بخشی از مقاله
چکیده
با گسترش روز افزون کاربرد ماشینهایدوار در صنایع مختلف از جمله نظامی، خودروسازی، کشتیسازی، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و... موضوع عیبیابی تأثیر به سزایی در عملکرد آنها داشته و از لحاظ اقتصادی میتواند در کاهش هزینههای تولید، تعمیر و نگهداری مفید و مؤثر باشد. هر تغییری در پارامترهای ارتعاشی بیانگر وجود عیب یا عیوب در حال وقوع است، یا به عبارت دیگر هر عیبی در ماشینهای دوار، ارتعاشاتی با مشخصات خاص خود ایجاد میکند.
امروزه اندازهگیری و تحلیل ارتعاشات ماشینهایدوار به عنوان یکی از روشهای اصلی عیبیابی محسوب میشود. یکی از عیوب عمدهای که در ماشینهایدوار به وجود میآید ناهمراستایی میباشد که بعد از نامیزانی جرمی در مرتبه دوم عیوب ماشینهایدوار قرار دارد. در این مقاله تحلیل و بررسی تجربی اینگونه از عیوب با استفاده از آنالیز FFT پرداخته شده است.
-1مقدمه
طراحی و استفاده از ماشینهایدوار به قبل از انقلاب صنعتی مربوط میشود. در آن زمان ماشینها با سرعت کم چرخش داشتند و فرکانس ارتعاشات به مراتب پایین بود و تأثیری بر روی دستگاهها نداشت. از نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی تولید ماشینهای الکتریکی - ماشین دوار - رشد کرد و سرعت دوران ماشینها به 1800تا3600 دور در دقیقه افزایش یافت. به دلیل نیاز صنعت به این ماشینها تقاضا برای استفاده از این ها روز به روز زیادتر شده و در برخی ازموارد نیاز صنعت به ماشین هایی با سرعت بالاتر از سرعتهای موجود نیز به وجود آمده است.
آنچه که در این میان حائز اهمیت می باشد این است که رفتار اجزای دوار این ماشینها می تواند بر کارآیی تمام سیستم اثرگذار باشد، به خصوص در بازه خاصی از سرعت های دورانی، ارتعاشاتی در این سیستمها بروز میکند که میتواند بسیار مخرب بوده و باعث آسیبهای جدی گردد
بنابراین مطالعه رفتار دینامیکی این ماشینها ضرورت پیدا میکند. امروزه ماشینهایدوار - پمپ، توربین، کمپرسور، فن و... - کاربردهای زیادی در صنایع صنایع مختلف از جمله نظامی، خودروسازی، کشتیسازی، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و....دارند. به کلیه ماشینهایی که از طریق دوران محور خود به سیال انرژی می دهند یا از سیال انرژی دریافت میکنند و عامل انتقال انرژی، دوران محور ماشین - روتور - است، ماشینهای دوار گویند
بنابراین محورها وسیله تولید و انتقال قدرت - انرژی - مکانیکی هستند و جزء اصلی توربینهای بخار، بادی و گازی، پیشرانشموشک، ژنراتورها، پمپها، موتورهایالکتریکی، موتورهایاحتراقی، کمپرسورها ، فنها، انواع ماشینابزارها نظیر تراش، سنگ و مته، پیشرانشکشتی، ملخهواپیما، چرخ اتومبیل، قطار و... هستند. محورها در طیف گسترده ای از ابعاد و اشکال مختلف از طول چند میلیمتر تا چند متر و از وزن چند گرم تا چند تن به کار گرفته میشوند. از عیوبی که در محورها میتواند ایجاد شود شامل نامیزانی، خمیدگی، ناهمراستایی و... میباشند
لذا موضوع عیبیابی و رفع آن در کارکرد ماشینها تأثیر به سزایی دارد. از آنجایی که ارتعاشات ماشینهای دوار چه از لحاظ مقدار و چه از لحاظ سایر مشخصات ارتعاشاتی ارتباط مستقیمی با وضعیت آن دارد، و هرگونه تغییر هرچند کم در وضعیت آنها با تغییر در وضعیت ارتعاشاتی همراه خواهد بود. اندازهگیری و تحلیل ارتعاشات یکی از روشهای اصلی پایش وضیت ماشینها و تجهیزات دوار به شمار میرود.[4] بنابراین شناسایی منابع ارتعاش در ماشینهای دوار نقش تعیین کنندهای در وضعیت آن خواهد داشت.
