Hvad er torsionsvibration?

Torsionsvibrationer opstår på grund af ubalance i roterende systemer, såsom forkert justering af en roterende aksel eller en svag kobling, der tillader små uønskede bevægelser langs rotationsaksen. Dele er designet til at dreje med konstant hastighed eller sommetider kræves for at fremskynde eller bremse. Jo færre pludselige eller tilfældige vibrationer en roterende del oplever, mens den er i drift, jo længere er dens levetid. Mange torsionskomponenter er designet med materialer, der kan modstå langsigtede torsionsskader, også kendt som torsionsudmattelse. Uden tilstrækkelig test under vibrationsbelastning kan spinding af dele revne igennem, svigte katastrofalt og forårsage perifere skader - endda dræbe maskineoperatøren.

Roterende stænger, som regel en del af et motortog, såsom transmissionsaksler, knastaksler, krumtapaksler, drivaksler og spindler oplever vridningsvibrationer, når de transmitterer strøm fra en eller anden form for genererende anordning. Sådanne roterende aksler er konstrueret af duktile materialer, såsom metaller, der har større brudsejhed - modstand mod revner. Metalliske roterende dele svigter ved langsom krakning fra overfladen, hvor den største torsionsspænding opleves, og hvor revnerne er nemmest at identificere. Der kan også vokse revner fra roterende koblinger, fra overfladefejl inden i fastgørelseshullerne. Klemmesprekker ved svigtende overflader vokser i et omtrentlig plan vinkelret på længden af ​​den roterende aksel og omkring den centrale akse.

Et simpelt eksempel på torsionsvibrationer er et vejskilt i en jævn vind. Montering og beslag, der holder skiltene op under normale forhold, er ikke designet til at modstå roterende bevægelse. I en storm vil vejskilte piske frem og tilbage i vinden under påvirkning af torsionsvibrationer. Selv nogle meget store skilte kan rives fra deres fortøjningspladser og blive splint til det uforsigtige fanget i en orkan.

Torsionsvibrationer kan forekomme med specifikke resonerende geometrier af skaftet, eller når rotationshastighederne er høje, stigende over en bestemt begrænsningsværdi. På dette tidspunkt bliver rotation omkring skaftets akse dynamisk ustabil, og der opstår skadelige vibrationer. Disse tilfældige vibrationer, i strid med den normale kontinuerlige bevægelse af skaftet, åbner revner i metallet og er de primære årsager til svigt i roterende dele.

Hvis en del af en tynd roterende komponent, for eksempel en turbineblad, oplever katastrofal svigt fra en gennemgående revne, kan det føre til større ubalance, der kan ødelægge hele kraftsystemer. Årsagen til, at torsionsvibrationer er vanskelige at redegøre for, er, at det er kompliceret at anvende periodiske vridningsbelastninger under test. I dag er aksler designet med analytiske værktøjer til at optimere længder og diametre på aksler for at minimere vridningsvibrationer.