دامنه یاتاقان در دینامیک روتور چیست؟ • بالانسر قابل حمل، آنالیزور ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ شکن ها، فن ها، مالچرها، حلزونی ها روی کمباین ها، شفت ها، سانتریفیوژها، توربین ها و بسیاری از روتورهای دیگر دامنه یاتاقان در دینامیک روتور چیست؟ • بالانسر قابل حمل، آنالیزور ارتعاش "Balanset" برای بالانس دینامیکی سنگ شکن ها، فن ها، مالچرها، حلزونی ها روی کمباین ها، شفت ها، سانتریفیوژها، توربین ها و بسیاری از روتورهای دیگر

دامنه یاتاقان در دینامیک روتور چیست؟

منتشر شده توسط admin در

درک دهانه یاتاقان در دینامیک روتور

تعریف: طول یاتاقان چیست؟

طول بلبرینگ (که به آن فاصله یاتاقان یا دهانه تکیه‌گاه نیز گفته می‌شود) فاصله مرکز تا مرکز بین دو یاتاقان تکیه‌گاه اصلی یک ... روتور. این پارامتر هندسی یکی از مهمترین عوامل در ... دینامیک روتور زیرا مستقیماً بر سختی خمشی شفت تأثیر می‌گذارد، که به نوبه خود تعیین می‌کند سرعت‌های بحرانی, ، حداکثر انحراف، بارهای یاتاقان و رفتار دینامیکی کلی روتور.

برای یک قطر و جنس مشخص شفت، افزایش دهانه یاتاقان، سفتی را کاهش می‌دهد (شفت انعطاف‌پذیرتر می‌شود) و سرعت‌های بحرانی را پایین می‌آورد، در حالی که کاهش دهانه، سفتی را افزایش و سرعت‌های بحرانی را بالا می‌برد. این رابطه، دهانه یاتاقان را به یک پارامتر کلیدی طراحی در ماشین‌آلات دوار تبدیل می‌کند.

تأثیر بر سختی روتور

رابطه مکانیک تیر

شفت بین یاتاقان‌ها مانند یک تیر عمل می‌کند و سختی آن از معادله اساسی تیر پیروی می‌کند:

  • انحراف ∝ L³ / (E × I)
  • که در آن L = طول دهانه یاتاقان
  • E = مدول الاستیسیته ماده
  • I = ممان اینرسی شفت (متناسب با قطر)
  • بینش انتقادی: خیز (و در نتیجه انعطاف‌پذیری) با مکعب طول دهانه افزایش می‌یابد

پیامدهای عملی

  • دو برابر کردن طول یاتاقان، میزان انحراف را 8 برابر (2³ = 8) افزایش می‌دهد.
  • کاهش دهانه به میزان ۲۵۱TP3T، میزان انحراف را تقریباً ۵۸۱TP3T کاهش می‌دهد.
  • تغییرات کوچک در محل قرارگیری یاتاقان می‌تواند اثرات بزرگی بر سختی داشته باشد
  • برای روتورهای بلند، طول دهانه از قطر شفت تأثیرگذارتر است

تأثیر بر سرعت‌های بحرانی

رابطه بنیادی

برای یک روتور ساده (شفت یکنواخت، جرم متمرکز در مرکز)، اولین فرکانس طبیعی تقریباً برابر است با:

  • f ∝ √(k/m) که در آن k = سختی شفت، m = جرم روتور
  • از آنجایی که سختی ∝ 1/L³ است، پس f ∝ 1/L^(3/2)
  • قاعده عملی: سرعت بحرانی اول با دهانه یاتاقان نسبت معکوس دارد و با توان ۱.۵ متناسب است

پیامدهای طراحی

  • طول کوتاه‌تر: سرعت‌های بحرانی بالاتر، روتور سفت‌تر، عملکرد بهتر در سرعت‌های بالا
  • طول بیشتر: سرعت‌های بحرانی پایین‌تر، روتور انعطاف‌پذیرتر، ممکن است به عنوان روتور انعطاف‌پذیر عمل کند
  • بهینه‌سازی: تعادل بین دسترسی (دهانه بلندتر بهتر است) و سختی (دهانه کوتاه‌تر بهتر است)