ناهمراستایی بعد از نابالانسی - نابالانسی %40، ناهمراستایی %30، تشدید %20 و بقیه موارد - %10 مهمترین عامل ایجاد ارتعاش در ماشین های دوار میباشد.
-2 پیشینه
باتوجه به اثرات نامطلوب ناهمراستایی در کارکرد ماشینها و عیوب ناشی از آن بررسی دلایل و رفع آن اجتنابناپذیر بوده و در این راه تلاش هایی صورت گرفته است. در اینجا مروری بر تحقیقات انجام یافته درباره ناهمراستایی محورهایدوار صورت میگیرد. وانس و گودمن نشان دادند که یکی از دلایل ناهمراستایی نصب و مونتاژ نامناسب میباشد6]و.[ 5 بهرحال، همراستایی کامل بین محور محرک و محور متحرک دست یافتنی نیست. گیبنز و آروموگام عکس العمل نیروها و ممانهای ناشی از ناهمراستایی کوپلینگ انعطافپذیر را مدل کردند
در این مقاله ضمن بیان مشخصه ارتعاشی عیب ناهمراستایی به تشخیص این عیب به روش تجربی و با استفاده از آنالیز FFT در یک محور دوار پرداخته میشود.
-3ناهمراستایی
ناهمراستایی - در محل کوپلینگ - ، مهمترین عامل ایجاد ارتعاش در ماشینهایدوار است که می تواند ناشی ازعدم دقت درنصب اولیه باشد و یا در اثر شرایط کاری تغییر پیدا کرده باشد. ناهمراستایی انواع مختلفی دارد که عبارتنداز: ناهمراستایی موازی؛ ناهمراستایی زاویهای که معمولا در عمل ترکیبی از این دو نوع اتفاق میافتد که به عنوان ناهمراستایی مرکب شناخته میشود
ناهمراستایی موازی، هنگامی پیش میآید که محورهای محرک و متحرک در محل کوپلینگ در امتداد هم نبوده و در راستای شعاعی از هم فاصله داشته باشند، ناهمراستایی زاویهای، هنگامی پیش میآید که محورهای محرک و متحرک در محل کوپلینگ در یک راستا نبوده و با هم زاویه بسازند. ناهمراستایی مرکب، هنگامی پیش میآید که هر دو نوع ناهمراستایی مذکور همزمان با هم اتفاق بیفتند. در شکل1 الف، ب و ج، انواع مختلف ناهمراستایی نشان داده شده است.
شکل 1 الف- ناهمراستایی موازی، ب- ناهمراستایی زاویهای، ج- ناهمراستایی مرکب
-3-1 مشخصه های ارتعاشات ناشی از ناهمراستایی
ناهمراستایی موازی در ماشینهایدوار، توسط ارتعاش شعاعی بالا مشخص میشود که معمولا به صورت افزایش - دامنه - ارتعاشات در فرکانسهای 1x، - 2x و در بعضی موارد - 3x در جهت شعاعی میباشد
شکل2 مشخصه ارتعاشی ناهمراستایی موازی
ناهمراستایی زاویهای در ماشینهایدوار، توسط ارتعاش محوری بالا مشخص میشود که معمولا به صورت افزایش - دامنه - ارتعاشات در فرکانسهای 1x، - 2x و در بعضی موارد - 3x در جهت محوری میباشد
شکل 3 مشخصه ارتعاشی ناهمراستایی زاویهای
