Разбиране на ротора във въртящите се машини

Определение: Какво е ротор?

A ротор е основният въртящ се възел в рамките на машината. Обикновено се състои от централен вал, върху който са монтирани други компоненти - като работни колела, лопатки, магнити или котви. Целият възел се поддържа от лагери и е проектиран да предава въртящ момент и да извършва работа. Изучаването на това как се държи роторът, докато се върти, включително неговите вибрации и отклонения, е известно като динамика на ротора, критична област в машиностроенето.

Основната класификация: Твърди срещу гъвкави ротори

Най-важното разграничение в динамиката на ротора е дали един ротор се държи като „твърдо“ или „гъвкаво“ тяло. Тази класификация не се основава на свойствата на материала, а на връзката между работната скорост на машината и скоростта на ротора. критични скорости (неговите естествени честоти на огъване).

Твърди ротори

Роторът се разглежда твърд ако работната му скорост е доста под първата критична скорост на огъване (обикновено по-малка от 70% от първата критична скорост). При тези скорости валът не претърпява значително огъване или деформация поради динамични сили. Може да се приеме, че целият ротор се върти като единна, твърда маса.

• Характеристики: Те са склонни да бъдат по-къси, по-набити и да работят с по-ниски скорости.
• Балансиране: Може да се коригира напълно с помощта на динамично балансиране в две равнини съгласно принципите на механиката на твърдото тяло.
• Примери: Повечето стандартни електродвигатели, нискоскоростни вентилатори, шлифовъчни дискове и много работни колела на помпи.

Гъвкави ротори

Роторът се разглежда гъвкав ако е проектиран да работи със скорост, която е близка до, на или над една или повече от критичните скорости на огъване. Когато роторът се приближи до критична скорост, валът ще започне да се отклонява и огъва значително. Формата на това огъване е известна като „модова форма“.

• Характеристики: Склонни са да бъдат дълги, тънки и да работят с високи скорости.
• Балансиране: Двуплоскостното балансиране е недостатъчно. Гъвкавите ротори изискват по-усъвършенствани техники за многоплоскостно балансиране, които отчитат огъването на вала. Това може да включва „модално балансиране“ (балансиране на всяка форма на модата поотделно) или балансиране на коефициента на влияние при множество скорости.
• Примери: Големи парни и газови турбини, високоскоростни компресори, дълги задвижващи валове и ротори на генератори.

Проектирането и анализът на гъвкави ротори е далеч по-сложен, тъй като динамичното им поведение се променя със скоростта.

Общи компоненти на роторния възел

Роторът е нещо повече от просто вал. Типичен монтаж може да включва:

• Вал: Централният компонент, който предава въртящ момент.
• Работни колела, лопатки или перки: Компоненти, които работят с флуид (в помпи, вентилатори, турбини).
• Арматура/Намотки: Въртящата се част на електрически двигател или генератор.
• Списания: Силно полираните части на вала, които се намират в лагерите.
• Съединители: Главините, използвани за свързване на ротора към друга машина.
• Опорни яки: Компоненти, които поемат всякакви аксиални сили.
• Балансиращи пръстени или равнини: Определени места, където се добавят корекционни тежести по време на балансиране.

Често срещани проблеми, свързани с роторите

Анализът на вибрациите се използва за откриване на широк спектър от проблеми, произтичащи от роторния възел:

• Дисбаланс: Най-често срещаният проблем, причинен от неравномерно разпределение на масата.
• Извит вал: Физическо извиване или извиване на ствола.
• Пукнатина на вала: Развиваща се пукнатина от умора, която може да доведе до катастрофална повреда.
• Несъответствие: Въпреки че е проблем между роторите, той предизвиква големи напрежения в роторния възел.
• Триене на ротор-статор: Контакт между въртящите се и неподвижните части на машината.
• Разхлабеност: Хлабаво прилягане на компонент (като работно колело) върху вала.

← Обратно към основния индекс