Kaj je torzijska vibracija?

Torzijske vibracije nastanejo zaradi neravnovesja v vrtečih se sistemih, kot je neusklajenost vrtljive gredi ali šibka sklopka, ki omogoča majhne neželene premike vzdolž osi vrtenja. Deli so zasnovani tako, da se vrtijo s konstantno hitrostjo ali pa so včasih potrebni za pospešitev ali upočasnitev. Manj nenadnih ali naključnih tresljajev doživi vrtljivi del med delovanjem, daljša je njegova življenjska doba. Številne torzijske komponente so zasnovane z materiali, ki lahko prenesejo dolgotrajne torzijske poškodbe, znane tudi kot torzijska utrujenost. Brez ustreznega testiranja pod vibracijsko obremenitvijo lahko vrteči se deli počijo, kar katastrofalno odpove, kar povzroči periferno škodo – celo ubije upravljavca stroja.

Vrtljive palice, ki so običajno del pogonskega sklopa, kot so prenosne gredi, odmične gredi, ročične gredi, pogonske gredi in vretena, doživljajo torzijske vibracije, ko prenašajo moč iz neke oblike naprave za proizvodnjo. Takšne vrtljive gredi so izdelane iz nodularnih materialov, kot so kovine, ki imajo večjo lomno žilavost – odpornost proti razpokanju. Kovinski vrtljivi deli odpovejo zaradi počasnega razpokanja s površine, kjer je izpostavljena največja torzijska napetost in kjer je razpoke najlažje prepoznati. Razpoke lahko nastanejo tudi zaradi vrtečih se spojk, zaradi površinskih napak znotraj lukenj za pritrdilne elemente. Končne razpoke na površinah odpovedi rastejo v približni ravnini, pravokotni na dolžino vrtljive gredi in okoli osrednje osi.

Preprost primer torzijskih vibracij je cestni znak v stalnem vetru. Nosilci in nosilci, ki držijo znake v normalnih pogojih, niso zasnovani tako, da bi se uprli rotacijskemu gibanju. V neurju se bodo prometni znaki pod vplivom torzijskih tresljajev šibali naprej in nazaj v vetru. Tudi nekatere zelo velike znake je mogoče iztrgati z njihovih privezov in tako postanejo šrapneli za nepazljive, ki jih ujame orkan.

Torzijske vibracije se lahko pojavijo pri določeni resonančni geometriji gredi ali pri visoki hitrosti vrtenja, ki se poveča nad določeno mejno vrednost. Na tej točki postane vrtenje okoli osi gredi dinamično nestabilno in nastanejo škodljive vibracije. Te naključne vibracije, ki so v nasprotju z normalnim neprekinjenim gibanjem gredi, odpirajo razpoke v kovini in so glavni vzroki za odpoved vrtečih se delov.

Če del tanke vrtljive komponente, na primer lopatica turbine, doživi katastrofalno okvaro zaradi skozne razpoke, lahko to privede do večjih neravnovesij, ki lahko uničijo celotne energetske sisteme. Razlog za to, da je torzijske vibracije težko upoštevati, je, da je med preskušanjem zapleteno uporabljati periodične torzijske obremenitve. Danes so gredi zasnovane z analitičnimi orodji za optimizacijo dolžin in premerov gredi, da se zmanjšajo torzijske vibracije.