Schwingungsprobleme | Machine Service, Inc.

Antriebswellenschwingungen

Es gibt fünf Arten von Antriebswellenschwingungen, die mit den Installationsparametern einer Antriebswelle zusammenhängen. Wir werden sie alle erklären, in der Hoffnung, dass Sie ein Problem „abwenden“ können, bevor es auftritt. Es handelt sich um:

• Querschwingungen
• Torsionsschwingungen
• Trägheitsschwingungen
• Sekundärkupplungsschwingungen und…
• Kritische Drehzahlschwingungen

Querschwingungen

werden durch Unwucht verursacht.

Alle Antriebswellen sollten bei ihren Einsatzdrehzahlen ausgewuchtet werden.

• Überlegen Sie mal…wann haben Sie das letzte Mal Ihre Reifen NICHT ausgewuchtet?
• Antriebswellen sind schwer…viel schwerer als ein Reifen
• Antriebswellen drehen sich viel schneller als ein Reifen.

Der gesunde Menschenverstand sagt uns, dass wir nicht zögern sollten, ein Objekt auszuwuchten, das schwerer ist und sich schneller dreht als unsere Reifen…vor allem, wenn die Möglichkeit besteht, dass es zu einem ernsthaften Ausfall führen kann.

Alle Antriebswellen sollten bei jedem Wartungsintervall auf fehlende Auswuchtgewichte überprüft werden.

Eine Querschwingung tritt IMMER bei Antriebswellendrehzahl auf, und zwar einmal pro Umdrehung. Wenn Sie eine drehzahlabhängige Vibration bemerken, lassen Sie den Ausgleich der Antriebswelle bei Ihrem nächstgelegenen Machine Service, Inc. überprüfen.

Torsionsschwingungen

werden durch zwei Dinge verursacht:

1. Der U-Gelenk-Betriebswinkel am „Antriebs“-Ende der Antriebswelle und…
2. die Ausrichtung (Phasenlage) der Joche an jedem Ende der Antriebswelle

Eine Torsionsschwingung ist eine Schwingung, die zweimal pro Umdrehung auftritt.

Eine Torsionsschwingung bewirkt, dass die Antriebswelle „stromabwärts“ des vorderen U-Gelenks zweimal pro Umdrehung „beschleunigt“ und „verlangsamt“ wird.

Das bedeutet, dass eine Stromversorgung, die eine konstante Drehzahl von 3.000 U/min erzeugt, an eine Antriebswelle angeschlossen werden kann, die ihre Drehzahl 6.000 Mal pro Minute ändert.

Das Ausmaß dieser Drehzahländerung, das so genannte Ausmaß oder die Größe der Änderung, ist proportional zur Größe des Winkels am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle oder zum Ausrichtungsfehler zwischen den Jochen am antriebsseitigen und am abtriebsseitigen Ende Ihrer Antriebswelle.

Drehschwingungen sind SCHWERwiegende Schwingungen

Warum? Weil Sie, wenn Sie die Drehzahl einer Antriebswelle variieren, nicht nur das Drehmoment auf alle ihre Komponenten variieren, sondern auch das Drehmoment auf alle Komponenten, die mit der Antriebswelle verbunden sind. Drehmoment ist LAST.

Wenn Sie die Last variieren, zweimal pro Umdrehung, beginnen Sie, Komponenten zu verbiegen.

Sie wissen, was dann passiert……das Gleiche, was passiert, wenn Sie einen Dosendeckel hin und her biegen. ES BRicht.

