Overmatige vibratie op roterende apparatuur zoals pompen, tandwielkasten, turbines en compressoren zijn een duidelijk teken dat de apparatuur niet goed functioneert. Apparatuur die overmatige vibratie vertoont, haalt hoogstwaarschijnlijk niet de verwachte levensduur en kan de bron zijn van ongeplande uitvaltijd of gevaarlijke situaties. Daarom is het belangrijk om de hoofdoorzaak van vibratie te vinden door de trillingssignalen te meten en te analyseren. Veel voorkomende oorzaken van vibratie worden hieronder besproken.
Problemen met uitlijnen
Wanneer twee of meer roterende machines met elkaar verbonden zijn, is de juiste uitlijning van cruciaal belang.
Typische uitlijnfouten zijn:
- Parallelle uitlijnfout:
De hartlijnen van de assen zijn evenwijdig, maar liggen niet op één lijn. Dit kan zowel horizontaal als verticaal zijn. Parallelle scheefstand wordt ook wel offset scheefstand genoemd. - Hoekafwijking:
De assen ontmoeten elkaar op een punt, maar zijn niet evenwijdig. Dit kan zowel op de horizontale als verticale as zijn. Hoekafwijkingen worden ook wel spleetafwijkingen genoemd. - Gecombineerde parallelle-hoekscheefstand:
Een combinatie van zowel parallelle als hoekige scheefstand. Gecombineerde evenwijdige-hoekige uitlijning is de meest voorkomende uitlijningsfout.
Onbalans
Wanneer het zwaartepunt van een roterend object niet precies in de middellijn ligt, veroorzaakt dit onbalans van de machine, wat leidt tot vibratie. Wanneer een machine uit balans is, kan dit schade veroorzaken aan de machine zelf, de fundering, leidingen, enz. Er zijn drie soorten onbalans: statische onbalans, gekoppelde onbalans en dynamische onbalans.
Statische onbalans
Statische onbalans is wanneer de zwaartepuntas (traagheidsas) niet op één lijn ligt met het rotatiecentrum (ashartlijn) en de zware plek en het zwaartepunt in hetzelfde vlak liggen. Statische onbalans kan het gevolg zijn van een parallelle verplaatsing van de hoofdmassa-as ten opzichte van de hartlijn van de as en kan worden veroorzaakt door een niet-symmetrische massaverdeling of vervorming. In theorie kan statische onbalans gedetecteerd worden door het object met een rotatiepunt aan elk uiteinde te plaatsen. Wanneer er statische onbalans is en de wrijving nul is, zal de zwaartekracht de zware kant naar beneden draaien.
Gekoppelde onbalans
Gekoppelde onbalans treedt op wanneer een roterend voorwerp twee of meer ongebalanceerde massa's in verschillende vlakken heeft, die elkaar in ruststand evenaren. De hoofdmassa-as is niet langer evenwijdig aan het zwaartepunt, maar kruist de zwaartepuntas. Wanneer het systeem begint te roteren, worden deze massa's beïnvloed door middelpuntvliedende krachten, wat resulteert in vibratie.
Dynamische onbalans
Dynamische onbalans is het meest voorkomende type onbalans en het resultaat van statische en gekoppelde onbalans. De hoofdmassa-as is verplaatst en niet evenwijdig aan de hartlijn van de as.
Resonantie
Elke machine heeft een of meer resonantiefrequenties (natuurlijke frequentie). Wanneer een rotatiefrequentie samenvalt met de resonantiefrequentie van de machine, treedt resonantie op. Resonantie kan grote gevolgen hebben.
Losse onderdelen
Losse lagers, losse bouten en corrosie kunnen ervoor zorgen dat de machine overmatig trilt. Door de mechanische krachten in de machine kunnen losse onderdelen snel schade veroorzaken.
Dynamische onbalans is de meest voorkomende vorm van onbalans en het resultaat van statische en gekoppelde onbalans. De hoofdmassa-as is verplaatst en niet evenwijdig aan de hartlijn van de as.
Lagerschade
In roterende machines komen we twee hoofdtypen lagers tegen: rollagers en glijlagers.
Een rollager kan op verschillende manieren beschadigd raken, elk met zijn eigen trillingsvingerafdruk:
- Beschadiging van de binnenring
- Beschadiging van de buitenring
- Schade aan de kooi
- Schade aan walselementen (bijv. cilinders, kegels en naalden)
Elk onderdeel van een rollager heeft zijn eigen frequentie. Door deze frequenties te berekenen, kan met behulp van trillingsanalyse worden bepaald of de vibratie het gevolg zijn van lagerschade.
In tegenstelling tot rollagers maken glijlagers geen gebruik van een rollend element, maar van een vloeistoffilm (olie) om de wrijving te verminderen. Vibratie kunnen worden veroorzaakt door onnauwkeurigheden in de vloeistoffilm; als er geen stabiele oliefilm kan worden gevormd, kan deze breken, wat resulteert in een oliezweep of oliewerveling. Bovendien is dit type lager gevoeliger voor externe invloeden op de positie van de as, omdat de positie in het lager niet vastligt.
Beschadigde of versleten tandwielen
Vibratie in tandwielkasten worden vaak veroorzaakt door beschadigde of versleten tandwieltanden. Als de tandwieltand een beschadigde tand heeft, kan de kracht niet worden overgebracht zoals bij de andere tandwieltanden. Als een tand kapot is, kan er op dit punt van de cyclus minder kracht worden overgebracht. Hierdoor ontstaan vibratie.
