Rotor Dinamikasında Kritik Sürət İzah edildi

Tərif: Kritik Sürət nədir?

A kritik sürət rotorun təbii vibrasiya tezliyinə uyğun gələn fırlanma sürətidir. Maşın kritik sürətlərdən birində və ya ona yaxın işlədikdə, fenomen rezonans baş verir. Bu, rotor vibrasiyasının dramatik və tez-tez təhlükəli gücləndirilməsinə səbəb olur, çünki hətta kiçik miqdarda qalıq balanssızlıq böyük mərkəzdənqaçma qüvvələri yarada bilər. Hər bir rotor sistemi onun müxtəlif vibrasiya rejimlərinə (məsələn, birinci əyilmə rejimi, ikinci əyilmə rejimi və s.) uyğun gələn çoxsaylı kritik sürətlərə malikdir.

Kritik sürət niyə bu qədər vacibdir?

Kritik sürətləri başa düşmək və idarə etmək fırlanan maşınların dizaynı və təhlilinin ən fundamental aspektlərindən biridir. Maşını kritik sürətlə, hətta qısa müddət ərzində idarə etmək fəlakətli ola bilər. Nəticələrə aşağıdakılar daxildir:

• Həddindən artıq vibrasiya: Sistemin amortizasiyasından asılı olaraq amplitüdlər 10, 20 və ya daha çox dəfə arta bilər.
• Komponent çatışmazlığı: Yüksək vibrasiya və şaftın əyilməsi rulmanların sıradan çıxmasına, möhürlərin zədələnməsinə və fırlanan və sabit hissələr arasında sürtünmələrə səbəb ola bilər.
• Fəlakətli mil nasazlığı: Ağır hallarda, əyilmə gərginliyi materialın yorğunluq həddini aşa bilər, bu da şaftın çatlamasına və ya qırılmasına səbəb olur.
• Təhlükəsizlik Təhlükələri: Maşının yüksək sürətlə işləməməsi işçilər və ətrafdakı avadanlıqlar üçün əhəmiyyətli risk yaradır.

Bu səbəblərə görə, maşın həmişə “ayırma marjası” ilə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, yəni onun normal işləmə sürəti qəsdən istənilən kritik sürətdən təhlükəsiz məsafədə saxlanılır.

Sərt və Çevik Rotorlar

Kritik sürət anlayışı "sərt" rotoru "çevik" rotordan fərqləndirən şeydir:

• Sərt Rotor: İlk kritik sürətindən *aşağıda* işləyən rotor. Onun şaftı əməliyyat zamanı əhəmiyyətli əyilmələrə məruz qalmır. Bunlar adətən daha yavaş, daha qalın rotorlardır.
• Çevik Rotor: Birinci (bəzən ikinci və ya üçüncü) kritik sürətindən *yuxarıda* işləmək üçün nəzərdə tutulmuş rotor. Başlama və söndürmə zamanı kritik sürətlərdən keçərkən onun şaftı əyiləcək və əyiləcək. Turbinlərdə və kompressorlarda olanlar kimi yüksək sürətli, nazik rotorlar çevik rotorlardır.

Maşın Əməliyyatında Kritik Sürətlərin İdarə Edilməsi

İlk kritik sürətindən aşağı qalan yüksək sürətli maşının dizaynı çox vaxt praktiki olmadığı üçün mühəndislər onları idarə etmək üçün bir neçə strategiyadan istifadə edirlər:

1. Ayrılma marjası

Ən ümumi strategiya maşının davamlı işləmə sürətinin kritik sürətə çox yaxın olmamasıdır. Tipik bir ayırma marjası ±20-30%-dir. Məsələn, kritik sürət 3000 rpm-də olarsa, maşın 2400 RPM ilə 3600 RPM arasında davamlı olaraq idarə edilməməlidir.

2. Sürətli Sürətlənmə/Yavaşlama

Kritik sürətlərdən keçməli olan çevik rotorlar üçün işə salma və dayandırma prosedurları kritik sürət diapazonlarında mümkün qədər tez hərəkət etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Kritik sürətdə dayanma vibrasiya amplitüdlərinin təhlükəli səviyyələrə çatmasına imkan verir. Sürətli keçid bu gücləndirmənin baş vermə müddətini minimuma endirir.

3. Damping

Söndürmə vibrasiya enerjisinin yayılmasıdır və rezonansda pik amplitüdü məhdudlaşdıran budur. Yastıqlar, xüsusən də maye filmli rulmanlar rotor sistemlərində sönümlənmənin əsas mənbəyidir. Mühəndislər rulman dizaynını optimallaşdırmaqla kritik sürətdə vibrasiya pikini təhlükəsiz və idarə oluna bilən səviyyəyə qədər idarə edə bilərlər.

4. Dəqiq balanslaşdırma

Kritik sürətlə vibrasiya balanssızlığa gücləndirilmiş cavabdır. Rotor nə qədər yaxşı balanslaşdırılsa, məcburetmə funksiyası bir o qədər kiçik olacaq və buna görə də kritik sürətdən keçərkən pik vibrasiya bir o qədər aşağı olacaq. Çevik rotorlar üçün xüsusi çox müstəvili balanslaşdırma üsulları tələb olunur.

Kritik sürətlər necə müəyyən edilir?

Kritik sürətlər bir neçə üsulla müəyyən edilir:

• Rotor Dinamik Analizi (RDA): Kompüter modelləri (tez-tez Sonlu Elementlərin Analizindən istifadə edir) dizayn mərhələsində rotorun kritik sürətlərini və rejim formalarını proqnozlaşdırmaq üçün yaradılır.
• Qaçış/Sahil-Aşağı Testləri: Ən çox yayılmış eksperimental üsul. Vibrasiya amplitudası və fazası maşın işə düşən və ya sönən kimi sürətə qarşı qurulur. Kritik sürət xarakterik 180 dərəcə faza sürüşməsi ilə müşayiət olunan amplituda fərqli bir zirvə ilə müəyyən edilir. Bu testlər kimi diaqnostik planlar yaradır Bode Süjeti and Şəlalə Süjeti.
• Zərbə Testi (Təpər Testi): Rotor istirahətdə olarkən alətli çəkiclə vurmaq onun kritik sürətlərə uyğun olan təbii tezliklərini həyəcanlandıra bilər.

← Əsas İndeksə qayıt