Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn
Temat: Pomiar drgań względnych wałów
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]
3
1
Sprawdzenie luzów łożyskowych (maksymalne przemieszczenie osi)
-4
6
2
-2
Pomiar trajektorii dla różnych prędkości obrotowych (tylko podpora 1)
Prędkość obrotowa [obr/min]
1x
2x
1200
5
1800
18
22
3100
160
236
3200
221
201
3700
171
208
6150
...
Tomplus