مثال محاسبه

روتور موتوری را با سرعت بحرانی اول ۳۰۰۰ دور در دقیقه و دهانه یاتاقان ۵۰۰ میلی‌متر در نظر بگیرید:

  • اگر طول یاتاقان به ۶۰۰ میلی‌متر افزایش یابد (افزایش ۲۰۱TP3T):
  • سرعت بحرانی به 3000 / (600/500)^1.5 ≈ 2600 دور در دقیقه کاهش می‌یابد
  • این کاهش سرعت بحرانی ۱۳۱TP3T می‌تواند آن را به سرعت عملیاتی نزدیک‌تر کند.

ملاحظات طراحی

انتخاب دهانه یاتاقان

مهندسان هنگام قرار دادن یاتاقان‌ها باید چندین عامل را متعادل کنند:

محدودیت‌های مکانیکی

  • ابعاد قاب و محفظه ماشین
  • محل قرارگیری اجزای روتور (پروانه‌ها، کوپلینگ‌ها و غیره)
  • دسترسی برای تعمیر و نگهداری و مونتاژ
  • الزامات کوپلینگ و درایو

الزامات دینامیکی روتور

  • جداسازی سرعت بحرانی: یاتاقان‌ها را برای قرار دادن سرعت‌های بحرانی ±20-30% از سرعت عملیاتی تنظیم کنید
  • سفت و سخت در مقابل انعطاف پذیر: طول کوتاه‌تر، روتور را سفت و سخت نگه می‌دارد؛ طول بلندتر ممکن است نیاز به عملکرد به عنوان روتور انعطاف‌پذیر داشته باشد
  • محدودیت‌های انحراف: اطمینان حاصل کنید که حداکثر انحراف باعث ساییدگی یا آسیب به آب‌بند نمی‌شود
  • بارهای تحمل کننده: دهانه‌های بلندتر، بارهای یاتاقان را برای وزن روتور معین کاهش می‌دهند.

تولید و مونتاژ

  • دهانه‌های بلندتر، دسترسی بیشتری برای تعادل و مونتاژ فراهم می‌کنند.
  • تنظیم آسان‌تر بلبرینگ با دهانه قابل مشاهده
  • دهانه‌های کوتاه‌تر، جمع‌وجورتر، به مصالح قاب کمتری نیاز دارند

تأثیر بر بارهای یاتاقان

توزیع بار

طول یاتاقان بر نحوه توزیع وزن و نیروهای روتور به یاتاقان‌ها تأثیر می‌گذارد:

  • طول بیشتر: بارهای کمتر برینگ برای وزن روتور یکسان (بازوی اهرم بلندتر)
  • طول کوتاه‌تر: بارهای تحمل بار بیشتر اما توزیع یکنواخت تر
  • بارهای معلق: اثر اجزای آویزان تقویت‌شده با طول بیشتر

بارهای دینامیکی ناشی از عدم تعادل

  • بارهای دینامیکی یاتاقان از عدم تعادل به انحراف وابسته است
  • دهانه بلندتر امکان انحراف بیشتر را فراهم می‌کند و می‌تواند بارهای یاتاقان را کاهش دهد
  • اما همچنین دامنه ارتعاش را افزایش می‌دهد
  • بده بستان بین عمر یاتاقان و سطح ارتعاش

رابطه با قطر شفت

طول یاتاقان باید همراه با قطر شفت در نظر گرفته شود:

نسبت دهانه به قطر (L/D)

  • ل/د < 5: رفتار روتور بسیار سفت و سخت و معمولی
  • 5 < ل/د < 20: انعطاف‌پذیری متوسط، بیشتر ماشین‌آلات صنعتی
  • نسبت طول به قطر > 20: ملاحظات ضروری در مورد روتور بسیار انعطاف‌پذیر و انعطاف‌پذیر

استراتژی بهینه‌سازی

  • دهانه ثابت: افزایش قطر برای افزایش سرعت‌های بحرانی
  • قطر ثابت: کاهش طول برای افزایش سرعت‌های بحرانی
  • بهینه‌سازی ترکیبی: هر دو را برای برآورده کردن الزامات بحرانی سرعت و انحراف تنظیم کنید
  • محدودیت عملی: محدودیت‌های فضا اغلب یک پارامتر را ثابت می‌کنند.

