Hva er torsjonsvibrasjon?

Torsjonsvibrasjoner oppstår på grunn av ubalanse i roterende systemer, for eksempel feiljustering av en roterende aksel eller en svak kobling som tillater små uønskede bevegelser langs rotasjonsaksen. Delene er designet for å snurre med konstant hastighet, eller noen ganger nødvendig for å øke hastigheten eller sakte. Jo færre brå eller tilfeldige vibrasjoner en roterende del opplever mens den er i drift, jo lengre er levetiden. Mange torsjonskomponenter er designet med materialer som tåler langvarig vridningskade, også kjent som torsjonsutmattelse. Uten tilstrekkelig testing under vibrasjonsbelastning, kan spinnende deler sprekke gjennom, svikte katastrofalt og forårsake perifere skader - til og med drepe maskinføreren.

Roterende stenger, vanligvis en del av et krafttog, for eksempel giraksler, kamaksler, veivaksler, drivaksler og spindler opplever vridningsvibrasjoner når de overfører strøm fra en eller annen form for generasjonsinnretning. Slike roterende aksler er konstruert av duktile materialer, for eksempel metaller som har større bruddseighet - motstand mot sprekker. Metalliske roterende deler mislykkes gjennom langsom sprekker fra overflaten der det er størst vridespenning og hvor sprekker er lettest å identifisere. Sprekker kan også vokse fra roterende koblinger, fra overflatefeil inne i festehullene. Klemmesprekker ved sviktoverflater vokser i et omtrentlig plan vinkelrett på lengden på den roterende akselen og om den sentrale aksen.

Et enkelt eksempel på vridningsvibrasjoner er et veiskilt i jevn vind. Festinger og braketter som holder skiltene opp under normale forhold er ikke designet for å motstå roterende bevegelse. I en storm vil veiskilt piske frem og tilbake i vinden under påvirkning av vridningsvibrasjoner. Til og med noen veldig store skilt kan dras fra fortøyningene sine, og bli splint til det uforsikrede fanget i en orkan.

Torsjonsvibrasjoner kan oppstå med spesifikke resonerende geometrier av skaftet, eller når rotasjonshastighetene er høye, øker over en viss begrensningsverdi. På dette tidspunktet blir rotasjon rundt akselens akse dynamisk ustabil og ødeleggende vibrasjoner oppstår. Disse tilfeldige vibrasjonene, i strid med den normale kontinuerlige bevegelsen av skaftet, åpner sprekker i metallet og er de viktigste årsakene til svikt i roterende deler.

Hvis deler av en tynn roterende komponent, for eksempel et turbinblad, opplever katastrofal svikt fra en gjennomgående sprekk, kan det føre til større ubalanser som kan ødelegge hele kraftsystemer. Årsaken til at vridningsvibrasjoner er vanskelig å redegjøre for er at det er komplisert å påføre periodiske vridningsbelastninger under testing. I dag er sjakter designet med analyseverktøy for å optimalisere lengder og diametre på sjakter for å minimere vridningsvibrasjoner.