PT 500.11

1.3. Montarea mbinrii flanei pentru a simula o crptur1. Aliniai flana cu arborele (Figura 4, obiectul 7 sau 8) i discul de montare (4) folosing dornul de centrare (3) i strngei cu uruburile hexagon (5).1. Introducei i strngei dispozitivele de spaiere (6) conform funciei lor.1. 1. Folosirea dispozitivului de spaiere pentru o conexiune lejer este artat n Figura 2.5. cnd sunt folosii ca dispozitiv de spaiere, flana i discul de montare sunt inui mpreun cu joc, de ctre uruburi. Cnd dispozitivul de spaiere este folosit pentri o conexiune fix, trebuie rotit.

1. Folosirea dispozitivului de spaiere pentru o conexiune fix a discului de montare i a flanei este artat n Figura 2.6. n acest mod de folosire discul de montare i flana sunt inui mpreun de ctre fora urubului, fr niciun joc.1. Introducei setul de prindere al arborelui (2) n discul de montare (4).1. Montai unitatea arborelui cu crptur n configurarea experimental cu prinderea arborelui setat la unul din capetele arborelui.

1.4. Fixarea mbinrii flanei de arbore cu un set de prinderePentru a fixa discul de montare pe arbore cu ajutorul setului de prindere, cu unitatea stins, procedai astfel:

1. Cu setul de prindere slbit, mpingei discul de montare n arbore.1. Verificai dac setul de prindere este bine introdus n discul de montare.1. Strngei urubul hexagon din exterior (A) n timp de inei urubul hexagon din interior(B). Filamentul hexagonului exterior se nurubeaz pe rola conic (C) n buca hexagonului interior. Acest lucru deformeaz arborele cu discul de mas. Cnd se slbete setul de prindere, inei bine hexagonul interior (B) i deurubai hexagonul exterior. Dup depirea cuplului de desprire iniial, continuai s ntoarcei pn cnd rezistena crete din nou. Prin rotaii urmtoare setul de prindere este mpins nafara suportului i poate fi desprins cu mna.

Fig. 6.Fig.5.Fig.6 Conexiune fix cu dispozitive de spaiere

Fig..5 Conexiune lejer cu dispozitive de spaiere

Fig. 7Arboredisc de montare

Experimente2. Simularea Crpturii n arbore a unui arbore cu un capt proiectat

O crptur n arbore la captul proiectat al arborelui este simulat folosind arborele scurt cu flan. Sarcina radial constant este generat de ctre cureaua de transmisie. n experimentul fr crpturi n arbore toate cele ase uruburi cu dispozitive de spaiere sunt montate drept conexiuni fixe, fr joc (Fig .6)n experimentul cu crptur n arbore, patru uruburi consecutive sunt slbite i montate cu dispozitivele de spaiere drept conexiuni lejere (Fig..5).2.1. pregtire i configurare

1. Potrivii unitatea de acionare (13) pe cadrul de baz1. Conctai unitatea de acionare1. Asamblai arborele scurt (9) cu dou butucuri ale rulmenilor (11,8) pentru ca arborele scurt s poat fi conectat prin cuplare (12) la unitatea de acionare.1. Securizai unitatea complet asamblat care cuprinde discul de montare (5) i arborele scurt cu flan (4) (seciunea 2.2) cu setul de prindere (6) pe captul arborelui (9). Pentru experimentul arbore cu crptur flana trebuie montat dup cum este descris n seciunea 2.31. 4 uruburi hexagon cu dispozitive de spaiere drept conexiuni lejere1. 2 uruburi hexagon cu dispozitive de spaiere drept conexiuni fixe1. Securizai cureaua scripete mic (3) cu setul de prindere de captul arborelui cu flan1. Finalizai cureaua de transmisie cu butucul rulmentului i dispozitivul de tensionare a curelei (Curea de transmisie), aliniai i aplicai tensiune curelei. Luai n considerare direcia de rotaie ulterioar. Dispozitivul de tensionare trebuie montat pe partea curelei care nu este supus sarcinii.1. nurubai un senzor de acceleraie aproape de arborele cu crptur la gaura atins orizontal a butucului rulmentului.1. Poziionai i aliniai un senzor de referin pentru a nregistra viteza de rotaie.1. Aplicai o dung de adeziv reflector pentru senzorul de referin, de exemplu pe arbore. (Unghiul de reflecie de pe arbore nu trebuie s fie exact de 90, deoarece poate interfera cu nregistrarea vitezei.)Fig.8.

