سیستم روتور-یاتاقان چیست؟ دینامیک یکپارچه • 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 دیگر از روتورها سیستم روتور-یاتاقان چیست؟ دینامیک یکپارچه • 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 دیگر از روتورها

سیستم روتور-یاتاقان چیست؟ دینامیک یکپارچه

منتشر شده توسط admin در

درک سیستم روتور-یاتاقان

تعریف: سیستم روتور-یاتاقان چیست؟

آ سیستم روتور-یاتاقان مجموعه مکانیکی یکپارچه کاملی است که از یک قطعه چرخان تشکیل شده است. روتور (شفت با اجزای متصل)، یاتاقان‌های نگهدارنده که حرکت آن را محدود کرده و بارها را حمل می‌کنند، و سازه نگهدارنده ثابت (محفظه‌های یاتاقان، پایه‌ها، قاب و فونداسیون) که یاتاقان‌ها را به زمین متصل می‌کند. این سیستم به عنوان یک کل یکپارچه در ... تجزیه و تحلیل می‌شود. دینامیک روتور زیرا رفتار دینامیکی هر جزء بر سایر اجزا تأثیر می‌گذارد.

تحلیل دینامیکی صحیح روتور، به جای تحلیل روتور به صورت جداگانه، سیستم روتور-یاتاقان را به عنوان یک سیستم مکانیکی کوپل شده در نظر می‌گیرد که در آن خواص روتور (جرم، سختی، میرایی)، ویژگی‌های یاتاقان (سختی، میرایی، فواصل) و خواص سازه نگهدارنده (انعطاف‌پذیری، میرایی) همگی با هم در تعامل هستند تا ... سرعت‌های بحرانی, لرزش پاسخ، و پایداری.

اجزای سیستم روتور-یاتاقان

۱. مجموعه روتور

اجزای چرخشی شامل:

  • شفت: عنصر چرخان اصلی که سختی را فراهم می‌کند
  • دیسک‌ها و چرخ‌ها: پروانه‌ها، چرخ‌های توربین، کوپلینگ‌ها، قرقره‌ها که جرم و اینرسی را اضافه می‌کنند
  • جرم توزیع شده: روتورهای نوع درام یا خود جرم شفت
  • کوپلینگ‌ها: اتصال روتور به محرک یا تجهیزات محرک

مشخصات روتور:

  • توزیع جرم در امتداد محور
  • سختی خمشی شفت (تابعی از قطر، طول، جنس)
  • گشتاورهای اینرسی قطبی و قطری (تأثیرگذار بر اثرات ژیروسکوپی)
  • میرایی داخلی (معمولاً کوچک)

۲. یاتاقان‌ها

عناصر رابطی که از روتور پشتیبانی می‌کنند و امکان چرخش را فراهم می‌کنند:

انواع بلبرینگ

  • یاتاقان‌های غلتشی: بلبرینگ، بلبرینگ غلتکی
  • یاتاقان‌های لایه سیال: یاتاقان‌های ژورنال، یاتاقان‌های پد کج‌شونده، یاتاقان‌های کف‌گرد
  • بلبرینگ‌های مغناطیسی: سیستم تعلیق الکترومغناطیسی فعال

مشخصات بلبرینگ

  • سختی: مقاومت در برابر انحراف تحت بار (نیوتن بر متر مربع یا پوند بر اینچ مربع)
  • میرایی: اتلاف انرژی در یاتاقان (نیوتن بر متر مربع)
  • جرم: اجزای متحرک یاتاقان (معمولاً کوچک)
  • ترخیص کالا از گمرک: لقی شعاعی و محوری مؤثر بر سختی و غیرخطی بودن
  • وابستگی به سرعت: خواص یاتاقان لایه سیال با سرعت به طور قابل توجهی تغییر می‌کند

۳. ساختار پشتیبانی

عناصر ثابت فونداسیون:

