Ülerippuvate rootorite mõistmine
Definitsioon: Mis on ülerippuv rootor?
Üks ülerippuv rootor (nimetatakse ka konsoolrootoriks või konsoolrootoriks) on rootor Konfiguratsioon, kus pöörlev mass ulatub tugilaagritest väljapoole ja on paigaldatud konsoolselt. Selles konstruktsioonis on rootor toetatud ainult ühelt poolt, kusjuures töötav element (tiivik, ventilaatoriratas, lihvketas jne) ripub laagritoest üle, mitte ei asu kahe laagri vahel.
See konfiguratsioon on levinud paljudes tööstusseadmetes ja tekitab ainulaadseid väljakutseid tasakaalustamine võimendamise tõttu tasakaalutus jõud konsoolse toime kaudu.
Ülerippuvate rootorite levinumad näited
Ülerippuvate rootoritega konstruktsioonid on laialt levinud tööstuslikes ja kaubanduslikes rakendustes:
HVAC ja tööstuslikud ventilaatorid
- Tsentrifugaalpuhuri tiivikud, mis ulatuvad mootori võllidest välja
- Mootori otsakuulidele paigaldatud aksiaalsed jahutusventilaatorid
- Pjedestaalile paigaldatavad tööstuslikud ventilaatorid
Pumbad
- Üheastmelised tsentrifugaalpumba tiivikud
- Suletud ühenduspumbad, mille tiivik ulatub mootori laagrist välja
Tööpingid
- Lihvkettad ülerippuvatel spindlitel
- Freesid ja tööriistahoidikud
- Treipingi padrunid
Jõuülekanne
- Mootori võllidele paigaldatud rihmarattad ja kettad
- Pikendatud võllidel olevad hammasrattad
- Ketirattad
Töötlemisseadmed
- Segisti segistid ja tiivikud
- Turbiinilabad turbiinivõllidel
Miks ülerippuv disain?
Vaatamata tasakaalustamisega seotud väljakutsetele pakuvad ülerippuvad rootorid olulisi praktilisi eeliseid:
1. Ligipääsetavus
Tööelement on kontrollimiseks, hooldamiseks ja vahetamiseks hõlpsasti ligipääsetav ilma kogu masinat lahti võtmata või laagreid kahjustamata.
2. Lihtsus ja hind
Ühe laagritoe eemaldamine vähendab mehaanilist keerukust, detailide arvu ja tootmiskulusid.
3. Ruumitõhusus
Kompaktne disain nõuab vähem aksiaalset ruumi kui laagritevaheline paigutus.
4. Lihtne paigaldus
Komponente saab sageli paigaldada otse standardsetele mootorivõllidele või olemasolevatele masinatele ilma kohandatud ühendusseadisteta.
5. Protsessi nõuded
Mõnes rakenduses (pumbad, segistid, keemiline töötlemine) on tööelemendi olemasolu ainult ühel küljel vajalik, et pääseda ligi protsessivedelikule või materjalile.
Unikaalsed tasakaalustamise väljakutsed
Ülerippuvatel rootoritel on mitmeid probleeme, mis muudavad need tasakaalustamatuse suhtes tundlikumaks kui laagrite vahel paiknevad konstruktsioonid:
1. Momendi võimendamine
Iga tasakaalutus Ülerippuvas rootoris ei tekita laagritoe ümber mitte ainult tsentrifugaaljõudu, vaid ka momendi (pöördemomendi). Mida kaugemal on mass laagritest, seda suurem on see moment, võimendades isegi väikese tasakaalustamatuse mõju. Seda kirjeldatakse kangi õla printsiibiga: jõud × kaugus = moment.
2. Suured kandevõimed
Konsoolkonstruktsioon avaldab laagritele, eriti rootorile kõige lähemal asuvale laagrile, suuri radiaal- ja momentkoormusi. Tasakaalustamatus süvendab neid koormusi, kiirendades laagrite kulumist.
3. Võlli painutamine ja läbipaine
Konsoolvõll on paindejõudude mõju all ja isegi väikesed tasakaalustamatused võivad põhjustada võlli märkimisväärset läbipaindet üleulatuvas otsas, eriti suurematel kiirustel või pikemate üleulatuvate vahemaade korral.
4. Siduri ja kiiluefektid
Paljud ülerippuvad rootorid on mootorivõllidele kinnitatud kiilade, kruvide või sidurite abil. Need ühendused võivad põhjustada või muuta tasakaalustamatust ning igasugune lõtvus süvendab vibratsiooni dramaatiliselt.
5. Paigaldustundlikkus
Ebaõige kinnitus (mitte täielikult võllile istunud, nurga all kallutatud, lõdvad kinnitusdetailid) avaldab ülerippuvatele rootoritele suuremat mõju kui laagritevahelistele konstruktsioonidele.
Üleulatuvate rootorite tasakaalustamise kaalutlused
Ühetasandiline tavaliselt piisav
Enamik ülerippuvaid rootoreid on aksiaalsuunas suhteliselt lühikesed ja neid saab tõhusalt tasakaalustada, kasutades ühe tasapinna tasakaalustamine. See parandustasand asub tavaliselt rootoril endal kõige ligipääsetavamas kohas.
Staatiline vs dünaamiline tasakaal
- Staatiline tasakaal: Tagab, et rootori massikese asub pöörlemisteljel. Kettakujuliste ülerippuvate rootorite puhul on staatiline tasakaal sageli piisav.
- Dünaamiline tasakaal: Pikemate üleulatuvate või märkimisväärse aksiaalse paksusega rootorite puhul võib olla vajalik dünaamiline tasakaalustamine kahes tasapinnas, et vältida paari tasakaalutus.
