Comprensión del rotor en maquinaria rotatoria

Definición: ¿Qué es un rotor?

A rotor Es el conjunto giratorio principal dentro de una maquinaria. Generalmente consta de un eje central sobre el que se montan otros componentes, como impulsores, álabes, imanes o armaduras. Todo el conjunto está soportado por cojinetes y está diseñado para transmitir par y realizar trabajo. El estudio del comportamiento de un rotor mientras gira, incluyendo sus vibraciones y deflexiones, se conoce como dinámica del rotor, un campo crítico en la ingeniería mecánica.

Clasificación fundamental: rotores rígidos y flexibles

La distinción más importante en la dinámica de rotores radica en si un rotor se comporta como un cuerpo rígido o flexible. Esta clasificación no se basa en las propiedades del material, sino en la relación entre la velocidad de operación de la máquina y la del rotor. velocidades críticas (sus frecuencias naturales de flexión).

Rotores rígidos

Se considera un rotor rígido Si su velocidad de operación es muy inferior a su primera velocidad crítica de flexión (normalmente inferior a 701 TP³T de la primera velocidad crítica). A estas velocidades, el eje no sufre flexión ni flexión significativas debido a fuerzas dinámicas. Se puede suponer que todo el rotor gira como una sola masa rígida.

• Características: Suelen ser más cortos, más robustos y operar a velocidades más bajas.
• Equilibrio: Se puede corregir completamente usando equilibrio dinámico de dos planos según los principios de la mecánica de cuerpos rígidos.
• Ejemplos: La mayoría de los motores eléctricos estándar, ventiladores de baja velocidad, muelas abrasivas y muchos impulsores de bombas.

Rotores flexibles

Se considera un rotor flexible Si está diseñado para operar a una velocidad cercana, igual o superior a una o más de sus velocidades críticas de flexión, a medida que el rotor se acerca a una velocidad crítica, el eje comenzará a deformarse y doblarse significativamente. La forma de esta flexión se conoce como "forma modal".

• Características: Suelen ser largos, delgados y operar a altas velocidades.
• Equilibrio: El balanceo en dos planos es insuficiente. Los rotores flexibles requieren técnicas de balanceo multiplano más avanzadas que tengan en cuenta la flexión del eje. Esto puede implicar el balanceo modal (balanceo de cada forma modal individualmente) o el balanceo con coeficientes de influencia de múltiples velocidades.
• Ejemplos: Grandes turbinas de vapor y gas, compresores de alta velocidad, ejes de transmisión largos y rotores de generadores.

El diseño y análisis de rotores flexibles es mucho más complejo, ya que su comportamiento dinámico cambia con la velocidad.

Componentes comunes de un conjunto de rotor

Un rotor es más que un simple eje. Un conjunto típico puede incluir:

• Eje: El componente central que transmite el par.
• Impulsores, álabes o paletas: Componentes que realizan trabajo sobre un fluido (en bombas, ventiladores, turbinas).
• Armadura/Bobinados: La parte giratoria de un motor o generador eléctrico.
• Revistas: Las secciones altamente pulidas del eje que se asientan dentro de los cojinetes.
• Acoplamientos: Los bujes utilizados para conectar el rotor a otra máquina.
• Collares de empuje: Componentes que absorben cualquier fuerza axial.
• Anillos o planos de equilibrio: Ubicaciones designadas donde se agregan pesos de corrección durante el equilibrio.

Problemas comunes asociados con los rotores

El análisis de vibraciones se utiliza para detectar una amplia gama de problemas que se originan en el conjunto del rotor:

• Desequilibrar: El problema más común, causado por una distribución desigual de la masa.
• Eje doblado: Una curva o arco físico en el eje.
• Grieta del eje: Una grieta por fatiga en desarrollo que puede provocar una falla catastrófica.
• Desalineación: Aunque es un problema entre rotores, induce altas tensiones dentro del conjunto del rotor.
• Rozamiento rotor-estator: Contacto entre las partes giratorias y estacionarias de la máquina.
• Flojedad: Un ajuste flojo de un componente (como un impulsor) en el eje.

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