ناهم محوری
ناهم محوری ناهم محوری ناهم محوری
ناهم محوری: بررسی انواع، علل و تاثیرات در صنعت
اين عيب يكي از شايعترین عيوب در صنعت ميباشد. اين عيب زماني اتفاق ميافتد كه شفتها، كوپلينگها، و يا یاتاقانهاي دو تجهيز كه به هم متصل شدهاند، بصورت مناسبي در راستاي يك خط مركزي قرار نگرفته باشند. ناهممحوري سه شكل اصلي به شرح زير دارد:
۱- ناهم محوري زاويهاي
ناهممحوری زاویهای یا ناهماهنگی محوری زمانی رخ میدهد که شفتها یا کوپلینگ ها با زاویه نادرست به هم متصل شوند. این نوع ناهماهنگی محوری میتواند منجر به ارتعاشات نا مطلوب و آسیب به ماشین آلات صنعتی شود.
۲- ناهم محوري موازي
ناهممحوری موازی که با نام ناهم ترازی شفتها نیز شناخته میشود، زمانی اتفاق میافتد که شفت ها به طور موازی اما با فاصله از هم قرار دارند. این نوع عیب میتواند باعث افزایش ارتعاشات و کاهش عمر یاتاقانها شود.
۳- ناهم محوري تركيبي
ناهممحوری ترکیبی، که ترکیبی از ناهممحوری زاویهای و موازی است، میتواند تأثیرات منفی زیادی بر عملکرد ماشین آلات داشته باشد. این نوع عیب معمولاً باعث ایجاد ناهماهنگی شدیدتر و ارتعاشات بیشتر در سیستم های صنعتی میشود.
تأثیرات ناهممحوری بر ماشین آلات
ناهممحوری، به ویژه در اشکال مختلف آن مانند ناهم ترازی شفتها و ناهماهنگی محوری، یکی از عوامل اصلی خرابی یاتاقان ها و ایجاد ارتعاشات در ماشین آلات صنعتی است. برای جلوگیری از این مشکلات، توجه به هم راستایی و تنظیم دقیق شفت ها و کوپلینگ ها ضروری است.
ارتعاشات ناشی از ناهممحوری
ارتعاشات ناشی از ناهـم محوری، به ویژه در شرایطی که یاتاقان های خود هم محور ساز وجود نداشته باشند، میتواند به سرعت باعث خرابی ماشین آلات شود. این ارتعاشات ممکن است به دلیل ناهم ترازی شفت ها یا ناهماهنگی محوری رخ دهند.
نتیجهگیری
در نتیجه، حضور عیب ناهـم مـحـوری، بهویژه در اشکال ناهم ترازی شفت ها و ناهماهنگی محوری، میتواند منجر به تغییرات ارتعاشی غیرقابل پیش بینی و خرابی ماشین آلات صنعتی شود.
شکل کلی نمودار Orbit، در دو حالت ناهممحوری ساده و شدید به صورت زیر هستند.
1- ناهم محوری زاویه ای
معرفی ناهم محوری زاویه ای
برای ایجاد درک بهتر، در شکل حالت شماتیک ساده و اغراق شدهی ناهم محوری زاویهای آورده شده است. در حالت ناهم محوری خالص مانند شکل ، شاهد پیک ارتعاشی در جهت محوری در فرکانس 1x خواهیم بود.
ویژگیهای ارتعاشی در حالت ناهم محوری خالص
در این عیب، تنها میتوان بیان کرد که در جهت محوری، شکل موج وابسته به ارتعاشات سینوسی در 1x خواهد بود.
تحلیل دامنه های ارتعاش در جهت محوری و شعاعی
باید توجه داشت که در مواجه با این عیب، دامنهی ارتعاش در جهت شعاعی معمولا کمتر از محوری دیده میشود . ارتعاش جهت شعاعی بستگی به محلی دارد که خطوط مرکزی شفتها، خط مرکزی مجموعه را قطع می کند. اگر در محل کوپلینگ همدیگر را قطع کنند آنگاه کوپلینگ حرکتی نخواهد داشت و بلبرینگها در جهتهای محوری و شعاعی حرکت شدیدی خواهند داشت . اما اگر در محل بلبرینگ همدیگر را قطع کنند آنگاه کوپلینگ در جهت شعاعی حرکت شدیدی خواهد داشت و بلبرینگ در جهت شعاعی حرکت کم و در جهت محوری حرکت زیادی خواهد داشت.
شناسایی ناهم محوری و فرکانسهای مرتبط
همانطور که گفته شد، شرایط ذکر شده در صورت رخ داد ناهم محوری خالص است، لیکن ناهم محوری خالص به ندرت اتفاق میافتد و بنابراین ناهم محوری را به ندرت با قله در فرکانسx۱ مشاهده میکنند. عموما شناسایی ناهم محوری با مشاهدهی ارتعاشات محوری بالا در فرکانسهای x۱ وx۲ و گاهی x۳ است. این مشخصهها میتوانند نشانگر عیوب دیگری چون لقی نیز باشند. همچنین در حضور این عیب ممکن است شاهد قلههای x۱ و x۲ درراستای شعاعی، با دامنهی پایینتر نیز باشیم.
از مشخصههای دیگر این عیب اختلاف فاز ۱۸۰ درجه هنگام اندازه گیری فاز محوری بر یاتاقانهای دو ماشین درگیر، مانند شکل زیر است.
