Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn

METODY DIAGNOSTYKI TECHNICZNEJ

Laboratorium

Temat: Pomiar drgań względnych wałów

A6, sem 8

Adrian Czech

Radosław Dygoń

Krzysztof Herbuś

Grzegorz Jaskulski

Wojciech Karp

Marek Kępa

Zbigniew Kniat

Tomasz Mentel

Piotr Tomasik

Gliwice 2000-03-20

1. Wprowadzenie

Trajektoria przemieszczeń czopa może być obserwowana w układzie względnym i bezwzględnym. Podczas pomiaru drgań bezwzględnych wielkość fizyczna jest obserwowana w układzie odniesienia nieruchomym i niezależnym od drgań badanej maszyny, praktycznie uważanym za bezwzględny. Bezpośredni pomiar drgań bezwzględnych wału w płaszczyźnie promieniowej może być realizowany za pomocą sondy dualnej. W przypadku pomiaru przemieszczeń względnych wirnika punktem odniesienia czujnika jest jego obudowa, najczęściej sztywno przymocowana do obudowy łożyska lub korpusu maszyny. Korpus maszyny lub obudowa łożyska wykonują wtedy ruch drgający, co powoduje, że mierzone przemieszczenia wirnika są obserwowane w ruchomym układzie współrzędnych. Zastosowanie dwóch czujników przemieszczeń względnych o osiach wzajemnie prostopadłych, leżących w jednej płaszczyźnie prostopadłej do osi wału, umożliwia otrzymanie dwóch sygnałów x(t) i y(t) opisujących przemieszczenia wału we wzajemnie prostopadłych kierunkach. Jeżeli sygnały x(t) i y(t) są sygnałami względnymi, analizowana trajektoria będzie nazywana trajektorią przemieszczeń względnych. Do pomiaru drgań względnych stosowane są przetworniki bezkontaktowe, wykorzystujące prądy wirowe a obserwowaną wielkością są przemieszczenia drgań.

Rys. 1. Sposób obserwacji trajektorii ruchu środka czopa z wykorzystaniem pary czujników przemieszczeń względnych

Sygnały zarejestrowane jednocześnie w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach stanowią opis przemieszczeń punktu materialnego reprezentującego środek wału w płaszczyźnie promieniowej. Tor ruchu środka czopa obserwowany w płaszczyźnie promieniowej tworzy krzywe płaskie zwane trajektoriami przemieszczeń. Przyjęta interpretacja trajektorii jako obrazu przemieszczeń punktu materialnego pozwala za wyznaczenie pierwszej, drugiej i wyższych pochodnych tych przemieszczeń względem czasu. Pochodne te będą miały znaczenie prędkości, przyspieszeń itd. punktu materialnego.

Na rys. 2 przedstawiono przykłady trajektorii dla trzech przemieszczeń środka czopa w czasie pracy.

Rys. 2. Przykłady trajektorii drgań czopów wałów. a) trajektoria o przebiegu prawidłowym, b) wir olejowy, c) bicz olejowy

2. Opis stanowiska pomiarowego

Ćwiczenie zostało przeprowadzone na stanowisku w którego skład wchodziły następujące urządzenia:

• silnik napędzający wał,

• sprzęgło podatne przenoszące napęd z silnika na wał,

• łożysko ślizgowe,

• łożysko hydrodynamiczne,

• tarcza wymuszająca drgania na wale,

• pompa olejowa zasilająca łożysko hydrodynamiczne,

• układ sterujący,

• czujniki (przemieszczeń, prędkości i przyspieszeń),

• oscyloskop,

• urządzenie do odczytu przemieszczeń i napięcia.

Łożysko hydrodynamiczne posiadało luzy których wielkość można regulować za pomocą zaworu dozującego doprowadzany olej.

Sygnał emitowany przez czujnik zależy od odległości w jakiej znajduje się on od powierzchni czopa wału.

Sygnał z czujników podawany był na oscyloskop, gdzie można było obserwować aktualny dla danych parametrów kształt trajektorii.

Doświadczenie miało następujący przebieg:

1. sprawdzenie zamocowania czujników,

2. wyznaczenie położenia wału,

3. sprawdzenie luzów łożyskowych,

4. uruchomienie na niewielkiej prędkości i sprawdzenie położenia środka wału

5. identyfikacja czujników,

6. pomiar trajektorii dla różnych prędkości obrotowych.

Wyniki badań przedstawiono w poniższej tabeli:

Wyznaczenie położenia wału
Podpora 1					Podpora 2
Współrzędna x [μm]		Współrzędna y [μm]			Współrzędna x [μm]			Współrzędna y [μm]
3		3			1			1
Sprawdzenie luzów łożyskowych (maksymalne przemieszczenie osi)
Podpora 1					Podpora 2
Współrzędna x [μm]		Współrzędna y [μm]			Współrzędna x [μm]				Współrzędna y [μm]
3	-4	6			2		-2		2
Pomiar trajektorii dla różnych prędkości obrotowych (tylko podpora 1)
Prędkość obrotowa [obr/min]			Współrzędna x [μm]			Współrzędna y [μm]
						1x	2x		1x				2x
1200			6	1		5				2
1800			18	1		22				1
3100			160	5		236				6
3200			221	5		201				3
3700			171	1		208				2
6150			65	2		82				2

Wnioski:

Zaobserwowane wyniki pozwalają nam wyciągnąć kilka wniosków:

• zwiększanie prędkości wału ( w zakresach 1200, 1800, 3100 obr/min) powoduje równoczesny wzrost amplitudy, oraz częstotliwości drgań

• przy prędkości wału 3200 obr/min amplituda maleje, przy nieznacznej zmianie częstotliwości

• zwiększenie prędkości wału do 6150 obr/min powoduje dalsze obniżanie wartości amplitudy i wzrost częstotliwości

• W miarę zwiększania prędkości wału powstaje zjawisko wiru olejowego, gdy prędkość ulega dalszemu zwiększeniu powstaje bicz olejowy. Są to zjawiska niekorzystne ze względu na możliwość uszkodzenia czopa wału.

1

10

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie (wir olejowy)

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie (wir olejowy)

Obraz zaobserwowany na oscyloskopie (bicz olejowy)

---