ارتعاشات و لرزش‌های شدید در تجهیزات دوار مانند پمپ‌ها، گیربکس‌ها، توربین‌ها و کمپرسورها نشانه‌ای آشکار از عملکرد نادرست دستگاه است. تجهیزاتی که لرزش‌های بیش از حد نشان می‌دهند به احتمال زیاد به عمر مورد انتظار خود نمی‌رسند و این موضوع می‌تواند منجر به توقف‌های بدون برنامه تجهیزات یا بروز موقعیت‌های خطرناک شود. بنابراین، یافتن علت اصلی لرزش‌ها با اندازه‌گیری و تحلیل سیگنال‌های ارتعاش بسیار مهم است. در ادامه به دلایل رایج این ارتعاشات پرداخته‌ایم.
ماژول‌های نرم افزار نگهداری و تعمیرات پگاه آفتاب
فهرست مطالب
۱. مشکلات ناهم‌راستایی
هنگامی که دو یا چند دستگاه دوار به هم متصل می شوند، همراستایی یا هم‌محوری صحیح آنها بسیار مهم است.
۱.۱. عدم همراستایی موازی:
خطوط مرکزی محور موازی هستند اما در یک راستا قرار ندارند. این ناترازی می‌تواند هم به شکل افقی و هم عـــمودی رخ دهد. عـــدم هــــم‌راستایی موازی همچنین به عنوان عدم همراستایی افست نیز شناخته می‌شود.
عدم همراستایی موازی
۱.۲. عدم همراستایی زاویه‌ای:
در این حالت محورها در یک نقطه به هم مـی‌رسند، اما موازی هم نیستند. این اتفاق می‌تواند هم در محور افقی و هم در محور عمودی رخ دهد. عدم هـــــم‌راستایی زاویه‌ای به عنوان عــدم هــم‌راستایی شکاف نیز شناخته می‌شود.
عدم همراستایی زوایه‌ای
۱.۳. عدم همراستایی ترکیبی موازی-زاویه‌ای:
این حالت تـرکیبی از عدم هـم‌راستایی موازی و زاویه‌ای است. عدم همراستایی ترکیبی موازی -زاویه‌ای شایع‌ترین نوع عدم همراستایی است.
عدم همراستایی ترکیبی موازی-زاویه‌ای
۲. عدم تعادل
هنگامی که مــرکز ثقل یک جسم دوار دقیقاً در خط مرکزی آن قرار نگیرد، باعث عدم تعادل ماشین و ایجاد لرزش و ارتعاش در آن مــــی‌شود.
زمانی که یک ماشین از تـــعادل خارج شود، ممکن است به خود دستگاه، فونداسیون آن، لوله‌ها و اجـــزای دیگر آن آسیب برساند.
سه نوع عدم تعادل وجود دارد:
- ۱. عدم تعادل استاتیکی
- ۲. عدم تعادل کوپل‌شده
- ۳. عدم تعادل دینامیکی
عدم تعادل
۲.۱. عدم تعادل استاتیکی:
عدم تـعادل استاتیکی زمانی رخ می‌دهد که محور مرکز ثقل (محور اینرسی) هم‌راستا با مرکز دوران (خط مرکزی محور) نباشد و ناحیهٔ سنگین‌تر و مــرکز ثقل در یک صفحه قرار داشته باشند.
این نوع عدم تعادل می‌تواند ناشی از جابجایی مـوازی محور اصلی جرم نسبت به خط مرکزی مـــحور باشد و به دلیل تــوزیع جـرمی نـامتقارن یا تغییر شکل ایجاد شود.
از لحاظ نظری، عدم تعادل استاتیکی را می‌توان با قرار دادن شیء روی دو تکیه‌گاه در دو سر آن تشخیص داد. هنگامی که عدم تعادل استاتیکی وجود داشته باشد و اصطکاک صـــفر باشد، نیروی گـــــرانش باعث می‌شود سمت سـنگین‌تر به سمت پایین بچرخد.
عدم تعادل استاتیکی
۲.۲. عدم تعادل کوپل‌شده:
عدم تعادل کوپل شده زمانی اتفاق می‌افتد که یک جسمِ در حال چرخش، دو یا چـــند توده غــــیرمتعادل در صفحه‌های مختلف داشته باشد؛ به گونه‌ای که در حالت سکون این توده‌ها همدیگر را خنثی کنند. در این حالت، محور اصلی جرم دیگر با محور مرکز جرم موازی نیست، و از آن عبور می‌کند.
هنگامی که سیستم شروع به چرخش می‌کند، این توده‌ها تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز قرار می‌گیرند و در نتیجه باعث لرزش می‌شوند.