2.2. Instalarea tensiunii curelei pe arborele cu crptur:Cretei tensiunea curelei pn cnd calibrul setat la 0.4 mm se potrivete ntre flanele de pe partea opus uruburilor rulmenilor. Trebuie fcute msurtori pe partea opus curelei de transmisie. (Pe partea unde stresul traciunii acioneaz asupra arborelui)1 Dispozitiv de tensionare a curelei2 Curea3 Scripete mic4 Arbore mic cu flan5 Disc de montare6 Set de prindere a arborelui7 Senzor de acceleraie8 Butuc al rulmentului9 Arbore mic10 Senzor de refin11 Butuc al rulmentului12 Cuplare13 Unitate de acionare14 Plac de oel pentru cadrul magnetului15 Suport magnetic16 Scripete mare cu butuc al rulmentului17 Marcator de reflexieFig. 8. Configurare experimental Arbore cu fisura cu capt proiectat al arborelui

Fig. 9. Instalarea tensiunii curelei cu calibruFig. 9.

2.3. Metoda experimental

2.4. nregistrarea spectrului frecvenei

Senzor de acceleraie: AS-020Setri de configurare:

Configurare pentru spectrul frecvenei (o singur msurare) (Vibroport 41)

Configurare 1Configurare 2

IntrareActivActiv

Tipul senzoruluiAcceleraieAcceleraie

Senzitivitate100 mV/g100 mV/g

Unitatem/s - effm/s - eff

Gam de msurare20 (variabil)20 (variabil)

Gam de frecven0-200 Hz0-200 Hz

Numr de linii16001600

FereastrHanningHanning

Configurare pentru referin

Configuare 1

Referin externActiv

Nivel de declanare50%

Limit de declanarePozitiv

Unitate pentru vitezHZ

Vitez/referin1/1

1. nchidei husa protectoare1. Pornii unitatea de acionare pentru motorul electric1. Setai direcia de rotaie1. Pornii motorul electric1. Setai viteza de pompare la de ex. 2400 rpm1. nregistrai spectrul pentru arbore cu fisura, setai viteza la 01. Oprii motorul1. Transformai arborele cu fisura pentru experimentul fr crptur, adic montai toate cele ase uruburi cu un manon de prindere drept conexiune fix1. Pornii motorul electric1. Pstrai aceeai direcie de rotaie1. Setai viteza la 2400 rpm1. nregistrai spectrul pentru arbore fr fisura1. Setai viteza la 01. Oprii motorul

2.5. Evaluare

Caracteristic pentru arborele cu fisura sunt vibraiile de ordinul doi n spectrul frecvenei. Acestea sunt cauzate de rigiditile anizotropice ale arborelui. n acestea, arborele trece de dou ori prin gama de rigiditate sczut i de dou ori prin gama de rigiditate ridicat, la fiecare rotaie. Acest lucru are ca rezultat vibraii la de dou ori frecvena vitezei de rotaie. Prima oar apare spectrul frecvenei arborelui fr fisura (rulmentul cu ase uruburi). Aici apare n principal oscilaia fundamental la 40 Hz. Celelalte vibraii la 62 Hz, 125 Hz i 190 Hz rezult din cureaua de transmisie.

Fig. 10. Spectrul frecvenei proiectnd captul arborelui fr fisura (sarcina rulmentului cu 6 uruburi) 2400 rpm = 40Hz

Fig. 11. Spectrul frecvenei proiectnd captul arborelui cu fisura (sarcina rulmentului cu 2 uruburi) 2400 rpm = 40Hz

Fundamentalul este artat de asemenea pe arborele cu fisura. Amplitudinea fundamentalului cu i fr fisura este aproape la fel (0.4/0.5 mm/s). Arborele fisurat arta de asemenea n mod clar creterea caracteristic n oscilaia de ordinul doi. Acesta este un indicator al fisurii.

3. Simularea crpturii n arbore pe un rotor elastic

O crptur n arbore n cazul unui rotor elastic este simulat folosind arborele lung cu flan i disc de mas. Sunt nregistrate analizele de urmrire de ordinul unu i doi i curbele orbitei.

