Rotor dinamikasında rejim formalarının anlaşılması

Portativ balanslaşdırıcı, vibrasiya analizatoru

Cihazlar

Portativ balanslaşdırıcı və vibrasiya analizatoru Balanset-1A

Hissələr

Dinamik balanslaşdırıcı “Balanset-1A” OEM

Tərif: Mode Forması nədir?

A rejim forması (həmçinin vibrasiya rejimi və ya təbii rejim adlanır) deformasiyanın xarakterik məkan nümunəsidir ki, a rotor sistem onun birində titrəyərkən qəbul edir təbii tezliklər. Sistem müəyyən bir rezonans tezliyində sərbəst tərpəndiyi zaman rotorun hər bir nöqtəsində hərəkətin nisbi amplitudasını və fazasını təsvir edir.

Hər bir rejim forması xüsusi təbii tezlik ilə əlaqələndirilir və onlar birlikdə sistemin dinamik davranışının tam təsvirini təşkil edirlər. Rejim formalarını başa düşmək əsasdır rotor dinamikası, onlar harada müəyyənləşdirirlər kritik sürətlər baş verməsi və rotorun müxtəlif həyəcanverici qüvvələrə necə cavab verəcəyi.

Rejim formalarının vizual təsviri

Rejim formaları rotor şaftının əyilmə əyriləri kimi göstərilə bilər:

Birinci rejim (Əsas rejim)

Forma: Sadə qövs və ya yay, tək donqarlı atlama ipi kimi
Node Points: Sıfır (val, təxmini qovşaq rolunu oynayan rulmanlarda dəstəklənir)
Maksimum əyilmə: Tipik olaraq rulmanlar arasında orta məsafəyə yaxındır
Tezlik: Sistemin ən aşağı təbii tezliyi
Kritik Sürət: Birinci kritik sürət bu rejimə uyğundur

İkinci rejim

Forma: Ortada bir düyün nöqtəsi olan S-əyri
Node Points: Şaftın əyilməsinin sıfır olduğu bir daxili düyün
Maksimum əyilmə: İki yer, düyünün hər tərəfində bir
Tezlik: Birinci rejimdən yüksək, adətən birinci rejim tezliyindən 3-5 dəfə yüksəkdir
Kritik Sürət: İkinci kritik sürət

Üçüncü rejim və daha yüksək

Forma: Getdikcə mürəkkəb dalğa nümunələri
Node Points: Üçüncü rejim üçün iki, dördüncü rejim üçün üç və s.
Tezlik: Tədricən daha yüksək tezliklər
Praktik əhəmiyyəti: Adətən yalnız çox yüksək sürətli və ya çox çevik rotorlar üçün uyğundur

Rejim Formalarının Əsas Xüsusiyyətləri

Ortoqonallıq

Müxtəlif rejim formaları riyazi olaraq bir-birinə ortoqonaldır, yəni müstəqildirlər. Bir modal tezlikdə enerji girişi digər rejimləri həyəcanlandırmır (ideal xətti sistemlərdə).

Normallaşma

Rejim formaları adətən normallaşdırılır, yəni müqayisə məqsədləri üçün maksimum əyilmə istinad dəyərinə (çox vaxt 1.0) miqyaslanır. Faktiki əyilmə miqyası məcburi amplitudadan və asılıdır amortizasiya.

Node Points

Düyünlər bu rejimdə vibrasiya zamanı əyilmənin sıfır olaraq qaldığı val boyunca yerlərdir. Daxili qovşaqların sayı bərabərdir (rejim nömrəsi - 1):

Birinci rejim: 0 daxili qovşaq
İkinci rejim: 1 daxili qovşaq
Üçüncü rejim: 2 daxili qovşaq

Antinod nöqtələri

Antinodlar rejim şəklində maksimum əyilmə yerləridir. Bunlar rezonans vibrasiyası zamanı ən böyük gərginlik və potensial uğursuzluq nöqtələridir.

