ما هو نطاق المحمل في ديناميكيات الدوارات؟ • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، والمراوح، والهوامش، والمثاقب في الحصادات، والأعمدة، وأجهزة الطرد المركزي، والتوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى. ما هو نطاق المحمل في ديناميكيات الدوارات؟ • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، والمراوح، والهوامش، والمثاقب في الحصادات، والأعمدة، وأجهزة الطرد المركزي، والتوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى.

ما هو مدى المحمل في ديناميكيات الدوار؟

نُشر بواسطة admin على

فهم مدى المحمل في ديناميكيات الدوار

التعريف: ما هو مدى التحمل؟

مدى المحمل (وتسمى أيضًا تباعد المحمل أو امتداد الدعم) هي المسافة من المركز إلى المركز بين محملي الدعم الرئيسيين الدوار. هذه المعلمة الهندسية هي واحدة من أهم العوامل في ديناميكيات الدوار لأنه يؤثر بشكل مباشر على صلابة انحناء العمود، مما يحدد بدوره السرعات الحرجة, ، أقصى الانحرافات، وأحمال التحمل، والسلوك الديناميكي العام للدوار.

عند استخدام قطر عمود ومادة مُحددة، تُقلل زيادة امتداد المحمل من الصلابة (يصبح العمود أكثر مرونة) وتُخفض السرعات الحرجة، بينما يُزيد تقليل الامتداد من الصلابة ويرفع السرعات الحرجة. هذه العلاقة تجعل امتداد المحمل معيارًا تصميميًا رئيسيًا في الآلات الدوارة.

التأثير على صلابة الدوار

علاقة ميكانيكا الشعاع

يعمل العمود الموجود بين المحامل كشعاع، وتتبع صلابته معادلة الشعاع الأساسية:

  • الانحراف ∝ L³ / (E × I)
  • حيث L = امتداد المحمل (الطول)
  • E = معامل مرونة المادة
  • I = عزم القصور الذاتي للعمود (متناسب مع القطر⁴)
  • رؤية نقدية: يزداد الانحراف (وبالتالي المرونة) مع مكعب الامتداد

التداعيات العملية

  • يؤدي مضاعفة امتداد المحمل إلى زيادة الانحراف بمقدار 8× (2³ = 8)
  • يؤدي تقليل الامتداد بمقدار 25% إلى تقليل الانحراف بمقدار 58% تقريبًا
  • يمكن أن يكون للتغييرات الصغيرة في موقع المحمل تأثيرات كبيرة على الصلابة
  • يعتبر الامتداد أكثر تأثيرًا من قطر العمود بالنسبة للدوارات الطويلة

التأثير على السرعات الحرجة

العلاقة الأساسية

بالنسبة للدوار البسيط (عمود موحد، كتلة مركزة في المركز)، فإن أول التردد الطبيعي تقريبا:

  • f ∝ √(k/m) حيث k = صلابة العمود، m = كتلة الدوار
  • نظرًا لأن الصلابة ∝ 1/L³، إذن f ∝ 1/L^(3/2)
  • القاعدة العملية: السرعة الحرجة الأولى تتناسب عكسيا مع مدى المحمل للقوة 1.5

تأثيرات التصميم

  • فترة أقصر: سرعات حرجة أعلى، دوار أكثر صلابة، أفضل للتشغيل بسرعات عالية
  • فترة أطول: سرعات حرجة أقل، دوار أكثر مرونة، يمكن أن يعمل كدوار مرن
  • تحسين: التوازن بين إمكانية الوصول (كلما كانت الامتدادات أطول كان ذلك أفضل) والصلابة (كلما كانت الامتدادات أقصر كان ذلك أفضل)

مثال حسابي

خذ بعين الاعتبار دوار المحرك بسرعة حرجة أولى تبلغ 3000 دورة في الدقيقة عند مدى تحمل يبلغ 500 مم:

  • إذا تم زيادة مدى المحمل إلى 600 مم (زيادة 20%):
  • تنخفض السرعة الحرجة إلى 3000 / (600/500)^1.5 ≈ 2600 دورة في الدقيقة
  • قد يؤدي هذا الانخفاض في السرعة الحرجة بمقدار 13% إلى تقريبه من سرعة التشغيل

اعتبارات التصميم

اختيار مدى المحمل

يجب على المهندسين موازنة عدة عوامل عند تحديد موضع المحامل:

القيود الميكانيكية

  • أبعاد هيكل الآلة والغلاف
  • مواقع مكونات الدوار (المروحات، الوصلات، وما إلى ذلك)
  • الوصول للصيانة والتجميع
  • متطلبات الاقتران والقيادة

متطلبات ديناميكية الدوار

  • فصل السرعة الحرجة: وضع المحامل لوضع السرعات الحرجة ±20-30% من سرعة التشغيل
  • صلب مقابل مرن: يحافظ الامتداد الأقصر على ثبات الدوار؛ وقد يتطلب الامتداد الأطول تشغيل الدوار المرن
  • حدود الانحراف: تأكد من أن الانحراف الأقصى لا يسبب احتكاكًا أو تلفًا للختم
  • تحمل الأحمال: تقلل المسافات الأطول من أحمال التحمل لوزن الدوار المحدد