3.1. Pregtire i configurare

1 Senzor de acceleraie, orizontal2 Butucul rulmentului3 Arbore lung cu flan4 Disc de montare5 Senzor de distan, vertical6 Senzor de distan, orizontal7 Rulment de siguran8 Arbore scurt9 Senzor de referin10 Butucul rulmentului11 Burdufuri de metal12 Unitate de acionare13 Plac de oel pentru suportul de magnet14 Suport de magnet pentru senzorul de referin15 Inel de instalare pentru ataare axial 16 Greutate cu set de prindere17 Set de prindere al arborelui18 Dispozitiv de spaiere19 uruburi hexagon (flan)Fig 12. Configurare experimentala pentru simularea arborelui cu crptur pe rotorul elastic

1. Potrivii unitatea de acionare (12) pe cadrul de baz1. Conectai unitatea de acionare1. Asamblai abrorele scurt (8) cu un butuc al rulmentului (10), inelul de instalare (15), discul de mas (16) i rulmentul de siguran (7) astfel nct arborele scurt s poat fi conectat prin cuplare (11) la unitatea de acionare.1. Securizai unitatea complet asamblat (arbore cu crptur), compresnd discul de montare (4) i arborele lung cu flan (3) (ca n seciunea 2.2), cu setul de prindere (17) la cellalt capt (8) al arborelui scurt. Pentru o mai bun manevrare, al doilea butuc al rulmentului (2) trebuie potrivit la captul liber al arborelui cu flan.1. Inelele de instalare (15) trebuie potrivite aa cum se cere. Ele protejeaz cuplarea de forele axiale. Arborele se poate autosusine pe ineul interior al rulmentului prin inelul de instalare. 1. nurubai senzorul de acceleraie (1) n gaur atins orizontal a butucului rulmentului (2)1. Poziionai i aliniai un senzor de referin (9) pentru a nregistra viteza de rotaie1. Aplicai o dung de adeziv reflector pentru senzorul de referin, de exemplu pe arbore. (Unghiul de reflecie de pe arbore nu trebuie s fie exact de 90, deoarece poate interfera cu nregistrarea vitezei.)1. Montai senzorii de distan pe rulmentul de siguran Canalul senzorului 1> X (orizontal)Canalul senzorului 2 > Y (vertical)Montarea i ajustarea senzorilor de distan1. nurubai senzorii de distan n rulmentul de siguran pentru a nu intra n contact cu arborele1. Conectai senzorii de distan la Vibroport i ajustai distana (distana zero) folosind afiarea Vibroport pentru voltaj DC1. n meniu (la Task(Sarcin), Characterisics (Caracteristici), Axial position (Poziie axial), Numeric (Numeric), Measure (Msur)) poate fi msurat valoarea de voltaj DC pentru distana de la senzori la arbore. Distana trebuie n aa fel setat pentru ca voltajul DC pentru distana zero s fie -4 V. apoi valoarea este introdus n Setrile poziiei axiale pentru distana zero. Aluminiul din butucul rulmentului influeneaz semnalul, aa c afiarea zero trebuie s fie aproximativ -4 V.

Configurare pentru msurarea poziiei axiale, numeric (Vibroport 41)

Configurare 1

Intrare Activ

Tipul senzoruluiDistan

Senzitivitate 8 mV/ m

Unitate Mm

Afiarea zero-4 V

Poziia pentru care s-a aplicatCreterea voltajului distanei

Pentru urmtorul experiment senzorii de distan trebuie s fie deconectai de la Vibroport iar senzorii de acceleraie trebuie conectai pentru analizele de urmrire.

3.2. Metoda experimental

3.3. Analizele de urmrire de ordinul unu i doi

Senzor de acceleraie: AS-020Setri de configurare:

Configurare pentru analiza urmririi

Configurare 1Configurare 2

Admisie ActivActiv

Tipul senzoruluiAcceleraieAcceleraie

Senzitivitate100 mV/g100 mV/g

Unitatem/s - effm/s - eff

Gam de msurare20 (variabil)20 (variabil)

Configurare pentru referin

Configuare 1

Referin externActiv

Nivel de declanare50%

Limit de declanarePozitiv

Unitate pentru vitezrpm

Vitez/referin1/1

1. nchidei husa protectoare1. Pornii unitatea de acionare1. Setai direcia de rotaie1. Pornii motorul electric1. Pregtii Vibroport 41 pentru msurare i ncepei msurarea1. Cretei ncet viteza de la 0 la 3000 rpm; salvai sau tiprii rezultatul1. 3.4. nregistrarea curbelor orbitei

Tipul senzorului de distan: IN-085Configurri pentru curbele orbiteiConfigurare pentru orbit