  • محفظه‌های یاتاقان: ساختار فوری اطراف یاتاقان‌ها
  • پایه‌ها: تکیه‌گاه‌های عمودی بالابرنده یاتاقان‌ها
  • صفحه پایه/قاب: سازه افقی متصل کننده پایه ها
  • بنیاد: سازه بتنی یا فولادی که بارها را به زمین منتقل می‌کند
  • عناصر جداسازی: فنرها، پدها یا پایه‌ها در صورت استفاده از ایزولاسیون ارتعاش

ساختار پشتیبانی کمک می‌کند:

  • سختی اضافی (می‌تواند قابل مقایسه با یا کمتر از سختی روتور باشد)
  • میرایی از طریق خواص مواد و اتصالات
  • جرم مؤثر بر فرکانس‌های طبیعی کلی سیستم

چرا تحلیل سطح سیستم ضروری است؟

رفتار جفت‌شده

هر جزء بر اجزای دیگر تأثیر می‌گذارد:

  • انحراف روتور نیروهایی را روی یاتاقان‌ها ایجاد می‌کند
  • انحراف یاتاقان شرایط پشتیبانی روتور را تغییر می‌دهد
  • انعطاف‌پذیری ساختار پشتیبانی امکان حرکت یاتاقان را فراهم می‌کند و بر سختی ظاهری یاتاقان تأثیر می‌گذارد
  • لرزش فونداسیون از طریق یاتاقان‌ها به روتور بازخورد می‌دهد

فرکانس‌های طبیعی سیستم

فرکانس‌های طبیعی، ویژگی‌های کل سیستم هستند، نه اجزای منفرد:

  • یاتاقان‌های نرم + روتور سفت = سرعت‌های بحرانی پایین‌تر
  • یاتاقان‌های سفت + روتور انعطاف‌پذیر = سرعت‌های بحرانی بالاتر
  • فونداسیون انعطاف‌پذیر می‌تواند سرعت‌های بحرانی را حتی با یاتاقان‌های سفت کاهش دهد
  • فرکانس طبیعی سیستم ≠ فرکانس طبیعی روتور به تنهایی

روش‌های تحلیل

مدل‌های ساده‌شده

برای تحلیل اولیه:

  • تیر با تکیه‌گاه ساده: روتور به عنوان تیر با تکیه‌گاه‌های صلب (انعطاف‌پذیری یاتاقان و فونداسیون نادیده گرفته می‌شود)
  • روتور جفکات: جرم متمرکز روی شفت انعطاف‌پذیر با تکیه‌گاه‌های فنری (شامل سختی یاتاقان)
  • روش ماتریس انتقال: رویکرد کلاسیک برای روتورهای چند دیسکی

مدل‌های پیشرفته

برای تجزیه و تحلیل دقیق ماشین آلات واقعی:

  • تحلیل المان محدود (FEA): مدل دقیق روتور با المان‌های فنری برای یاتاقان‌ها
  • مدل‌های بلبرینگ: سختی و میرایی غیرخطی یاتاقان در مقابل سرعت، بار، دما
  • انعطاف‌پذیری فونداسیون: مدل المان محدود (FEA) یا مدل مودال سازه نگهدارنده
  • تحلیل کوپل شده: سیستم کامل شامل تمام جلوه‌های تعاملی

پارامترهای کلیدی سیستم

سهم سختی

سختی کل سیستم ترکیبی سری است:

  • ۱/کیلوگرممجموع = ۱/kروتور + ۱/هزاربلبرینگ + ۱/هزاربنیاد
  • نرم‌ترین عنصر بر سختی کلی غلبه دارد
  • مورد رایج: انعطاف‌پذیری فونداسیون، سختی سیستم را کمتر از سختی روتور به تنهایی کاهش می‌دهد.

