درک چرخش روغن

تعریف: چرخش روغن چیست؟

چرخش روغن نوعی ارتعاش خود تحریک و ناپایدار است که در ماشین‌های مجهز به یاتاقان‌های لایه سیال (ژورنال)، مانند توربین‌های بزرگ، کمپرسورها و پمپ‌ها، رخ می‌دهد. این نوعی ناپایداری ناشی از سیال است که در آن لایه روغنی که شفت را نگه می‌دارد، شروع به هل دادن شفت در اطراف لقی یاتاقان در یک حرکت دایره‌ای رو به جلو می‌کند. این حرکت «چرخشی» ... زیرهمزمان ارتعاش، به این معنی که در فرکانسی کمتر از سرعت کارکرد دستگاه (1X) رخ می‌دهد.

ویژگی‌های چرخش روغن

چرخش روغن چندین ویژگی متمایز و قابل شناسایی در داده‌های ارتعاشی دارد:

• فرکانس: برجسته‌ترین ویژگی، یک پیک ارتعاش با دامنه بزرگ در فرکانسی کمی کمتر از نصف سرعت حرکت، معمولاً بین ۰.۴X و ۰.۴۸X (یعنی، از ۴۰۱TP3T تا ۴۸۱TP3T از سرعت چرخش شفت). برای مثال، در دستگاهی که با سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه (۵۰ هرتز) کار می‌کند، چرخش روغن تقریباً در ۱۲۰۰ تا ۱۴۴۰ دور در دقیقه (۲۰ تا ۲۴ هرتز) ظاهر می‌شود.
• جهت: ارتعاش عمدتاً شعاعی (افقی و عمودی) است و اغلب به شدت جهت‌دار است.
• نمودار مدار: وقتی چرخش روغن را روی نمودار مداری کاوشگرهای مجاورتی XY مشاهده می‌کنیم، به صورت یک مدار بزرگ، رو به جلو و اغلب اعوجاج‌یافته (غیردایره‌ای) با یک حلقه داخلی واحد و خوش‌تعریف دیده می‌شود.
• رفتار: چرخش روغن به سرعت خاصی وابسته نیست. اگر سرعت دستگاه افزایش یابد، فرکانس چرخش نیز افزایش می‌یابد و همواره نسبت مشخصه آن در حدود 0.4X تا 0.48X سرعت جدید کاری حفظ می‌شود. این یک وجه تمایز کلیدی از رزونانس ساختاری است که در یک فرکانس ثابت و صرف نظر از سرعت شفت رخ می‌دهد.

مکانیسم: چرخش روغن چگونه رخ می‌دهد؟

چرخش روغن ناشی از دینامیک گوه روغن هیدرودینامیکی است که از شفت در یک یاتاقان ژورنال پشتیبانی می‌کند. در حالت عادی، شفت چرخان روغن را به داخل یک شکاف گوه شکل می‌کشد و یک میدان فشار ایجاد می‌کند که شفت را بلند کرده و از آن پشتیبانی می‌کند. شفت در مرکز یاتاقان قرار نمی‌گیرد، بلکه کمی جابجا می‌شود.

روغن موجود در این گوه نیز تقریباً با نصف سرعت شفت در اطراف یاتاقان در گردش است. اگر یاتاقان بار کمی داشته باشد یا لقی بیش از حد داشته باشد، نیروهای تثبیت‌کننده می‌توانند ضعیف باشند. یک اختلال کوچک می‌تواند باعث شود که شفت توسط لایه روغن در گردش "گرفتار" شود، که سپس شروع به هل دادن شفت در یک مسیر دایره‌ای در اطراف یاتاقان می‌کند. این یک ارتعاش خودپایدار ایجاد می‌کند که می‌تواند تا دامنه‌های بسیار بالا رشد کند، که اغلب فقط توسط لقی خود یاتاقان محدود می‌شود (یعنی شفت شروع به ضربه زدن به یاتاقان می‌کند).

شلاق روغن: نوع شدیدتر

اگر سرعت ماشین تا جایی افزایش یابد که فرکانس چرخش روغن (~0.4X – 0.48X) با یکی از فرکانس‌های طبیعی روتور (a) منطبق شود. سرعت بحرانی) ، وضعیت بسیار شدیدتر می‌شود. به این حالت، شلاق روغنی.

• فرکانس قفل شده: ارتعاش روی فرکانس طبیعی روتور «قفل» می‌شود و با افزایش سرعت دستگاه، بیشتر افزایش نمی‌یابد.
• دامنه بالا: شرایط تشدید باعث می‌شود دامنه ارتعاش بسیار بالا و اغلب مخرب شود.
• خطر: شلاق روغن یک وضعیت بسیار خطرناک و ناپایدار است که می‌تواند منجر به خرابی فاجعه‌بار دستگاه شود.

علل و راه حل های رایج

• علل: یاتاقان‌های سبک بار، لقی بیش از حد یاتاقان، ویسکوزیته نادرست روغن (خیلی پایین)، فشار بالای روغن، یا طراحی ماشینی که سرعت بحرانی را تقریباً دو برابر سرعت دورانی قرار می‌دهد.

– راه حل ها: هدف از راه‌حل‌ها، از بین بردن لایه روغن ناپایدار است. این می‌تواند شامل افزایش بارگذاری یاتاقان، تغییر به ویسکوزیته روغن متفاوت یا طراحی مجدد یاتاقان‌ها برای داشتن ویژگی‌های ضد چرخش (مثلاً یاتاقان‌های با سوراخ لیمویی، سد فشار یا یاتاقان‌های با پد کج‌شونده) باشد.

← بازگشت به فهرست اصلی