Configurare 1Configurare 2

IntrareActivActiv

Tipul senzoruluiDe distanDe distan

Senzitivitate8 mV/ m8 mV/g

Unitatemmm

Gam de msurare200 (variabil)200 (variabil)

Filtru cu trecere mare10 HZ10HZ

Filtru cu trecere mic1 kHz1 kHz

Configurare pentru referin

Referin externActiv

Nivel de declanare50%

Nivel de limitPozitiv

Unitate pentru vitezRpm

Vitez/Referin1/1

1. Conectai doi senzori de distan la rulmentul de siguran, canalul senzorului 1 -> X, canalul senzorului 2 -> Y1. nchidei husa protectoare1. Pornii unitatea de acionare1. Setai direcia de rotaie1. Pornii motorul electric1. Prgtii Vibroport 41 pentru msurare i ncepei msurarea1. Setai viteza i nregistrai curba orbitei; salvai sau tiprii rezultatul.

3.5. Evaluare

Pe arborele elastic apariia oscilaiilor de ordinul doi depinde de sarcina de pe arbore. Aceasta se schimb odat cu viteza de rotaie, datorit oscilaiilor rezonanei. Ca urmare, o msurare la o vitez de rotaie fix poate s nu ofere nicio informaie folositoare. O analiz a urmririi pe parcursul unei game mai largi a frecvenei va gsi cu singuran oscilaiile de ordinul doi care au fost cutate.

Fig. 13 Analiza cutrii, rotorul elastic fr fisura, ordinul unu.

Fig. 14 Analiza cutrii, rotorul elastic fr crptur, ordinul doi

Fig. 15. Analiza cutrii, rotorul elastic cu crptur, ordinul unu

Fig. 16. Analiza cutrii, rotorul elastic cu crptur, ordinul doi, cretere semnificativ n aplitudinea de ordinul doi la aprox. 2000 rpm

O analiz de urmrire de acest tip poate fi executat pe un rotor real (turbin a unei centrale electrice) la o stingere programat. Factorul important este c sunt disponibile date de referin de la un rotor fr stricciuni. Pentru a arta creterea n oscilaiile de ordinul doi drept o funiune a cracri, multiple analize ale umririi sunt suprapuse ntr-o singur imagine. Aici chiar si crpturile mici (strns cu cinci uruburi) arat deviaii fa de arborele fr crptur.

Caracteristici ale arborelui cu o crptur: Amplitudinea de ordinul doi este n unele game mai mare dect n primul ordin Amplitudinea de ordinul doi crete n mrime odat cu crpturaOscilaiile de ordinul doi sunt de asemenea uor de distins n curbele orbitei. Metoda este potrivit pentru a fi folosit pentru rotorii cu friciune bazai pe rulmeni, echipai cu un recorder pentru orbita staionar. Prima oar curbele orbitei unui arbore fr crptur la diverse viteze. Aici se distinge o form mai mult sau mai puin circular.

Fig.17. Arbore fr fisura; n = 1468 rpm

Fig. 18 Arbore fr crptur; n- 1725 rpmn eventualitatea unei crpturi, oscilaiile de ordinul doi rezult n bucle n curba orbitei. n funcie de unghiul fazei, pot aprea diferite forme. Curbe caracteristice ale orbitei cu oscilaii majore de ordinul doi ale arborelui cu crptur la diferite viteze.

Fig. 19. Arbore cu crptur; n = 1468 rpm

Fig. 20. Arbore cu crptur; n = 1631 rpm

Fig. 21. Arbore cu crptur; n = 1720 rpm

Fig. 22. Arbore cu crptur; n = 1780 rpm3.6. Date tehnice

Lungimea maxim: 250 mmDiametrul flanei: 90 mmGreutatea aproximativ: 5 kguruburile hexagon ale flanei: DIN 933-8.8 M8x20 mmArborele scurt pentru prghiePunctul de ndoire maxim permis pe arbore: 15.9 NmAsta nseamn fora perpendicular maxim pe arbore n cazul unui bra de prghie de l=106 mm: 150 NArbore lung pentru discul de masPunctul de ndoire maxim permis pe arbore: 3.9 Nmn cazul unui bra de prghie de l=220 mm, maximul forei perpendiculare pe arbore este: 15.5 NFolosirea continu la viteza critic de ndoire trebuie evitat. Viteza critic de ndoire depinde de configurrile experimentale individuale.