Rootori mõistmine pöörlevates masinates

Definitsioon: Mis on rootor?

A rootor on masina peamine pöörlev sõlm. Tavaliselt koosneb see keskvõllist, millele on kinnitatud muud komponendid – näiteks tiivikud, labad, magnetid või armatuurid. Kogu sõlm toetub laagritele ja on loodud pöördemomendi edastamiseks ja töö tegemiseks. Rootori pöörlemise ajal käitumise, sealhulgas selle vibratsioonide ja läbipaindete uurimist nimetatakse rootori dünaamika, masinaehituse kriitilise tähtsusega valdkond.

Põhiline klassifikatsioon: jäigad vs. painduvad rootorid

Rootori dünaamika kõige olulisem erinevus seisneb selles, kas rootor käitub "jäika" või "painduva" kehana. See klassifikatsioon ei põhine materjali omadustel, vaid masina töökiiruse ja rootori kiiruse vahelisel seosel. kriitilised kiirused (selle loomulikud paindesagedused).

Jäigad rootorid

Rootorit peetakse jäik kui selle töökiirus on tunduvalt madalam kui selle esimene kriitiline paindekiirus (tavaliselt väiksem kui esimese kriitilise kiiruse 70%). Nendel kiirustel ei toimu võllil dünaamiliste jõudude tõttu olulist paindumist ega deformatsiooni. Võib eeldada, et kogu rootor pöörleb ühe jäiga massina.

• Omadused: Kipuvad olema lühemad, jässakamad ja töötavad madalamal kiirusel.
• Tasakaalustamine: Saab täielikult korrigeerida, kasutades kahe tasapinna dünaamiline tasakaalustamine jäiga keha mehaanika põhimõtete kohaselt.
• Näited: Enamik standardseid elektrimootoreid, madala kiirusega ventilaatorid, lihvkettad ja paljud pumba tiivikud.

Paindlikud rootorid

Rootorit peetakse paindlik kui see on konstrueeritud töötama kiirusel, mis on lähedal ühele või mitmele selle paindekriitilisele kiirusele või sellest suurem. Kui rootor läheneb kriitilisele kiirusele, hakkab võll märkimisväärselt painduma ja painduma. Selle painde kuju nimetatakse "moodi kujuks".

• Omadused: Kipuvad olema pikad, saledad ja töötavad suurel kiirusel.
• Tasakaalustamine: Kahe tasapinna tasakaalustamine ei ole piisav. Paindlikud rootorid vajavad keerukamaid mitme tasapinna tasakaalustamistehnikaid, mis arvestavad võlli painde tekkimisega. See võib hõlmata „modaalset tasakaalustamist“ (iga moodi kuju eraldi tasakaalustamine) või mitme kiiruse mõjuteguri tasakaalustamist.
• Näited: Suured auru- ja gaasiturbiinid, kiired kompressorid, pikad veovõllid ja generaatori rootorid.

Paindlike rootorite disain ja analüüs on palju keerulisem, kuna nende dünaamiline käitumine muutub kiirusega.

Rootori komplekti ühised komponendid

Rootor on enamat kui lihtsalt võll. Tüüpiline konstruktsioon võib sisaldada järgmist:

• Võll: Keskne komponent, mis edastab pöördemomenti.
• Tiivikud, labad või tiivikud: Komponendid, mis töötavad vedelikuga (pumpades, ventilaatorites, turbiinides).
• Armatuur/mähised: Elektrimootori või generaatori pöörlev osa.
• Ajakirjad: Võlli ülilihvitud osad, mis asuvad laagrite sees.
• Sidurid: Rummud, mida kasutatakse rootori ühendamiseks teise masinaga.
• Tõukevõrud: Komponendid, mis neelavad kõik aksiaalsed jõud.
• Tasakaalurõngad või lennukid: Määratud kohad, kuhu tasakaalustamise ajal parandusraskusi lisatakse.

Rootoritega seotud levinud probleemid

Vibratsioonianalüüsi kasutatakse rootorikomplektist tulenevate mitmesuguste probleemide tuvastamiseks:

• Tasakaalustamatus: Kõige levinum probleem, mille põhjuseks on ebaühtlane massijaotus.
• Painutatud võll: Füüsiline painutus või kummardus võllis.
• Võlli pragu: Tekkiv väsimuspragu, mis võib põhjustada katastroofilise rikke.
• Joondumatuse: Kuigi see on rootorite vaheline probleem, tekitab see rootori komplektis suuri pingeid.
• Rootori-staatori hõõrumine: Masina pöörlevate ja statsionaarsete osade kokkupuude.
• Lõtvus: Komponendi (näiteks tiiviku) lõtv sobivus võllil.

← Tagasi põhiindeksi juurde