Üleulatuva kauguse olulisus
Mida suurem on üleulatuva osa kaugus (kaugus lähimast laagrist rootori massikeskmeni), seda kriitilisemaks muutub tasakaalu kvaliteet. Üldreeglina:
- Lühike üleulatus (L/D < 0,3): Vähem tundlik, kehtivad standardsed tasakaalu tolerantsid
- Mõõdukas üleulatuvus (0,3 < V/L < 0,7): Tundlikum, kaaluge kitsamaid tolerantse
- Pikk üleulatus (L/D > 0,7): Väga tundlik, vajab hoolikat tasakaalustamist ja võib vajada dünaamilist tasakaalustamist.
Kus L on üleulatuva osa pikkus ja D on rootori läbimõõt.
Ülerippuva rootori tasakaalustamise parimad tavad
1. Võimaluse korral tasakaalustage lõplikku installitud konfiguratsiooni
Ülerippuvad rootorid on eriti tundlikud selle suhtes, kuidas nad on kinnitatud. Ideaalis tuleks põllu tasakaalustamine rootoriga, mis on paigaldatud võllile, lõplikus töökonfiguratsioonis.
2. Kontrollige kindlat kinnitust
Enne tasakaalustamist veenduge, et:
- Kõik kinnitusdetailid (poldid, kruvid, võtmed) on korralikult pingutatud
- Rootor on võllile täielikult istunud ilma vahedeta
- Kõik kiiluaugud on õigesti paigaldatud ilma liigse lõtkuta
- Rootor on võlliga risti (mitte väändunud ega nurga all)
3. Kasutage sobivat korrektsiooniraadiust
Koht paranduskaalud nii suure raadiusega kui praktiliselt võimalik (tavaliselt välisläbimõõdu lähedal). See maksimeerib iga korrektsiooniraskuse grammi mõju, võimaldades väiksemaid raskuste lisamisi.
4. Kontrollige otsakorra olemasolu
Mõõtke võlli otsakorral enne tasakaalustamist. Liigne viskumine (ekstsentrilisus, kõikumine, painutatud võll) takistab hea tasakaalu saavutamist ja see tuleb kõigepealt korrigeerida.
5. Arvestage vibratsiooni mõõtmisel momentide mõjudega
Mõõtmisel vibratsioon Ülerippuvate rootoritega paigaldiste puhul võtke näidud nii ajamipoolse kui ka vastaspoole laagrite juurest, kui need on ligipääsetavad. Vibratsioonimuster erineb asukohtade lõikes märkimisväärselt ülerippuva massi tekitatud momendi tõttu.
6. Kasutage rangemaid tolerantse
Võimendusefektide tõttu kaaluge ühe määramist G-klass tihedam kui samaväärse laagritevahelise rootori puhul. Näiteks kriitiliste rakenduste puhul kasutage G 2,5 G 6,3 asemel.
Levinumad probleemid ja lahendused
Probleem: Vibratsioon naaseb pärast tasakaalustamist
Võimalikud põhjused:
- Lahtised kinnitusdetailid tulid töötamise ajal lahti
- Korrektsiooniraskused nihkusid või kukkusid maha
- Materjali kogunemine või erosioon muutis tasakaalu olekut
- Termiline kasv põhjustas nihkeid
Lahendused: Kasutage keermelukustusvahendeid, keevitage või kinnitage püsivalt korrektsioonraskused ning koostage regulaarne kontrolligraafik.
Probleem: Ei suuda saavutada vastuvõetavat tasakaalu
Võimalikud põhjused:
- Võlli viskumine või painutatud võll
- Laagri kulumine või liigne kliirens
- Struktuuriline resonants töökiirusel
- Rootori halb kinnitus (väändunud, mitte täielikult kinnitatud)
Lahendused: Enne tasakaalustamist lahendage mehaanilised probleemid, kontrollige võlli sirgust, vahetage kulunud laagrid välja ja veenduge õiges kinnituses.
Uute seadmete projekteerimiskaalutlused
Üleulatuvate rootoritega seadmete projekteerimisel:
- Minimeerige üleulatuvat osa: Hoidke üleulatuva vahemaa nii lühike kui praktiliselt võimalik
- Jäigasta võll: Kasutage paindumise vastu pidamiseks suurema läbimõõduga võlle
- Kasutage vastupidavaid laagreid: Määrake laagrid, millel on piisav radiaalne ja momentkoormus
- Pakkuda tasakaaluvõimalust: Projekteerige korrektsioonitasandid või ligipääsetavad kohad tasakaalustusraskuste lisamiseks/eemaldamiseks
- Kaaluge eelbilansi: Tasakaalustage rootorielement enne paigaldamist, kui see on võimalik.
- Määrake sobivad tolerantsid: Ära liialt täpsusta, aga pea meeles, et üleulatuvate konstruktsioonide puhul on vaja head tasakaalu.
Tööstusstandardid ja juhised
Kuigi ülerippuvatel rootoritel ei ole eraldi tasakaalustusstandardeid, kehtivad neile üldised tasakaalustusstandardid koos erimärkustega:
- ISO 21940-11: Annab G-klassi valikujuhiseid, mis kehtivad ülerippuvate rootorite puhul
- API 610 (tsentrifugaalpumbad): Määrab ülerippuvate pumba tiivikute tasakaalu kvaliteedi
- ANSI/AGMA standardid: Annab juhiseid ülerippuvate hammasrataste ja rihmarataste tasakaalustamiseks
Üldiselt kasutage standardseid tasakaalustusklasse, kuid pidage meeles, et üleulatuvate konfiguratsioonide puhul võib kasu olla ühe klassi võrra tihedamast tasakaalust, et kompenseerida võimendusefekte.
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 