عدم تعادل کوپل
۲.۳. عدم تعادل دینامیکی:
عدم تعادل دینامیکی، رایج‌ترین نوع عدم تعادل است و ترکیبی از عدم تعادل استاتیکی و کوپل‌شده به حساب می‌آید. در این حالت، محور اصلی جرم جابجا شده و با خط مرکزی محور هم‌راستا نیست.
عدم تعادل دینامیکی
۳. رزونانس (تشدید)
رزونانس در ماشین‌های دوار، پدیده‌ای است که در آن فــــــرکانس محرک خارجی (مانند فرکانس چرخش) با یــکی از فرکانس‌های طبیعی (فرکانس‌های رزونانس) ماشین برابر می‌شود. این امر باعث افزایش شدید دامنه ارتعاشات در آن فرکانس خاص می‌شود.
فـــرکانس‌های طبیعی هر ماشین به هـــندسه، جرم، ســختی و شرایط آن بــــستگی دارد. به طور کلی، هر ماشین دارای چـــندین فــــرکانس رزونانس است که هر کدام مــــربوط به یک حالت ارتعاشی خاص (مانند خم شدن، کشش یا فشردگی) است.
۴. قطعات لق یا شل
لقی بلبرینگ‌ها، شل بودن پیچ‌ها و خـــوردگی مــی‌توانند باعث ارتعاش شدید ماشین شوند. به دلیل وجود نیروهای مکانیکی در ماشین، اجــزای لق به سرعت می‌توانند باعث آسیب به آن شوند.
لقی در اتصالات به قطعات اجازه می‌دهد تا در حین کار به طور غــیرقابل کنترلی حرکت کنند. این حرکت ناخواسته، نیرویی را به اجزای اطراف وارد می‌کند که منجر به لرزش و ارتعاش می‌شود. در مــــوارد شدیدتر، لقی می‌تواند منجر به بــــرخورد قطعات با یکدیگر شود. این بـــرخوردها ضـــرباتی ناگهانی ایجاد مـی‌کنند که به طور قابل توجهی دامنــه ارتعاشات را افزایش می‌دهند. همچنین لقی می‌تواند توزیع جرم را در اجزای دوار تغییر دهد. این تغییر در تـــوزیع جرم، عدم تعادل را ایجاد می‌کند که یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد‌کننده ارتعاش در ماشین‌ها است.
۵. چرخ‌دنده‌های آسیب‌دیده یا فرسوده
لرزش‌ها و ارتعاشات گیربکس‌ها اغلب ناشی از چـــرخ‌دنده‌های آسیب‌دیده یا فـــرسوده است. هنگامی که درگیری چرخ‌دنده‌ها شامل یک جزء آسیب دیده باشد، نیرو به طور مساوی مانند سایر اتصالات دنده‌ها منتقل نمی‌شود.
همچنین اگر دند‌ه‌ای شکسته باشد، نیروی کمتری در این نقطه از چرخه منتقل می‌شود.
در نتیجهٔ این عدم انتقال صحیح نیرو، لرزش‌هایی به وجود می‌آید.
چرخ‌دنده‌های آسیب‌دیده یا فرسوده
۶. آسیب دیدگی یاتاقان‌ها
در ماشین‌های دوار، عمدتاً با دو نوع اصلی از یاتاقان یا بلبرینگ سروکار داریم: یاتاقان غلتشی و یاتاقان لغزشی.
یاتاقان غلتشی ممکن است به روش‌های مختلفی آسیب ببیند که هر کدام اثر لـــرزشی (فرکانس ارتعاشی) خاص خود را دارد:
یاتاقان غلتشی
- آسیب به رینگ داخلی
- آسیب به رینگ خارجی
- آسیب به محفظهٔ نگهدارندهٔ ساچمه‌ها
- آسیب به عناصر غلتشی (مانند استوانه‌ها، مخروط‌ها و سوزن‌ها)
هر قسمت از یک یاتاقان غلتشی، فـرکانس ارتـعاشی خاص خــود را دارد. با محاسبه این فرکانس‌ها، می‌توان از طریق آنالیز ارتعاشات، علت ارتعاش را تشخیص داد.
برخلاف یاتاقان‌های غلتشی، یاتاقان‌های لــغزشی از عنصر غلتان استفاده نمی‌کنند، بلکه برای کاهش اصطکاک از یــک لایه سیــال (روغن) بهره می‌برند.
یاتاقان لغزشی
ارـعاشات در آنها می‌تواند ناشی از ناپایداری در فیلم روغن باشند. اگر فیلم روغنِ پـــایداری شکل نگیرد، ممکن است پاره شود و منجر به پدیده‌هایی مانند «شلاغ روغن» (Oil Whip) یا «چرخش روغن» (Oil Whirl) گردد. همچنین این نوع یاتاقان به دلیل اینکه موقعیت محور در آن ثابت نیست، به تأثیرات خارجی روی موقعیت محور حساس‌تر است.
