فهم الدوار المرن

التعريف: ما هو الدوار المرن؟

A دوار مرن هو دوار يتشوه أو ينحني بسبب قوى الطرد المركزي عند التشغيل عند أو بالقرب من السرعات الحرجة. على عكس دوار صلبيمكن موازنة الدوار المرن بسرعة منخفضة، ويبقى متوازنًا طوال نطاق سرعة تشغيله، إلا أن توزيع عدم التوازن فيه يتغير بتغير شكله مع السرعة. هذا يعني أن موازنة الدوار المرن عملية أكثر تعقيدًا بكثير.

كقاعدة عامة، يعتبر الدوار مرنًا إذا كانت أقصى سرعة خدمة له هي 70% أو أكثر من سرعتها الحرجة الأولى للانحناء.

لماذا تتصرف الدوارات المرنة بشكل مختلف؟

إن مفتاح فهم الدوار المرن هو مفهوم السرعات الحرجة and أشكال الوضع.

• السرعة الحرجة: هذه سرعة دوران تُطابق أحد الترددات الطبيعية للدوار. عند هذه السرعة، يتعرض الدوار للرنين، ويتضخم أي خلل طفيف فيه بشكل كبير، مما يؤدي إلى انحناء الدوار.
• شكل الوضع: هذا هو الشكل المميز الذي ينحني إليه الدوار عند مروره بسرعة حرجة محددة. السرعة الحرجة الأولى لها شكل موجة جيبية بسيطة نصفية، والثانية لها شكل موجة جيبية كاملة (مع عقدة في المنتصف)، وهكذا.

عندما يدور دوار مرن لأعلى، ينزاح موقع "النقطة الثقيلة" (مركز الكتلة) بسبب هذا الانحناء. قد يكون اختلال التوازن الموجود عند السرعة المنخفضة في موقع فعال مختلف تمامًا عند السرعة العالية. لذلك، لن يكون الموازنة البسيطة ثنائية المستوى المُجراة بسرعة منخفضة كافية لضمان سلاسة التشغيل عند سرعة الخدمة أو أثناء المرور عبر السرعات الحرجة.

موازنة الدوارات المرنة

إن موازنة الدوارات المرنة هي مهمة متخصصة تتطلب تقنيات ومعدات متقدمة، كما هو موضح في المعايير مثل ISO 21940-12الهدف ليس فقط موازنة الدوار لسرعة واحدة، بل أيضًا ضمان تشغيله بسلاسة عبر نطاق تشغيله بالكامل، بما في ذلك المرور عبر سرعاته الحرجة.

تتضمن التقنيات الشائعة ما يلي:

• موازنة الأنماط: هذه تقنية فعّالة، حيث يُعامل كل وضع انحناء كمشكلة اختلال توازن منفصلة. تُوزّع أوزان التصحيح بشكل استراتيجي في مستويات متعددة على طول الدوار لمقاومة القوى الناتجة عن شكل كل وضع بشكل دقيق. على سبيل المثال، لتصحيح الوضع الأول، تُوضع الأوزان في مركز الدوار حيث يكون الانحناء أكبر. أما لتصحيح الوضع الثاني، فتُوضع الأوزان على جانبي العقدة المركزية.
• طريقة معامل التأثير (متعدد السرعات ومتعدد المستويات): يتضمن ذلك تشغيل الدوار بسرعات مختلفة (بما في ذلك السرعات القريبة من السرعات الحرجة) واستخدام أوزان تجريبية في مستويات تصحيح متعددة. تُستخدم البيانات لبناء مصفوفة معقدة من معاملات التأثير التي تصف استجابة الدوار. ثم يقوم الحاسوب بحل هذه المصفوفة لتحديد المجموعة المثلى من أوزان التصحيح لعدة مستويات في وقت واحد.

تتطلب هذه العملية عادةً آلة موازنة عالية السرعة يمكنها تشغيل الدوار بأمان من خلال سرعاتها الحرجة وبرامج متطورة لإجراء الحسابات اللازمة.

أمثلة على الدوارات المرنة

تعتبر الدوارات المرنة شائعة في الآلات عالية الأداء، بما في ذلك:

• مولدات توربينية بخارية وغازية كبيرة
• ضواغط توربينية عالية السرعة
• أعمدة وبكرات طويلة ونحيلة في آلات الورق
• مغازل أدوات الآلات عالية السرعة

← العودة إلى الفهرس الرئيسي