Wat is torsietrilling?
Torsietrillingen treden op als gevolg van onbalans in roterende systemen, zoals een verkeerde uitlijning van een roterende as of een zwakke koppeling die kleine ongewenste bewegingen langs de rotatieas mogelijk maakt. Onderdelen zijn ontworpen om te draaien met een constante snelheid of, soms, nodig om te versnellen of te vertragen. Hoe minder abrupte of willekeurige trillingen een roterend onderdeel ervaart tijdens het gebruik, hoe langer de levensduur. Veel torsiecomponenten zijn ontworpen met materialen die bestand zijn tegen langdurige torsieschade, ook bekend als torsiemoeheid. Zonder voldoende testen onder trillingsbelasting kunnen draaiende onderdelen doorbreken, catastrofaal falen en perifere schade veroorzaken - zelfs de machinist doden.
Roterende staven, meestal onderdeel van een aandrijflijn, zoals transmissieassen, nokkenassen, krukassen, aandrijfassen en spindels ondervinden torsietrillingen terwijl ze kracht overbrengen van een vorm van een genererend apparaat. Dergelijke roterende assen zijn gemaakt van ductiele materialen, zoals metalen met een grotere breuktaaiheid - weerstand tegen barsten. Metalen roterende delen falen door langzaam barsten van het oppervlak waar de grootste torsiespanning wordt ervaren en waar de scheuren het gemakkelijkst te identificeren zijn. Scheuren kunnen ook groeien door roterende koppelingen, door oppervlaktefouten in de bevestigingsgaten. Eindscheuren op defecte oppervlakken groeien in een bij benadering vlak loodrecht op de lengte van de roterende as en rond de centrale as.
Een eenvoudig voorbeeld van torsietrilling is een verkeersbord in een constante wind. Bevestigingen en beugels die de tekens onder normale omstandigheden omhoog houden, zijn niet ontworpen om rotatiebeweging te weerstaan. Bij een storm zullen verkeersborden heen en weer zwaaien in de wind onder invloed van torsietrillingen. Zelfs sommige zeer grote borden kunnen van hun ligplaatsen worden gerukt en worden granaatscherven voor de onoplettende gevangen in een orkaan.
Torsietrillingen kunnen optreden met specifieke resonerende geometrieën van de as of wanneer rotatiesnelheden hoog zijn, oplopend boven een bepaalde grenswaarde. Op dit punt wordt rotatie om de as van de as dynamisch onstabiel en treden schadelijke trillingen op. Deze willekeurige trillingen, op gespannen voet met de normale continue beweging van de as, openen scheuren in het metaal en zijn de primaire oorzaken van het falen van roterende delen.
Als een deel van een dunne roterende component, bijvoorbeeld een turbineblad, catastrofaal faalt door een doorgaande scheur, kan dit leiden tot grotere onevenwichtigheden die hele energiesystemen kunnen vernietigen. De reden waarom torsietrilling moeilijk te verklaren is, is dat het ingewikkeld is om tijdens het testen periodieke torsiebelastingen uit te oefenen. Tegenwoordig zijn assen ontworpen met analytische hulpmiddelen om de lengte en diameter van de assen te optimaliseren om torsietrillingen te minimaliseren.