فهم الدوار في الآلات الدوارة

التعريف: ما هو الدوار؟

A الدوار هو التجميع الدوار الرئيسي داخل أي آلة. يتكون عادةً من عمود مركزي تُركَّب عليه مكونات أخرى، مثل المكرهات، والشفرات، والمغناطيسات، أو المُحَرِّكات. يُدعَّم هذا التجميع بأكمله بمحامل، وهو مصمم لنقل عزم الدوران وأداء الشغل. تُعرف دراسة سلوك الدوار أثناء دورانه، بما في ذلك اهتزازاته وانحرافاته، باسم ديناميكيات الدوار، وهو مجال مهم في الهندسة الميكانيكية.

التصنيف الأساسي: الدوارات الصلبة مقابل الدوارات المرنة

أهم تمييز في ديناميكيات الدوار هو ما إذا كان الدوار يتصرف كجسم "صلب" أو "مرن". لا يعتمد هذا التصنيف على خصائص المادة، بل على العلاقة بين سرعة تشغيل الآلة وقوة دوران الدوار. السرعات الحرجة (تردداتها الطبيعية للانحناء).

الدوارات الصلبة

يعتبر الدوار جامد إذا كانت سرعة تشغيله أقل بكثير من سرعته الحرجة الأولى للانحناء (عادةً أقل من 70% من السرعة الحرجة الأولى). عند هذه السرعات، لا يتعرض العمود لأي انحناء أو انثناء ملحوظ بسبب القوى الديناميكية. يمكن افتراض أن الدوار بأكمله يدور ككتلة واحدة صلبة.

• صفات: تميل إلى أن تكون أقصر، وأكثر سمكًا، وتعمل بسرعات أقل.
• Balancing: يمكن تصحيحها بالكامل باستخدام موازنة ديناميكية ثنائية المستوى وفقًا لمبادئ ميكانيكا الجسم الصلب.
• أمثلة: معظم المحركات الكهربائية القياسية، والمراوح منخفضة السرعة، وعجلات الطحن، والعديد من مراوح المضخات.

دوارات مرنة

يعتبر الدوار مرن إذا صُمم ليعمل بسرعة قريبة من سرعة انحناء حرجة واحدة أو أكثر، أو مساوية لها، أو أعلى منها. مع اقتراب الدوار من السرعة الحرجة، يبدأ العمود بالانحراف والانحناء بشكل ملحوظ. يُعرف شكل هذا الانحناء بـ"شكل الوضع".

• صفات: تميل إلى أن تكون طويلة ونحيلة وتعمل بسرعات عالية.
• Balancing: موازنة المستويين غير كافية. تتطلب الدوارات المرنة تقنيات موازنة أكثر تطورًا ومتعددة المستويات، تأخذ في الاعتبار انحناء العمود. قد يشمل ذلك "موازنة النمط" (موازنة كل شكل نمط على حدة) أو موازنة معامل التأثير متعدد السرعات.
• أمثلة: توربينات بخارية وغازية كبيرة، وضواغط عالية السرعة، وأعمدة دفع طويلة، ودوارات المولدات.

يعد تصميم وتحليل الدوارات المرنة أكثر تعقيدًا بكثير، حيث يتغير سلوكها الديناميكي مع السرعة.

المكونات المشتركة لتجميع الدوار

الدوار ليس مجرد عمود. يتضمن تركيبه النموذجي ما يلي:

• رمح: المكون المركزي الذي ينقل عزم الدوران.
• المكرهات أو الشفرات أو الريش: المكونات التي تقوم بعمل على السوائل (في المضخات والمراوح والتوربينات).
• المحرك/اللفات: الجزء الدوار من المحرك أو المولد الكهربائي.
• المجلات: الأقسام المصقولة للغاية من العمود والتي تقع داخل المحامل.
• الوصلات: المحاور المستخدمة لتوصيل الدوار بجهاز آخر.
• طوق الدفع: المكونات التي تمتص أي قوى محورية.
• حلقات التوازن أو المستويات: المواقع المخصصة حيث يتم إضافة أوزان التصحيح أثناء الموازنة.

المشاكل الشائعة المرتبطة بالدوارات

يتم استخدام تحليل الاهتزاز للكشف عن مجموعة واسعة من المشاكل التي تنشأ مع مجموعة الدوار:

• عدم التوازن: المشكلة الأكثر شيوعًا، الناجمة عن توزيع الكتلة غير المتساوي.
• العمود المنحني: انحناءة أو قوس مادي في العمود.
• شق العمود: شق تعب متطور يمكن أن يؤدي إلى فشل كارثي.
• عدم المحاذاة: على الرغم من وجود مشكلة بين الدوارات، إلا أنها تسبب ضغوطًا عالية داخل مجموعة الدوار.
• احتكاك الدوار والثابت: الاتصال بين الأجزاء الدوارة والثابتة للآلة.
• الارتخاء: ملاءمة فضفاضة للمكون (مثل الدافع) على العمود.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي