Rootori ebastabiilsuse mõistmine

Seadmed

Kandjalik tasakaalustaja ja vibratsioonianalüsaator Balanset-1A

$2,347.12 Esialgne hind oli: $2,347.12.$1,901.46Praegune hind on: $1,901.46.

Osad

Vibratsiooniandur

$106.96 Esialgne hind oli: $106.96.$71.30Praegune hind on: $71.30.

Osad

Optiline andur (lasertakomeeter)

$147.36 Esialgne hind oli: $147.36.$83.19Praegune hind on: $83.19.

Seadmed

Balanset-4

$8,084.78

Osad

Magnetiline stend Insize-60-kgf

$54.67

Osad

Reflektiivne lint

$11.88

Seadmed

Dünaamiline tasakaalustaja "Balanset-1A" OEM

$2,061.90 Esialgne hind oli: $2,061.90.$1,663.78Praegune hind on: $1,663.78.

Definitsioon: Mis on rootori ebastabiilsus?

Rootori ebastabiilsus on pöörlevate masinate seisund, kus iseärast vibratsiooni areneb ja kasvab piiramatult (piiratud ainult mittelineaarsete efektide või süsteemi rikete poolt). Erinevalt vibratsioonist tasakaalutus või joondusviga, mis on välistele jõududele reageerivad sundvõnkumised, on rootori ebastabiilsus iseenesest püsiv võnkumine, kus võlli püsivast pöörlemisliikumisest ammutatakse pidevalt energiat ja suunatakse vibratsiooniliikumisse.

Rootori ebastabiilsus on üks ohtlikumaid olukordi rootori dünaamika sest see võib tekkida äkki, kiiresti kasvada destruktiivse amplituudini ja seda ei saa parandada tasakaalustamine või joondamist. See nõuab viivitamatut seiskamist ja aluseks oleva destabiliseeriva mehhanismi korrigeerimist.

Põhiline erinevus: sunnitud vs. iseergutatud vibratsioon

Sundvibratsioon (stabiilne)

Kõige levinumad masinate vibratsioonid on sunnitud:

• Väline jõud (tasakaalustamatus, joondusviga) põhjustab vibratsiooni
• Vibratsiooni amplituud on proportsionaalne sundiva jõu suurusega
• Sagedus vastab sundsagedusele (1X, 2X jne).
• Jõu eemaldamine kõrvaldab vibratsiooni
• Süsteem on stabiilne – vibratsioon ei kasva piiramatult

Iseergutatud vibratsioon (ebastabiilne)

Rootori ebastabiilsus tekitab iseenesest ergastunud vibratsiooni:

• Energia ammutatakse pöörlemisest endast, mitte välistest jõududest
• Amplituud kasvab eksponentsiaalselt, kui lävikiirus ületatakse
• Sagedus tavaliselt sama või selle lähedal loomulik sagedus (sageli subsünkroonne)
• Jätkub ja kasvab isegi siis, kui tasakaalutus kõrvaldatakse
• Süsteem on ebastabiilne – seda saab peatada ainult seiskamine või parandusmeetmed

Rootori ebastabiilsuse levinumad tüübid

1. Õlikeeris

Õli keerlemine on vedelikkilelaagrisüsteemide kõige levinum ebastabiilsus:

• Mehhanism: Laagris olev õlikiil tekitab võllile tangentsiaalse jõu
• Sagedus: Tavaliselt 0,42–0,48 × töökiirus (subsünkroonne)
• Lävi: Tekib siis, kui kiirus ületab ligikaudu kaks korda esimese kriitilise kiiruse
• Sümptom: Suure amplituudiga subsünkroonne vibratsioon, mis suureneb kiirusega
• Lahendus: Laagri konstruktsiooni muudatused, eelkoormus või nihke konfiguratsioonid

2. Õlivaip (tõsine ebastabiilsus)

Õlivahustamine on õlikeerise raske vorm:

• Mehhanism: Õli keerlemine lukustub loomulikule sagedusele
• Sagedus: Lukustub esimesel loomulikul sagedusel olenemata kiiruse suurenemisest
• Lävi: Esineb 2× esimesel kriitilisel kiirusel
• Sümptom: Väga suur amplituud, konstantne sagedus hoolimata kiiruse muutustest
• Oht: Võib minutitega põhjustada katastroofilisi laagri- ja võllikahjustusi

3. Auru keeris

Esineb labürinttihenditega auruturbiinides:

• Mehhanism: Aerodünaamilised ristsidestusjõud tihendite vahedes
• Sagedus: Subsünkroonne, peaaegu loomulik sagedus
• Tingimused: Kõrge rõhu diferentsiaal tihendite vahel
• Lahendus: Pöörlevad pidurid, keerlemisvastased seadmed, tihendite konstruktsiooni muudatused

4. Võlli piits

Üldmõiste erinevate iseergutatavate ebastabiilsuste kohta:

• Võib olla põhjustatud võlli materjali sisemisest summutusest
• Kuiv hõõrdumine tihenditest või hõõrdumistest
• Aerodünaamilised või hüdrodünaamilised ristsidestusjõud

Omadused ja sümptomid

Vibratsiooni signatuur

Rootori ebastabiilsus tekitab iseloomulikke vibratsioonimustreid:

• Subsünkroonne sagedus: Vibratsioonisagedus on väiksem kui 1× töökiirus (tavaliselt 0,4–0,5×)
• Kiiruse sõltumatus: Kui ebastabiilsus lukustub, jääb sagedus konstantseks isegi kiiruse muutudes
• Kiire kasv: Amplituud suureneb eksponentsiaalselt, kui lävikiirus ületatakse
• Suur amplituud: Võib ulatuda tasakaalustamatuse vibratsiooni amplituudini 2–10 korda
• Edasine pretsessioon: Võlli orbiit pöörleb samas suunas kui võlli pöörlemine

Alguskäitumine

• Ebastabiilsusel on tavaliselt lävikiirus
• Alla läve: süsteem on stabiilne, esineb ainult sunnitud vibratsioon
• Lävel: väike häiring käivitab alguse
• Üle läve: ebastabiilsus areneb kiiresti
• Alguses võib olla vahelduv, seejärel muutub pidevaks

Diagnostiline identifitseerimine

Peamised diagnostilised näitajad

Eristage ebastabiilsust teistest vibratsiooniallikatest:

Iseloomulik	Tasakaalutus (sundseisus)	Ebastabiilsus (eneseergutus)
Sagedus	1× jooksukiirus	Subsünkroonne (sageli ~0,45×)
Amplituud vs kiirus	Suureneb sujuvalt kiirusega²	Äkiline algus lävendi kohal
Vastus tasakaalustamisele	Vibratsiooni vähendamine	Paranemist pole
Sagedus vs kiirus	Kiirusega rajad (konstantne järjekord)	Konstantne sagedus (muudab järjekorda)
Väljalülituskäitumine	Väheneb kiirusega	Võib püsida lühiajaliselt ka pärast kiiruse langemist

Ebastabiilsuse kinnitamine

• Esita tellimuse analüüs—ebastabiilsus avaldub konstantse sageduse ja muutuva järjestuse kaudu
• Juga krunt näitab, et sagedus ei järgi kiirust
• Tasakaalustamisel puudub mõju subsünkroonsele komponendile
• Orbiidi analüüs näitab loomulikul sagedusel edasist pretsessiooni

Ennetamine ja leevendamine

Kujunduskaalutlused

• Piisav summutus: Projekteerige laagrisüsteemid piisava summutamine ebastabiilsuse vältimiseks
• Laagri valik: Valige laagritüübid ja -konfiguratsioonid, mis pakuvad head summutust (kallutuslaagrid, eelpingestatud laagrid).
• Jäikuse optimeerimine: Õiged võlli ja laagri jäikuse suhted
• Töökiiruse vahemik: Projekteerimine töötama alla ebastabiilsuse lävikiiruste

Laagrikujunduslahendused

• Kallutuspadja laagrid: Loomupäraselt stabiilne laagritüüp kiireks kasutamiseks
• Survepaisu laagrid: Muudetud geomeetria efektiivse summutuse suurendamiseks
• Laagri eelkoormus: Suurendab jäikust ja summutust, tõstab lävikiirust
• Pigistavad kile summutid: Laagreid ümbritsevad välised summutusseadmed

Operatiivsed lahendused

• Kiirusepiirang: Piira maksimaalset kiirust allapoole lävendit
• Koormuse suurendamine: Suuremad laagrikoormused võivad parandada stabiilsusmarginaale
• Temperatuuri kontroll: Laagriõli temperatuur mõjutab viskoossust ja summutust
• Pidev jälgimine: Varajane avastamine võimaldab enne kahju tekkimist seisata

Hädaolukorra lahendamine

Kui töötamise ajal tuvastatakse rootori ebastabiilsus:

1. Kohene tegutsemine: Vähendage kiirust või lülitage kohe välja
2. Ärge proovige tasakaalustada: Tasakaalustamine ei korrigeeri ebastabiilsust ja raiskab aega
3. Dokumendi tingimused: Salvesta kiirus alguspunktis, sagedus ja amplituudi progresseerumine
4. Uurige algpõhjust: Tuvastage, milline ebastabiilsuse mehhanism esineb
5. Rakenda parandus: Vajadusel muutke laagreid, tihendeid või töötingimusi
6. Kinnitage parandus: Enne teenistusse naasmist testige hoolikalt ja jälgige tähelepanelikult

Stabiilsuse analüüs

Insenerid ennustavad ja ennetavad ebastabiilsust stabiilsusanalüüsi abil:

• Rootori-laagrisüsteemi omaväärtuste arvutamine
• Omaväärtuse reaalosa näitab stabiilsust (negatiivne = stabiilne, positiivne = ebastabiilne)
• Määrake lävikiirused, mille juures stabiilsus muutub
• Projekteerimismuudatused piisava stabiilsusmarginaali tagamiseks
• Sageli nõuab see spetsiaalset rootori dünaamika tarkvara

Rootori ebastabiilsus, mis on küll vähem levinud kui tasakaalutus või joondusviga, on pöörlevate masinate puhul üks tõsisemaid vibratsiooniprobleeme. Selle mehhanismide mõistmine, sümptomite äratundmine ja sobivate parandusmeetmete tundmine on olulised oskused inseneridele ja tehnikutele, kes töötavad kiirete pöörlevate seadmetega.

---

← Tagasi põhiindeksi juurde