Kas yra sukimosi vibracija?

Sukimo vibracija atsiranda dėl besisukančių sistemų disbalanso, pvz., besisukančio veleno nesutapimo arba silpnos movos, leidžiančios nedidelius ir nepageidaujamus judesius išilgai sukimosi ašies. Dalys skirtos suktis pastoviu greičiu arba, kartais, reikia pagreitinti arba sulėtinti. Kuo mažiau staigių ar atsitiktinių vibracijų veikia besisukanti dalis, tuo ilgesnis jos tarnavimo laikas. Daugelis sukimo komponentų yra sukurti naudojant medžiagas, kurios gali atlaikyti ilgalaikius sukimo pažeidimus, taip pat žinomus kaip sukimo nuovargis. Neatlikus tinkamo bandymo veikiant vibracinei apkrovai, besisukančios dalys gali įskilti, katastrofiškai sugesti, pakenkti periferinėms funkcijoms – net žūti mašinos operatorius.

Besisukantys strypai, dažniausiai jėgos pavaros dalis, pvz., transmisijos velenai, skirstomieji velenai, alkūniniai velenai, kardaniniai velenai ir velenai, perduodami galią iš tam tikro tipo generuojančių įrenginių, patiria sukimo virpesius. Tokie besisukantys velenai yra pagaminti iš kaliųjų medžiagų, tokių kaip metalai, kurie turi didesnį atsparumą trūkimams – atsparumą įtrūkimams. Metalinės besisukančios dalys sugenda dėl lėto įtrūkimų nuo paviršiaus, kur patiriamas didžiausias sukimo įtempis ir kur įtrūkimus lengviausia atpažinti. Įtrūkimai taip pat gali atsirasti dėl besisukančių movų, dėl paviršiaus defektų tvirtinimo elementų angų viduje. Gnybtų įtrūkimai ties gedimo paviršiais auga apytiksliai plokštumoje, statmenoje besisukančio veleno ilgiui ir apie centrinę ašį.

Paprastas torsioninės vibracijos pavyzdys – kelio ženklas pučiant pastoviam vėjui. Tvirtinimo detalės ir laikikliai, laikantys ženklus įprastomis sąlygomis, nėra sukurti taip, kad atsispirtų besisukantiems judesiams. Audros metu kelio ženklai, veikiami torsioninės vibracijos, vėjyje plaks pirmyn ir atgal. Netgi kai kurie labai dideli ženklai gali būti nuplėšti nuo jų švartavimosi vietų ir tapti skeveldromis neatsargiam uraganui.

Sukimo virpesiai gali atsirasti esant tam tikroms rezonansinėms veleno geometrijoms arba esant dideliam sukimosi greičiui, didėjančiam virš tam tikros ribinės vertės. Šiuo metu sukimasis apie veleno ašį tampa dinamiškai nestabilus ir atsiranda žalingų vibracijų. Šios atsitiktinės vibracijos, prieštaraujančios normaliam nuolatiniam veleno judėjimui, atveria metalo įtrūkimus ir yra pagrindinė besisukančių dalių gedimo priežastis.

Jei dalis plono besisukančio komponento, pavyzdžiui, turbinos mentė, katastrofiškai sugenda dėl įtrūkimo, tai gali sukelti didesnį disbalansą, kuris gali sunaikinti visas energijos sistemas. Sunku atsižvelgti į sukimo vibraciją, nes bandymo metu sudėtinga taikyti periodines sukimo apkrovas. Šiandien velenai yra sukurti naudojant analitinius įrankius, kad būtų optimizuotas velenų ilgis ir skersmuo, kad būtų sumažinta sukimo vibracija.