Hier ist ein anderer Weg, es zu erklären

• Stellen Sie sich eine Antriebswelle vor, die mit konstanter Geschwindigkeit läuft und einen Lastwagen oder eine große Walze in einer Mühle antreibt.
  Das vordere Ende der Antriebswelle ist mit der Kraftquelle verbunden, und das Drehmoment, das von der Kraftquelle ausgeht, ist ziemlich konstant.
• Das hintere Ende der Antriebswelle ist mit der Achse des Lastwagens oder der Walze verbunden und erfährt je nach Gelände oder Arbeitsaufwand unterschiedliche Belastungen.
• Wenn das vordere Ende die Last erzeugt, gibt das hintere Ende sie an das Fahrzeug oder die stationäre Anwendung weiter, und wenn alles in Ordnung ist, ist diese Last relativ konstant und liegt innerhalb der Drehmomentübertragungsfähigkeiten Ihrer Antriebswelle
• Wenn etwas passiert, um den Betriebswinkel am vorderen U-Gelenk der Antriebswelle zu ändern, wird eine zweimalige Geschwindigkeitsänderung pro Umdrehung in die Anwendung eingeführt.
• Die Vorderseite der Antriebswelle bleibt konstant, aber das hintere Ende der Antriebswelle fängt an, die zweimalige Geschwindigkeitsänderung pro Umdrehung zu bemerken und holt die Vorderseite immer wieder ein.
• Das führt zu einer zweimaligen „Verdrehung“ der Antriebswelle pro Umdrehung
• Ein zweimaliges „Biegemoment“ pro Umdrehung wird in die Schweißnähte der Antriebswelle, die Gleitverzahnungen, die U-Gelenke und in alle angeschlossenen Komponenten der Anwendung eingeleitet.
• Sie führen also einen Torsionsermüdungstest an der Antriebswelle und an allen Komponenten durch, die zur Befestigung an der Anwendung verwendet werden.
• Die Hersteller von Antriebswellen führen Ermüdungstests an den Komponenten und Schweißnähten ihrer Antriebswellen durch, indem sie in ihren Testlabors das Gleiche tun. Sie halten ein Ende der Antriebswelle fest und befestigen das andere Ende an einem Drehantrieb. Dann verdrehen sie es, bis es versagt.
• Wenn Sie ein Problem mit Torsionsschwingungen haben, werden Sie feststellen, dass die Schweißnähte der Antriebswellenrohre brechen, dass sich die Keilnuten vorzeitig abnutzen und dass sich Muttern und Schrauben lockern.
• Sie werden auch anfangen, Vibrationen zu spüren.
• Wenn Sie einen Fehler sehen, der so aussieht, sollten Sie ein Problem mit Torsionsschwingungen vermuten.

Wenn eine Antriebswelle zusammengebaut wird, bestehen ihre inneren Komponenten normalerweise aus einem Gleitbügel an einem Ende und einem Rohrbügel am anderen Ende, und sie werden normalerweise im Verhältnis zueinander montiert. Dies wird PHASEN genannt.

Die meisten Antriebswellen werden so zusammengebaut, dass ihre Joche in einer Linie liegen, oder „IN PHASE“.

Phasenlage beeinflusst Torsionsschwingungen

Eine Antriebswelle, die „in Phase“ ist und die richtigen Betriebswinkel am Antriebsende der Welle hat, erzeugt keine Torsionsschwingungen.

Antriebswellen, die NICHT in Phase sind, schwingen mit der gleichen Vibration zweimal pro Umdrehung wie eine Antriebswelle mit falschen Betriebswinkeln.

Der einfachste Weg, um sicherzustellen, dass Ihre Antriebswelle in der richtigen Phase ist, besteht darin, das Rohr und das Gleitjoch jedes Mal zu markieren, wenn Sie es auseinandernehmen, damit Sie es beim Wiedereinbau wieder in die ursprüngliche Ausrichtung bringen können.Der Wiedereinbau einer Antriebswelle, die nicht in Phase ist, ist die Hauptursache für Torsionsschwingungen, die in Ihrer Anwendung „ganz plötzlich auftreten“. Wenn Sie den Verdacht haben, dass Ihre Antriebswelle nicht phasengleich ist, bringen Sie sie zur Inspektion zum nächstgelegenen Maschinenservice.

Wie stellen Sie sicher, dass Ihre Antriebswellenanwendung keine Torsionsschwingungen verursacht?

1. Stellen Sie sicher, dass der Betriebswinkel an der Vorderseite Ihrer Antriebswelle und der Betriebswinkel an der Rückseite Ihrer Antriebswelle weniger als drei Grad betragen und innerhalb eines Grades gleich sind. Stellen Sie sicher, dass diese Winkel korrekt sind. Drehen Sie das Ritzel, wenn das Problem in einem Fahrzeug auftritt. Passen Sie das treibende oder das angetriebene Ende an, wenn es sich um eine stationäre Anwendung handelt. Die Behebung von Torsionsschwingungsproblemen ist keine Raketenwissenschaft. Um sicherzustellen, dass die Torsionsschwingungen nicht in Ihr Antriebssystem eindringen, sollten Sie die Winkel an beiden Enden der Antriebswelle gleich einstellen, um die Torsionsschwingungen auszugleichen. Die Vibrationen sind jedoch auch dann vorhanden, wenn die Winkel zu groß sind… tun Sie also alles, was nötig ist, um die Winkel klein zu machen.