پیکربندی‌های چندگانه یاتاقان

تکیه‌گاه استاندارد دو یاتاقانی

  • رایج‌ترین پیکربندی
  • یک دهانه یاتاقان، سیستم را تعریف می‌کند
  • تحلیل و طراحی ساده

سیستم‌های چند یاتاقانی

روتورهایی با بیش از دو یاتاقان، دهانه‌های متعددی دارند:

  • سه بلبرینگ: دو دهانه (مثلاً موتور با یاتاقان مرکزی)
  • چهار یا بیشتر: چندین دهانه، تحلیل پیچیده مورد نیاز است
  • طول موثر: برای تحلیل ارتعاش، ممکن است لازم باشد طول مؤثر برای هر حالت تعیین شود
  • دینامیک کوپل شده: دهانه‌ها با هم تعامل دارند و بر رفتار کلی سیستم تأثیر می‌گذارند

اندازه‌گیری و تأیید

تأیید صحت ساخت (As-Built)

  • اندازه گیری طول واقعی یاتاقان در حین نصب
  • تأیید تطابق با مشخصات طراحی (معمولاً تلرانس ±۵ میلی‌متر)
  • ابعاد هنگام ساخت را برای محاسبات دینامیکی روتور مستند کنید
  • بررسی هم‌ترازی خطوط مرکزی یاتاقان‌ها

تأثیر تغییرات نصب

  • خطاهای موقعیت یاتاقان بر سرعت‌های بحرانی پیش‌بینی‌شده تأثیر می‌گذارند
  • ناهم‌ترازی بارهای اضافی ایجاد می‌کند
  • نشست فونداسیون می‌تواند دهانه مؤثر را با گذشت زمان تغییر دهد
  • رشد حرارتی ممکن است طول مؤثر را در دمای عملیاتی تغییر دهد

اصلاح و مقاوم‌سازی

چه زمانی باید طول یاتاقان را تغییر داد؟

تغییر موقعیت بلبرینگ زمانی در نظر گرفته می‌شود که:

  • کارکرد بسیار نزدیک به سرعت بحرانی (جابجایی یاتاقان برای تغییر سرعت بحرانی)
  • انحراف بیش از حد شفت که باعث سایش یا مشکلات آب‌بندی می‌شود
  • بارهای بیش از حد زیاد یا توزیع ناهموار بار بر روی یاتاقان‌ها
  • تبدیل عملکرد روتور صلب به روتور انعطاف‌پذیر (یا برعکس)

چالش‌های اصلاح دهانه

  • تغییرات ساختاری: ممکن است نیاز به اصلاحات قاب یا محفظه داشته باشد
  • تأثیر هم‌ترازی: تغییر موقعیت یاتاقان‌ها بر هم‌ترازی با تجهیزات محرک تأثیر می‌گذارد
  • هزینه: هزینه‌های اصلاح قابل توجه باید با مزایا توجیه شود
  • اعتبارسنجی مورد نیاز: آزمایش‌های لازم برای تأیید بهبودها

طول یاتاقان یک پارامتر هندسی اساسی است که عمیقاً بر رفتار دینامیکی روتور تأثیر می‌گذارد. انتخاب مناسب در طول طراحی و تأیید دقیق در طول نصب برای دستیابی به جداسازی سرعت بحرانی مطلوب، سطوح ارتعاش قابل قبول و عملکرد طولانی مدت قابل اعتماد ماشین‌آلات دوار ضروری است.

← بازگشت به فهرست اصلی

Categories: واژه‌نامهبالانس روتور
واتساپ