Разбиране на амортисьорите с филмово покритие
Определение: Какво е амортисьор с филмово покритие?
A амортисьор за филм за стягане (SFD) е пасивен затихване устройство, използвано във въртящи се машини за разсейване на вибрационната енергия и контрол вибрация амплитуди, особено при критични скорости. Амортисьорът се състои от тънък маслен филм, съдържащ се в пръстеновидно пространство, обграждащо корпуса на лагера. Когато лагерът (и прикрепеният ротор) вибрира, корпусът на лагера осцилира в хлабината на амортисьора, притискайки масления филм. Вискозното съпротивление на това притискащо движение разсейва енергията, осигурявайки демпфиране на роторната система, без да добавя значителна твърдост.
Амортисьорите с компресивно фолио се използват широко в авиационни двигатели, промишлени газови турбини и други високоскоростни машини, където е необходимо подобрено затихване за контрол на вибрациите и предотвратяване... нестабилност на ротора.
Физически принцип на действие
Стискащото действие
Не харесвам лагери на плъзгащи се лагери Когато масленият филм носи постоянно радиално натоварване, амортисьорите с компресионен филм работят чрез циклично притискане:
- Вибрация на ротора: Небалансираният ротор създава вибриращи сили върху лагера
- Предложение за жилищно настаняване: Корпусът на лагера осцилира радиално в рамките на хлабината на амортисьора
- Изстискване на маслен филм: С движението на корпуса навътре, масленият филм се компресира; с движението му навън, филмът се разширява
- Вискозна устойчивост: Маслото се съпротивлява на изстискване, създавайки демпферна сила
- Разсейване на енергия: Вибрационна енергия, преобразувана в топлина в маслото
Ключова разлика от джойнталните лагери
- Лагер на джантата: Поема статични и динамични натоварвания чрез налягането на масления филм; едновременно твърдост и демпфиране
- Амортисьор за филм за стягане: Осигурява само демпфиране, минимална твърдост; не носи постоянни товари
- Комбинация: Търкалящ се лагер (поема товара) + SFD (осигурява демпфиране) = оптимална система за някои приложения
Строителство и дизайн
Основни компоненти
- Вътрешна ролка (корпус на лагера): Външна повърхност на корпуса на търкалящия лагер, свободно движеща се радиално
- Външна обвивка (корпус на амортисьор): Стационарен корпус с прецизен цилиндричен отвор
- Пръстеновидна клирънс: Радиална хлабина между вътрешната и външната раса (обикновено 0,1-0,5 мм)
- Доставка на петрол: Масло под налягане, подадено в свободното пространство
- Крайни уплътнения: О-пръстени или други уплътнения за аксиално задържане на масло
- Центриращи елементи: Пружини или задържащи елементи за предотвратяване на прекомерно движение
Параметри на дизайна
- Радиален клирънс (c): Определя коефициента на затихване (по-малък = по-голямо затихване)
- Дължина (L): Аксиална дължина на амортисьора (по-дълъг = по-голямо демпфиране)
- Диаметър (D): Диаметър на амортисьора (по-голям = по-голямо демпфиране)
- Вискозитет на маслото (µ): По-висок вискозитет = повече демпфиране
- Тип крайно уплътнение: Влияе върху изтичането на масло и ефективното демпфиране
Предимства на амортисьорите с филмово покритие
- Добавя демпфиране без скованост: Увеличава разсейването на енергия без значително повишаване на критичните скорости
- Намалява вибрациите при критична скорост: Ограничава амплитудите на резонанса до безопасни нива
- Предотвратява нестабилности: Помага за предотвратяване маслен вихър, камшик на вала, и други самовъзбуждащи се вибрации
- Изолира предаваните сили: Намалява вибрациите, предавани към основата
- Побира преходни процеси: Помага за контролиране на вибрациите по време на стартиране, изключване и промени в натоварването
- Възможност за преоборудване: Може да се добави към съществуващи машини без основно препроектиране
- Пасивна операция: Не е необходима система за управление или захранване
Приложения
Газови турбини за самолети
- Почти универсален в съвременните самолетни двигатели
- От съществено значение за контрол на вибрациите по време на критични скоростни преходи
- Позволява използването на търкалящи лагери във високоскоростни приложения
- Компактен и лек дизайн, критичен за аерокосмическата индустрия
Промишлени газови турбини
- Използва се в комбинация с търкалящи или накланящи се лагери
- Контролира вибрациите по време на стартиране и спиране
- Намалява предаваните вибрации към носещата конструкция
Високоскоростни компресори
- Осигурява допълнително демпфиране освен демпфирането на лагерите
- Предотвратява нестабилност при условия на леко натоварване
- Позволява по-широк работен диапазон
Приложения за модернизация
- Добавено към съществуващи машини с прекомерна вибрация на критичната скорост
- Решение, когато балансирането и центровката не намаляват адекватно вибрациите
- Алтернатива на основен редизайн на ротора или лагера
Съображения за дизайн
Изчисляване на коефициента на затихване
Силата на демпфиране, осигурена от демпфер с филмово покритие, е приблизително:
- Fзатихване = C × скорост
