Forståelse af rotoren i roterende maskiner

Definition: Hvad er en rotor?

A Rotor er den primære roterende enhed i et maskineri. Den består typisk af en central aksel, hvorpå andre komponenter - såsom impeller, blade, magneter eller ankere - er monteret. Hele enheden er understøttet af lejer og er designet til at overføre drejningsmoment og udføre arbejde. Studiet af, hvordan en rotor opfører sig, mens den roterer, inklusive dens vibrationer og afbøjninger, er kendt som rotordynamik, et kritisk felt inden for maskinteknik.

Den grundlæggende klassificering: Stive vs. fleksible rotorer

Den vigtigste forskel i rotordynamik er, om en rotor opfører sig som et "stift" eller "fleksibelt" legeme. Denne klassificering er ikke baseret på materialets egenskaber, men på forholdet mellem maskinens driftshastighed og rotorens kritiske hastigheder (dens naturlige bøjningsfrekvenser).

Stive rotorer

En rotor betragtes stiv hvis dens driftshastighed er et godt stykke under dens første kritiske bøjningshastighed (typisk mindre end 70% af den første kritiske hastighed). Ved disse hastigheder undergår akslen ikke nogen betydelig bøjning eller bøjning på grund af dynamiske kræfter. Hele rotoren kan antages at rotere som en enkelt, stiv masse.

• Karakteristika: Har tendens til at være kortere, mere kompakte og operere ved lavere hastigheder.
• Afbalancering: Kan korrigeres fuldt ud ved hjælp af toplans dynamisk balancering i henhold til principperne for stive legemsmekanik.
• Eksempler: De fleste standard elektriske motorer, lavhastighedsventilatorer, slibeskiver og mange pumpehjul.

Fleksible rotorer

En rotor betragtes fleksibel hvis den er designet til at fungere ved en hastighed, der er tæt på, ved eller over en eller flere af dens kritiske bøjningshastigheder. Når rotoren nærmer sig en kritisk hastighed, vil akslen begynde at afbøje og bøje betydeligt. Formen på denne bøjning er kendt som en "mode shape".

• Karakteristika: Har tendens til at være lange, slanke og operere ved høje hastigheder.
• Afbalancering: Toplansbalancering er utilstrækkelig. Fleksible rotorer kræver mere avancerede flerplansbalanceringsteknikker, der tager højde for akslens bøjning. Dette kan involvere "modalbalancering" (balancering af hver modusform individuelt) eller flerhastighedsbalancering med indflydelseskoefficient.
• Eksempler: Store damp- og gasturbiner, højhastighedskompressorer, lange drivaksler og generatorrotorer.

Design og analyse af fleksible rotorer er langt mere kompleks, da deres dynamiske adfærd ændrer sig med hastigheden.

Almindelige komponenter i en rotorenhed

En rotor er mere end blot en aksel. En typisk samling kan omfatte:

• Aksel: Den centrale komponent, der overfører drejningsmoment.
• Impeller, blade eller skovle: Komponenter, der virker på en væske (i pumper, ventilatorer, turbiner).
• Anker/viklinger: Den roterende del af en elektrisk motor eller generator.
• Tidsskrifter: De højpolerede dele af akslen, der sidder inde i lejerne.
• Koblinger: Navene bruges til at forbinde rotoren til en anden maskine.
• Trykkraver: Komponenter, der absorberer eventuelle aksiale kræfter.
• Balanceringe eller -planer: Udpegede steder, hvor korrektionsvægte tilføjes under afbalancering.

Almindelige problemer forbundet med rotorer

Vibrationsanalyse bruges til at detektere en bred vifte af problemer, der stammer fra rotorenheden:

• Ubalance: Det mest almindelige problem er forårsaget af en ujævn massefordeling.
• Bøjet skaft: En fysisk bøjning eller bue i skaftet.
• Skaftrevne: En udviklende udmattelsesrevne, der kan føre til katastrofalt svigt.
• Forskydning: Selvom det er et problem mellem rotorer, forårsager det høje spændinger i rotorenheden.
• Rotor-stator-gnidning: Kontakt mellem maskinens roterende og stationære dele.
• Løshed: En løs pasform af en komponent (som et impeller) på akslen.

← Tilbage til hovedindekset