اختلاف فاز و نمودار Orbit در ناهم محوری زاویه ای
در حالت مواجه شدن با ناهممحوری زاویهای، نمودار Orbit حاصله، در راستای شعاعی، به صورت زیر است.
بر خلاف نامیزانی، که در نمودار Orbit تنها در راستای شعاعی نمایان میشود، در حالت ناهممحوری، شاهد مشخصههای منحصر به فرد این نمودار در راستای محوری نیز هستیم که در نمودارهای زیر قابل مشاهده است.
2- ناهم محوری موازی
ایجاد نیروهای برشی و خمشی در ناهم محوری موازی
این نوع ناهممحوری توانایی ایجاد نیروهای برشی و خمشی را در انتهای کوپل شدهی هر شفت دارد. اگرچه طیف فرکانسی کمک شایانی در گمانهزنی حول عیب میکند، لیکن به دلیل شباهت با دیگر عیوب در مشخصات طیف فرکانسی، استفاده از آنالیز فاز پیشنهاد میشود.
نقش طیف فرکانسی در تشخیص ناهم محوری
این نوع ناهممحوری از نظر رفتار ارتعاشی بسیار شبیه ناهممحوری زاویهای است، اما با این تفاوت که در این نوع شاهد ارتعاشات شعاعی شدید هستیم.
شکل موج حاصله از ارتعاشات ایجاد شده در اثر این عیب، شکل موجی ترکیبی از چندین هارمونیک (هارمونیکهای اصلی تشکیل شده که در طیف فرکانسی قابل تشخیص هستند) میباشد.
مانند ناهممحوری زاویهای، این نوع نیز به ندرت به صورت خالص و تنها ظاهر میشود و به همین دلیل عموماً شاهد قله در راستای شعاعی در فرکانسهای x۱ و x۲ هستیم، به صورتی که فرکانس x۲ غالب است. در صورت شدید شدن ناهممحوری، امکان مشاهدهی قله در هارمونیکهای بعدی (x۳ تا x۸) وجود دارد.
فاز در دو جهت افقی و عمودی، به صورت همفاز یا با ۱۸۰ درجه اختلاف خواهد بود. فاز در جهت عمودی در دو طرف کوپلینگ، غیر همفاز مشاهده میگردد.
نمودار Orbit در ناهم محوری محوری
در حالت مواجه شدن با ناهممحوری محوری، نمودار Orbit حاصله در راستای شعاعی به صورت زیر است.
در راستای محوری نیز شاهد نمودار Orbit مشابه با موارد زیر هستیم.
ناهم محوری یاتاقان
ناهم محوری یاتاقان
این نوع عیب یکی از اشکال ناهم محوری (Misalignment) است که معمولاً با ارتعاشات محوری بالا همراه میباشد. در این شرایط، حرکت غیرطبیعی و لق خوردن یاتاقان بر روی شفت قابل مشاهده است. این موضوع میتواند منجر به افزایش سایش، کاهش عمر مفید تجهیزات، و حتی آسیب به سایر اجزای سیستم گردد.
یکی از مشخصههای این عیب، توزیع نامتقارن بار و تنش در یاتاقانها و شفت است که باعث میشود عملکرد دستگاه از حالت بهینه خارج شود. این عیب میتواند به دلیل نصب نادرست، تغییرات حرارتی، یا حتی نقص در طراحی اولیه سیستم به وجود آید.
برای شناسایی دقیق و موثر این مشکل، استفاده از ابزارهای پیشرفته پایش وضعیت (Condition Monitoring) مانند آنالیز ارتعاشات و به ویژه آنالیز فاز (Phase Analysis) توصیه میشود. آنالیز فاز میتواند با بررسی تطابق زمانی حرکت اجزا، الگوهای دقیق ناهممحوری را شناسایی کرده و اطلاعات ارزشمندی درباره منبع عیب ارائه دهد.
علاوه بر آنالیز فاز، پایش روند تغییرات در دامنه و فرکانس ارتعاشات محوری نیز میتواند به عنوان یک شاخص کلیدی برای شناسایی این مشکل مورد استفاده قرار گیرد. انجام اقدامات پیشگیرانه نظیر تنظیم دقیق یاتاقانها، بررسی شفت از نظر صافی و همراستایی، و اطمینان از نصب صحیح قطعات میتواند از وقوع این عیب جلوگیری کند.
در این عیب، شکل موج سیگنال زمانی به عنوان یک مشخصه کلیدی برای تشخیص استفاده نمیشود. به طور کلی، در راستای محوری، شکل موجی سینوسی خواهیم داشت.
در حضور این عیب، قلهی x۱ در جهت محوری مشاهده میشود و همچنین احتمال مشاهده قلههای x۲ و x۳ نیز وجود دارد.
برای اندازه گیری فاز، باید در چهار نقطه با اختلاف ۹۰ درجه اندازه گیری صورت گیرد. در صورتی که کجی حلقه داخلی بر روی شفت وجود داشته باشد، فاز نقاط اندازه گیری شده حدود ۹۰ درجه خارج از فاز خواهد بود و دامنه ارتعاشات در هر چهار نقطه تقریباً یکسان خواهد بود. اما اگر یاتاقان در محفظه دچار کجی باشد، در دو نقطه دامنه های بالا دیده میشود و اندازه گیری فاز اختلاف ۱۸۰ درجه را نشان میدهد.