- Където коефициентът на затихване C ∝ (µ × D × L³) / c³
- Силно чувствителен към хлабината (c): намаляването на хлабината наполовина увеличава затихването с 8 пъти
- Проектирането на оптимално затихване изисква внимателен подбор на параметри
Центриращи пружини
- Цел: Предотвратяване на “докосване на дъното” на амортисьора (контакт метал с метал)
- Избор на твърдост: Трябва да е достатъчно мек, за да позволи демпферно движение, но и достатъчно твърд, за да се центрира
- Често срещани видове: Катерица тип „катерица“ (множество периферни проводници), спирални пружини, еластомерни елементи
Доставка и отводняване на масло
- Подаване на масло под налягане за поддържане на филма (обикновено 1-5 бара)
- Адекватен дебит за отвеждане на генерираната топлина
- Правилен дренаж за предотвратяване на наводняване с нефт
- Въздушна вентилация за предотвратяване на кавитация във фолиото
Предизвикателства и ограничения
Предизвикателства при дизайна
- Кавитация: Масленият филм може да кавитира (да образува парни мехурчета), намалявайки ефективното затихване
- Поглъщане на въздух: Увлеченият въздух намалява ефективността на амортисьорите
- Честотна зависимост: Ефективността на затихване варира в зависимост от честотата на вибрациите
- Нелинейно поведение: Производителността се променя с амплитуда (големите движения могат да надвишат клирънса)
Оперативни предизвикателства
- Температурна чувствителност: Промените във вискозитета на маслото с температурата влияят на демпфирането
- Изисквания за чистота: Замърсяването може да блокира захранването или да повреди повърхностите
- Зависимост от доставките на петрол: Загубата на налягане на маслото елиминира затихването
- Износване на уплътнения: Крайните уплътнения се разрушават с времето, намалявайки ефективността
Изисквания за поддръжка
- Следете налягането и температурата на подаденото масло
- Периодично проверявайте крайните уплътнения
- Проверете правилните хлабини по време на основен ремонт
- Проверете състоянието на центриращата пружина
- Почистете маслените канали и филтрите
Разширени дизайни
Амортисьори на бутални пръстени
- Използвайте бутални пръстени вместо О-пръстени
- Оставете известно изтичане на масло за по-добро разпределение на налягането
- Намалете склонността към кавитация
Амортисьори с отворен край
- Няма крайни уплътнения, маслото тече аксиално
- По-опростен дизайн, без проблеми с износването на уплътненията
- Изискват по-високи дебитове на маслото
- По-постоянни характеристики на амортисьорите
Интегрални амортисьори
- Демпферен филм, образуван между лагерната опора и корпуса
- Няма отделен компонент на амортисьора
- Компактен, но с ограничена способност за демпфиране
Ефективност и производителност
Намаляване на вибрациите
- Може да намали вибрациите при критична скорост с 50-80%
- Особено ефективен за контролиране на резонанса
- Разширява критичните пикове на скоростта (прави ги по-малко остри)
- Позволява по-безопасно преминаване през критични скорости
Подобряване на стабилността
- Увеличава праговата скорост за нестабилности
- Може да предотврати маслен вихър когато се използва с търкалящи лагери
- Добавя положително затихване, за да противодейства на дестабилизиращите сили
Инструменти за проектиране и анализ
Правилният дизайн на амортисьор с филмово изстискване изисква:
- Динамичен анализ на ротора: Интегрирано моделиране на системата ротор-лагер-амортисьор
- Анализ на флуиден филм: Решения на уравнението на Рейнолдс за разпределение на налягането
- Нелинеен анализ: Отчитане на кавитацията, амплитудно-зависимо поведение
- Термичен анализ: Температура на маслото и разсейване на топлината
- Специализиран софтуер: Инструменти като DyRoBeS, XLTRC включват SFD модели
Кога да използвате амортисьори от фолио за сгъване
Препоръчителни приложения
- Високоскоростни машини: Работа близо до или над критичните скорости
- Системи с търкалящи се лагери: Добавяне на демпфиране там, където лагерите осигуряват минимално демпфиране
- Гъвкави ротори: Работа над първата критична скорост
- Проблеми със стабилността: Когато съществува риск от нестабилност на ротора
- Контрол на преходните вибрации: Намаляване на вибрациите при стартиране/изключване
Не се препоръчва, когато
- Работа при ниска скорост, където затихването не е критично
- Ограниченото пространство възпрепятства монтажа
- Системата за подаване на масло не е налична или не е надеждна
- Ограничени ресурси за поддръжка (амортисьорите изискват поддръжка на маслената система)
- По-прости решения (балансиране, подравняване) са адекватни
Амортисьорите с компресионно фолио представляват елегантно решение за контрол на вибрациите във високоскоростни въртящи се машини. Чрез осигуряване на значително демпфиране без добавяне на твърдост, те позволяват работа при критични скорости, предотвратяват разрушителни нестабилности и разширяват работния диапазон на въртящото се оборудване, като същевременно запазват компактни, пасивни конструкции.
Категории:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 