التصنيع والتجميع

  • توفر المسافات الأطول مزيدًا من الوصول لتحقيق التوازن والتجميع
  • محاذاة المحمل أسهل مع الامتداد المرئي
  • فترات أقصر وأكثر إحكاما وتتطلب مواد إطار أقل

التأثير على الأحمال الحاملة

توزيع الحمل

يؤثر امتداد المحمل على كيفية توزيع وزن الدوار والقوى على المحامل:

  • فترة أطول: أحمال تحمل أقل لنفس وزن الدوار (ذراع رافعة أطول)
  • فترة أقصر: أحمال تحمل أعلى ولكن توزيع أكثر توازناً
  • الأحمال المعلقة: تأثير المكونات البارزة تم تضخيمه بمدى أطول

الأحمال الديناميكية الناتجة عن عدم التوازن

  • الأحمال المحملّة الديناميكية من عدم التوازن تعتمد على الانحراف
  • يسمح الامتداد الأطول بمزيد من الانحراف، ويمكن أن يقلل من الأحمال الحاملة
  • ولكنه يزيد أيضًا من سعة الاهتزاز
  • التوازن بين عمر المحمل ومستويات الاهتزاز

العلاقة مع قطر العمود

يجب أن يؤخذ امتداد المحمل في الاعتبار مع قطر العمود:

نسبة الامتداد إلى القطر (L/D)

  • ل/د < 5: سلوك الدوار الصلب جدًا والصلب هو سلوك نموذجي
  • 5 < ل/د < 20: مرونة معتدلة، معظم الآلات الصناعية
  • L/D > 20: مرونة عالية، اعتبارات الدوار المرن ضرورية

استراتيجية التحسين

  • مدى ثابت: زيادة القطر لرفع السرعات الحرجة
  • القطر الثابت: تقليل المدى لرفع السرعات الحرجة
  • التحسين المشترك: قم بتعديل كليهما لتلبية متطلبات السرعة والانحراف الحرجة
  • الحدود العملية: غالبًا ما تعمل قيود المساحة على إصلاح معلمة واحدة

تكوينات متعددة للمحامل

دعامة قياسية ذات محملين

  • التكوين الأكثر شيوعًا
  • يحدد نطاق المحمل الواحد النظام
  • تحليل وتصميم بسيط

أنظمة متعددة المحامل

تحتوي الدوارات التي تحتوي على أكثر من محملين على امتدادات متعددة:

  • ثلاثة محامل: فترتان (على سبيل المثال، محرك مع محمل مركزي)
  • أربعة أو أكثر: فترات متعددة، تحليل معقد مطلوب
  • المدى الفعال: لتحليل الاهتزاز، قد تكون هناك حاجة لتحديد المدى الفعال لكل وضع
  • الديناميكيات المقترنة: تتفاعل المسافات، مما يؤثر على سلوك النظام العام

القياس والتحقق

التحقق من البناء كما هو

  • قياس مدى المحمل الفعلي أثناء التثبيت
  • التحقق من تطابق مواصفات التصميم (عادةً ما تكون التفاوتات ±5 مم)
  • توثيق الأبعاد كما تم بناؤها لحسابات ديناميكية الدوار
  • التحقق من محاذاة خطوط مركز المحمل

تأثير اختلافات التثبيت

  • تؤثر أخطاء موضع المحمل على السرعات الحرجة المتوقعة
  • عدم المحاذاة يخلق أحمال إضافية
  • يمكن أن يتغير مدى فعالية استقرار الأساس بمرور الوقت
  • قد يؤدي النمو الحراري إلى تغيير المدى الفعال عند درجة حرارة التشغيل

التعديل والتحديثات

متى يتم تعديل امتداد المحمل

يؤخذ تغيير موضع المحمل في الاعتبار عندما:

  • التشغيل بالقرب من السرعة الحرجة (تحريك المحمل لتغيير السرعة الحرجة)
  • انحراف مفرط للعمود يسبب احتكاكًا أو مشاكل في الختم
  • تحمل الأحمال عالية جدًا أو غير موزعة بالتساوي
  • التحويل من تشغيل الدوار الصلب إلى الدوار المرن (أو العكس)

تحديات تعديل الامتداد

  • التغييرات الهيكلية: قد يتطلب تعديلات على الإطار أو الهيكل
  • تأثير المحاذاة: تؤثر مواضع المحامل المتغيرة على المحاذاة مع المعدات المحركة
  • يكلف: يجب تبرير تكاليف التعديل الكبيرة بالفوائد
  • مطلوب التحقق: الاختبارات اللازمة لتأكيد التحسينات

يُعدّ امتداد المحمل معيارًا هندسيًا أساسيًا يؤثر بشكل كبير على السلوك الديناميكي للدوار. يُعدّ الاختيار الصحيح أثناء التصميم والتحقق الدقيق أثناء التركيب أمرًا أساسيًا لتحقيق فصل السرعة الحرجة المطلوب، ومستويات الاهتزاز المقبولة، والتشغيل الموثوق طويل الأمد للآلات الدوارة.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

فئات:
واتساب