مشارکت‌های میرایی

  • میرایی یاتاقان: معمولاً منبع غالب (به‌ویژه یاتاقان‌های لایه سیال)
  • میرایی فونداسیون: میرایی سازه‌ای و مصالح در تکیه‌گاه‌ها
  • میرایی داخلی روتور: معمولاً بسیار کوچک، معمولاً نادیده گرفته شده
  • میرایی کل: مجموع المان‌های میرایی موازی

پیامدهای عملی

برای طراحی ماشین

  • نمی‌توان روتور را جدا از یاتاقان‌ها و فونداسیون طراحی کرد
  • انتخاب یاتاقان بر سرعت‌های بحرانی قابل دستیابی تأثیر می‌گذارد
  • سختی فونداسیون باید برای پشتیبانی از روتور کافی باشد
  • بهینه‌سازی سیستم مستلزم بررسی همزمان همه عناصر است

برای متعادل سازی

  • Influence coefficients نشان دهنده پاسخ کامل سیستم است
  • تعادل میدان به طور خودکار ویژگی‌های سیستم نصب شده را در نظر می‌گیرد
  • بالانس کارگاهی روی یاتاقان/تکیه‌گاه‌های مختلف ممکن است به طور کامل به شرایط نصب شده منتقل نشود.
  • تغییرات سیستم (سایش یاتاقان، نشست فونداسیون) پاسخ تعادل را تغییر می‌دهد

برای عیب‌یابی

  • مشکلات ارتعاشی ممکن است از روتور، یاتاقان‌ها یا فونداسیون ناشی شوند.
  • هنگام تشخیص مشکلات، باید کل سیستم را در نظر گرفت
  • تغییرات در یک جزء بر رفتار کلی تأثیر می‌گذارد
  • مثال: فرسودگی فونداسیون می‌تواند سرعت‌های بحرانی را کاهش دهد

پیکربندی‌های رایج سیستم

پیکربندی ساده بین یاتاقان‌ها

  • روتور توسط دو یاتاقان در دو انتها پشتیبانی می‌شود
  • رایج‌ترین پیکربندی صنعتی
  • ساده‌ترین سیستم برای تجزیه و تحلیل
  • استاندارد متعادل‌سازی دو صفحه‌ای رویکرد

پیکربندی روتور آویزان

  • روتور امتداد می‌یابد فراتر از تکیه‌گاه یاتاقان
  • بارهای یاتاقان بالاتر از بازوی گشتاور
  • حساسیت بیشتر به عدم تعادل
  • رایج در فن‌ها، پمپ‌ها، برخی موتورها

سیستم‌های چند یاتاقانی

  • سه یا چند یاتاقان که از یک روتور واحد پشتیبانی می‌کنند
  • توزیع بار پیچیده‌تر
  • هم‌ترازی بین یاتاقان‌ها بسیار مهم است
  • رایج در توربین‌های بزرگ، ژنراتورها، رول‌های ماشین کاغذسازی

سیستم‌های چند روتور کوپل شده

  • روتورهای چندگانه متصل به کوپلینگ (مجموعه‌های موتور-پمپ، مجموعه‌های توربین-ژنراتور)
  • هر روتور یاتاقان‌های مخصوص به خود را دارد اما سیستم‌ها به صورت پویا به هم متصل هستند.
  • پیچیده‌ترین پیکربندی برای تجزیه و تحلیل
  • ناهم‌ترازی در اتصال، نیروهای برهمکنش ایجاد می‌شوند

درک ماشین‌آلات دوار به عنوان سیستم‌های یکپارچه روتور-یاتاقان به جای اجزای جداگانه، برای طراحی، تحلیل و عیب‌یابی مؤثر، اساسی است. دیدگاه سطح سیستم، بسیاری از پدیده‌های ارتعاش را توضیح می‌دهد و اقدامات اصلاحی مناسب را برای عملکرد قابل اعتماد و کارآمد هدایت می‌کند.

← بازگشت به فهرست اصلی

Categories:
واتساپ