Stellen Sie sicher, dass Ihre Antriebswelle in Phase ist… in der gleichen Phase, in der sie bei der Herstellung war. Demontieren Sie Ihre Antriebswellen-Schlupfeinheit nur, wenn es absolut notwendig ist.

Wenn Sie eine mehrteilige Antriebswellenanordnung haben, stellen Sie sicher, dass der Betriebswinkel an der Vorderseite jeder Ihrer Kupplungswelle(n) (die Welle(n) mit dem/den Lager(n) oder dem/den Stehlager(n) darauf) weniger als eineinhalb Grad beträgt. Vergewissern Sie sich auch, dass die Betriebswinkel an der hinteren Antriebswelle (in der Regel die Antriebswelle mit Schlupf) weniger als drei Grad betragen und innerhalb eines Grades gleich sind.

Trägheitsschwingungen

• Trägheitsschwingungen werden auch durch den Betriebswinkel am Antriebsende Ihrer Antriebswelle verursacht.
• Trägheitsschwingungen entstehen, wenn Sie beginnen, die Geschwindigkeit einer SCHWEREN Antriebswelle zu ändern.
• Trägheitsschwingungen erzeugen auch Biegungen an den Befestigungselementen der Antriebswelle.
• Es gibt nur EINE MÖGLICHKEIT, Trägheitsschwingungen zu kontrollieren… Achten Sie IMMER darauf, dass der Betriebswinkel am Antriebsende Ihrer Antriebswelle weniger als DREI Grad beträgt.
• Ein großer Winkel, selbst wenn es ein „gleicher“ Winkel ist, verursacht immer noch Trägheitsprobleme.

Sekundärkupplungsschwingungen

• Sekundärkupplungsschwingungen werden auch durch den Betriebswinkel am Antriebsende Ihrer Antriebswelle verursacht.
• Jedes U-Gelenk, das in einem Winkel arbeitet, erzeugt eine sekundäre Kupplungslast, die entlang der Mittellinie der Antriebswelle verläuft.

Kritische Drehzahlschwingungen

Die kritische Drehzahl tritt auf, wenn eine Antriebswelle für ihre Länge zu schnell rotiert.
Sie ist eine Funktion ihrer Drehgeschwindigkeit und Masse und ist die Drehzahl, bei der eine Antriebswelle beginnt, sich von ihrer normalen Rotationsachse wegzubiegen.
Wenn sich eine Antriebswelle biegt, tut sie zwei Dinge:

1. Sie wird kürzer. Wenn sie kurz genug wird, kann sie aus ihrem Schlupf herausgezogen werden und auf den Boden fallen.
2. Sie beginnt auf und ab oder hin und her zu „peitschen“ wie ein Springseil. Wenn sie weit genug peitscht, bricht sie in der Mitte des Rohrs.

ACHTUNG: Wenn Sie jemals eine Antriebswelle mit einem verbogenen, gebrochenen Rohr sehen, ersetzen Sie sie nicht durch eine neue Antriebswelle der gleichen Konstruktion. Sie könnte erneut ausfallen. Wenden Sie sich sofort an den Maschinenservice.

• Jede Antriebswelle, unabhängig von ihrer Länge und Masse, hat eine kritische Drehzahl.
  Je kürzer die Antriebswelle ist, desto höher ist ihre kritische Drehzahl.
  Umgekehrt…je länger eine Antriebswelle ist, desto niedriger ist ihre kritische Drehzahl.
• Merken Sie sich dies: Wenn eine Antriebswelle mit ihrer kritischen Drehzahl läuft, versagt sie IMMER, und das Versagen ist IMMER KATASTROPHISCH.
• Maschinenservice-Ingenieure berechnen IMMER die kritische Drehzahl einer Antriebswelle, die sie herstellen.
• Maschinenservice-Ingenieure stellen IMMER sicher, dass Antriebswellen, die von Maschinenservice installiert oder „spezifiziert“ wurden, NIEMALS an der kritischen Drehzahl scheitern.
• Wenn Sie in der Reparatur oder Änderung von Antriebswellen tätig sind, verlängern Sie NIEMALS irgendeine Antriebswelle in irgendeiner Anwendung, ohne die technische Abteilung von Maschinenservice zu kontaktieren.