Mikä on vääntövärähtely?

Vääntövärähtely johtuu pyörivien järjestelmien epätasapainosta, kuten pyörivän akselin suuntaus tai heikko kytkin, joka sallii pieniä ei-toivottuja liikkeitä pyörimisakselia pitkin. Osat on suunniteltu pyörimään tasaisella nopeudella tai joskus niitä tarvitaan nopeuttamaan tai hidastamaan. Mitä vähemmän äkillisiä tai satunnaisia ​​tärinöitä pyörivä osa kokee käytön aikana, sitä pidempi sen käyttöikä. Monet vääntökomponentit on suunniteltu materiaaleista, jotka kestävät pitkäaikaisia ​​vääntövaurioita, joita kutsutaan myös vääntöväsymyksiksi. Ilman riittävää testausta tärinäkuormituksessa pyörivät osat voivat murtautua läpi, epäonnistua katastrofaalisesti ja aiheuttaa perifeerisiä vaurioita – jopa tappaa koneen käyttäjän.

Pyörivät tangot, jotka ovat yleensä osa voimansiirtoa, kuten voimansiirtoakselit, nokka -akselit, kampiakselit, vetoakselit ja karat, kokevat vääntövärähtelyjä, kun ne välittävät voimaa jostakin generaattorilaitteesta. Tällaiset pyörivät akselit on valmistettu taipuisista materiaaleista, kuten metalleista, joilla on parempi murtumiskestävyys – halkeilukestävyys. Metalliset pyörivät osat rikkoutuvat hitaasti halkeillen pinnalta, jolla on suurin vääntöjännitys ja jossa halkeamat on helpoin tunnistaa. Halkeamia voi kasvaa myös pyörivistä liittimistä, kiinnitysreikien sisällä olevista pintavirheistä. Vaurioituneiden pintojen liittimien halkeamat kasvavat likimääräisessä tasossa, joka on kohtisuorassa pyörivän akselin pituuteen nähden ja keskiakselin ympäri.

Yksinkertainen esimerkki vääntövärähtelystä on tienviitta tasaisessa tuulessa. Kiinnikkeitä ja kiinnikkeitä, jotka pitävät kylttejä normaalissa tilanteessa, ei ole suunniteltu kestämään pyörivää liikettä. Myrskyssä liikennemerkit ruoskivat edestakaisin tuulessa vääntövärähtelyn vaikutuksesta. Jopa jotkut erittäin suuret merkit voidaan irrottaa niiden kiinnityspaikoista ja tulla sirpaleiksi hurrikaaniin joutuneille varovaisille.

Vääntövärähtelyä voi esiintyä akselin erityisellä resonoivalla geometrialla tai kun pyörimisnopeudet ovat suuret ja nousevat tietyn raja -arvon yläpuolelle. Tässä vaiheessa akselin akselin ympäri tapahtuva pyöriminen muuttuu dynaamisesti epävakaaksi ja seurauksena on vahingollisia värähtelyjä. Nämä satunnaiset tärinät, ristiriidassa akselin normaalin jatkuvan liikkeen kanssa, avaavat halkeamia metalliin ja ovat ensisijaisia ​​syitä pyörivien osien vikaantumiseen.

Jos osa ohuesta pyörivästä komponentista, esimerkiksi turbiinin siipi, kokee katastrofaalisen vian läpimurtosta, se voi johtaa suurempiin epätasapainoihin, jotka voivat tuhota kokonaisia ​​sähköjärjestelmiä. Syy vääntövärähtelyyn on vaikea ottaa huomioon, koska jaksollisten vääntökuormitusten käyttäminen testauksen aikana on monimutkaista. Nykyään akselit on suunniteltu analyysityökaluilla akselien pituuksien ja halkaisijoiden optimoimiseksi vääntövärähtelyjen minimoimiseksi.