Rotor dinamikasında əhəmiyyəti

Kritik Sürət Proqnozu

Hər bir rejim forması a-a uyğundur kritik sürət:

Rotorun işləmə sürəti təbii tezlikə uyğunlaşdıqda, bu rejim forması həyəcanlanır
Rotor rejimin formasına uyğun olaraq əyilir
Balanssızlıq qüvvələr antinod yerləri ilə uyğunlaşdıqda maksimum vibrasiyaya səbəb olur

Balanslaşdırma strategiyası

Rejim formaları bələdçisi balanslaşdırma prosedurlar:

Sərt Rotorlar: Birinci kritik sürətdən aşağı işləmə; sadə iki müstəvi balanslaşdırma kifayətdir
Çevik Rotorlar: Birinci kritikdən yuxarı işləmə; tələb edə bilər modal balanslaşdırma xüsusi rejim formalarını hədəfləyir
Düzəliş müstəvisinin yeri: Antinod yerlərində yerləşdirildikdə ən təsirli olur
Düyün Yerləri: Düyünlərdə düzəliş çəkilərinin əlavə edilməsi bu rejimə minimal təsir göstərir

Uğursuzluğun təhlili

Rejim formaları uğursuzluq nümunələrini izah edir:

Yorğunluq çatları adətən antinod yerlərində görünür (maksimum əyilmə gərginliyi)
Rulmanların nasazlığı yüksək əyilmə yerlərində daha çox olur
Milin əyilməsinin rotorun sabit hissələrə yaxınlaşdığı yerlərdə sürtünmə baş verir

Rejim formalarının müəyyən edilməsi

Analitik üsullar

1. Sonlu Elementlərin Təhlili (FEA)

Ən çox yayılmış müasir yanaşma
Rotor kütlə, sərtlik və ətalət xassələri olan şüa elementləri seriyası kimi modelləşdirilmişdir
Xüsusi dəyər analizi təbii tezlikləri və müvafiq rejim formalarını hesablayır
Mürəkkəb həndəsəni, material xüsusiyyətlərini, daşıyıcı xüsusiyyətlərini hesablaya bilər

2. Transfer Matrisi Metod

Klassik analitik texnika
Rotor məlum xassələri olan stansiyalara bölünür
Transfer matrisləri şaft boyunca əyilmə və qüvvələri yayır
Nisbətən sadə şaft konfiqurasiyaları üçün effektivdir

3. Davamlı şüa nəzəriyyəsi

Uniform vallar üçün analitik həllər mövcuddur
Sadə hallar üçün qapalı formalı ifadələr təqdim edir
Təhsil məqsədləri və ilkin dizayn üçün faydalıdır

Eksperimental üsullar

1. Modal Test (Təsir Sınaqı)

Bir neçə yerdə alətli çəkiclə şaftı vurun
Əksər nöqtələrdə akselerometrlərlə cavabı ölçün
Tezliyə cavab funksiyaları təbii tezlikləri aşkar edir
Nisbi cavab amplitüdləri və fazalarından çıxarılan rejim forması

2. Əməliyyat əyilmə formasının (ODS) ölçülməsi

Əməliyyat zamanı bir çox yerdə vibrasiyanı ölçün
Kritik sürətlərdə ODS rejim formasına yaxınlaşır
Yerində rotorla edilə bilər
Çoxlu sensorlar və ya fırlanan sensor texnikası tələb olunur

3. Proximity Probe Massivləri

Çoxlu eksenel yerlərdə təmassız sensorlar
Şaftın əyilməsini birbaşa ölçün
Başlanğıc/sahil zamanı əyilmə nümunəsi rejim formalarını ortaya qoyur
Maşınları idarə etmək üçün ən dəqiq eksperimental üsul

Rejimin Formasının Dəyişiklikləri və Təsirləri

Rulmanların Sərtlik Təsirləri

Sərt rulmanlar: Rulman yerlərində qovşaqlar; rejimi daha məhdud formada formalaşdırır
Çevik rulmanlar: Rulman yerlərində əhəmiyyətli hərəkət; rejim formaları daha çox yayılmışdır
Asimmetrik rulmanlar: Üfüqi və şaquli istiqamətlərdə müxtəlif rejim formaları

Sürətdən asılılıq

Fırlanan vallar üçün rejim formaları sürətlə dəyişə bilər:

Giroskopik effektlər: Rejimlərin irəli və geri burulğanlara bölünməsinə səbəb olur
Rulman sərtliyindəki dəyişikliklər: Maye filmli rulmanlar sürətlə sərtləşir
Mərkəzdənqaçma sərtləşməsi: Çox yüksək sürətlərdə mərkəzdənqaçma qüvvələri sərtlik əlavə edir

İrəli və Geri Fırıldaq Rejimləri

Fırlanan sistemlər üçün hər rejim iki formada baş verə bilər:

İrəli fırlanma: Mil orbiti mil fırlanması ilə eyni istiqamətdə fırlanır
Geriyə dönmə: Orbit mil fırlanmasının əksinə fırlanır
Tezliyin bölünməsi: Giroskopik effektlər irəli və geri rejimlərin fərqli tezliklərə malik olmasına səbəb olur

Praktik Tətbiqlər

Dizayn Optimizasiyası

Mühəndislər rejim forma analizindən istifadə edirlər:

Rejim formalarını optimallaşdırmaq üçün rulmanları yerləşdirin (daşıyıcı yerlərdə antinodlardan qaçın)
Kritik sürətləri əməliyyat diapazonundan uzaqlaşdırmaq üçün şaft diametrini ölçün
Modal reaksiyanı müsbət formalaşdırmaq üçün rulman sərtliyini seçin
Təbii tezlikləri dəyişdirmək üçün strateji yerlərdə kütlə əlavə edin və ya çıxarın

Problemlərin aradan qaldırılması

Həddindən artıq vibrasiya baş verdikdə:

İş sürətini rejim formasının təhlilindən proqnozlaşdırılan kritik sürətlərlə müqayisə edin
Rezonans yaxınlığında işlədiyini müəyyənləşdirin
Hansı rejimin həyəcanlandığını müəyyənləşdirin
Problemli rejimi iş sürətindən uzaqlaşdırmaq üçün modifikasiya strategiyasını seçin

Modal balanslaşdırma

Modal balanslaşdırma çevik rotorlar üçün rejim formalarının başa düşülməsini tələb edir:

Hər bir rejim müstəqil olaraq balanslaşdırılmalıdır
Düzəliş çəkiləri rejim forma nümunələrinə uyğun paylanmışdır
Düyünlərdəki çəkilərin bu rejimə heç bir təsiri yoxdur
Antinodlarda yerləşən optimal düzəliş təyyarələri

Vizuallaşdırma və Ünsiyyət

Rejim formaları adətən aşağıdakı kimi təqdim olunur:

Bükülmə əyriləri: Yanal əyilmə ilə eksenel mövqeni göstərən 2D qrafiklər
Animasiya: Salınan mili göstərən dinamik vizuallaşdırma
3D Renderlər: Mürəkkəb həndəsi və ya birləşdirilmiş rejimlər üçün
Rəng Xəritələri: Rəng kodlaşdırması ilə göstərilən əyilmə miqyası
Cədvəl məlumatları: Diskret stansiyalarda əyilmənin ədədi qiymətləri

Birləşdirilmiş və Kompleks Rejim Formaları

Yanal-burrulma muftası

Bəzi sistemlərdə əyilmə (yanal) və burulma (burulma) rejimləri birləşir:

Dairəvi olmayan kəsikli və ya ofset yükləri olan sistemlərdə baş verir
Rejimin formasına həm yanal əyilmə, həm də bucaqlı bükülmə daxildir
Daha mürəkkəb təhlil tələb edir

Birləşdirilmiş əyilmə rejimləri

Asimmetrik sərtliyə malik sistemlərdə:

Üfüqi və şaquli rejimlər cütü
Rejim formaları xətti deyil, eliptik olur
Anizotrop rulmanlar və ya dayaqlar olan sistemlərdə geniş yayılmışdır

Standartlar və Təlimatlar

Bir neçə standart rejim forma analizinə müraciət edir:

API 684: Rejim formasının hesablanması daxil olmaqla rotor dinamikasının təhlili üçün təlimatlar
ISO 21940-11: Çevik rotor balansı kontekstində rejim formalarına istinad edir
VDI 3839: Modal mülahizələrə cavab verən çevik rotor balansı üçün Alman standartı

Kempbell diaqramları ilə əlaqə

Kempbell diaqramları təbii tezlikləri sürətə qarşı göstərin, hər bir əyri rejimi təmsil edir. Hər bir əyri ilə əlaqəli rejim forması müəyyən edir:

Müxtəlif yerlərdə nə qədər güclü balanssızlıq bu rejimi həyəcanlandırır
Maksimum həssaslıq üçün sensorlar harada yerləşdirilməlidir
Hansı növ balanslaşdırma korreksiyası ən təsirli olacaq

Rejim formalarını başa düşmək rotor dinamikasını mücərrəd riyazi proqnozlardan real texnikanın necə davrandığına dair fiziki təsəvvürə çevirir, daha yaxşı dizayn, daha effektiv nasazlıqların aradan qaldırılması və bütün növ fırlanan avadanlıqlar üçün optimallaşdırılmış balanslaşdırma strategiyalarına imkan verir.

← Əsas İndeksə qayıt

Rotor Dynamics-də Mode Shape nədir?

admin tərəfindən Oktyabr 28, 2025 Oktyabr 28, 2025-də nəşr edilmişdir