Akselilaakerien ymmärtäminen
Määritelmä: Mikä on liukulaakeri?
A liukulaakeri (kutsutaan myös liukulaakeriksi, holkkilaakeriksi tai nestekalvolaakeriksi) on laakerityyppi, joka tukee pyörivää akselia ohuen paineistetun voiteluainekalvon avulla vierintäelementtien sijaan. Pyörivä akseli ("tappi") on erotettu kiinteästä laakeripinnasta hydrodynaamisella öljykalvolla, joka syntyy akselin pyöriessä vetämällä öljyä suppenevaan kiilamaiseen rakoon. Tämä paineistettu öljykiila tukee akselin kuormaa ilman metalli-metalli-kosketusta.
Lieriölaakerit ovat olennaisia nopeissa ja kuormitetuissa pyörivissä koneissa, kuten turbiineissa, generaattoreissa ja suurissa kompressoreissa, koska ne tarjoavat erinomaisen kuormituskyvyn, pienen kitkan suurilla nopeuksilla ja merkittävän... vaimennus joka auttaa hallitsemaan tärinä ja vakauttaa roottori järjestelmät.
Toimintaperiaate: Hydrodynaaminen voitelu
Miten öljykalvo muodostuu
Lieriölaakeri toimii hydrodynaamisen voitelun periaatteella:
- Ensimmäinen yhteydenotto: Paikoissa ollessaan akseli lepää laakeripinnalla painovoiman vaikutuksesta
- Kierto alkaa: Kun akseli alkaa pyöriä, se vetää öljyä rakoon tarttumalla siihen.
- Kiilan muodostuminen: Akselin ja laakerin välinen konvergentti geometria luo kiilanmuotoisen tilan
- Paineen muodostuminen: Öljyn joutuminen konvergoivaan kiilaan synnyttää hydrodynaamista painetta
- Nousu: Painevoima ylittää akselin painon ja nostaa sen täydelle öljykalvolle
- Vakaa tila: Akseli kelluu paineistetulla öljykalvolla ilman metallikosketusta
Öljykalvon paksuus
- Tyypillinen paksuus: 10–100 mikrometriä (0,0004–0,004 tuumaa)
- Erittäin ohut, mutta riittävä estämään kosketuksen
- Paksuus vaihtelee ympärysmitan ympäri (vähimmäispaksuus lähimmän lähestymiskohdan kohdalla)
- Riippuu nopeudesta, kuormituksesta, öljyn viskositeetista ja laakerivälyksestä
Akselilaakerien tyypit
1. Yksinkertainen lieriömäinen (koko lehti)
- Yksinkertaisin rakenne: sylinterimäinen reikä öljynsyöttöuralla
- 360° käämityskulma
- Hyvä kantavuus, mutta voi olla altis epävakaudelle suurilla nopeuksilla
- Yleinen moottoreissa, pumpuissa ja yleisissä teollisuuslaitteissa
2. Osittaiset kaarilaakerit
- Laakeripinta peittää vain osan kehästä (120–180°)
- Kevyempi paino, pienempi öljynvirtausvaatimus
- Pienempi jäykkyys kuin täysjousituksessa
- Käytetään kevyesti kuormitetuissa sovelluksissa
3. Kallistuvien laakerityynyjen
- Laakeripinta jaettu useisiin itsenäisiin, kääntyviin tyynyihin
- Jokainen tyyny kehittää oman hydrodynaamisen kiilan
- Luonnostaan kestävä öljyn pyörteilyä/vatkaa vastaan
- Alan standardi suurnopeuksisille turbokoneille
- Kalliimpi, mutta dynaamiset ominaisuudet ovat paremmat
4. Painepato ja offset-laakerit
- Muunnellut lieriömäiset laakerit, joissa on geometrisia ominaisuuksia vakauden parantamiseksi
- Urat, padot tai epäkeskiset reiät lisäävät tehokasta vaimennusta
- Kompromissi yksinkertaisen lieriömäisen ja kallistuvan alustan välillä
Dynaamiset ominaisuudet
Jäykkyys
Akselilaakerin jäykkyys on monimutkainen ja nopeudesta riippuvainen:
- Alhainen nopeus: Alhainen jäykkyys, akselin asento muuttuu merkittävästi kuormituksen mukana
- Suuri nopeus: Suurempi jäykkyys kehittyneemmästä hydrodynaamisesta paineesta johtuen
- Suuntavaihtelu: Jäykkyys erilainen vaaka- ja pystysuunnassa
- Ristikytketty jäykkyys: Yhteen suuntaan taipuminen luo voiman kohtisuoraan suuntaan
Vaimennus
Liukulaakerit tarjoavat merkittävää vaimennusta:
- Energia haihtuu öljykalvon viskoosin leikkauksen kautta
- Vaimennus lisääntyy nopeuden ja öljyn viskositeetin myötä
- Kriittinen tärinän rajoittamiseksi kriittiset nopeudet
- Olennaista ehkäisemään roottorin epävakaus
Nopeusriippuvuus
Kaikki liukulaakerin ominaisuudet muuttuvat pyörimisnopeuden mukaan:
- Jäykkyys kasvaa nopeuden myötä
- Vaimennus lisääntyy nopeuden mukana
- Luonnolliset taajuudet nouse vauhdilla
- Kriittiset nopeudet siirtyy ylöspäin nopeuden kasvaessa
Akselilaakerien edut
- Suuri kuormituskapasiteetti: Kestää erittäin raskaita roottoreita
- Nopea ominaisuus: Sopii jopa 50 000+ rpm nopeuksille
- Alhainen kitka nopeudella: Kun hydrodynaaminen kalvo on muodostunut, kitkakerroin on erittäin alhainen (0,001–0,003)
- Erinomainen vaimennus: Hallitsee tärinää kriittisillä nopeuksilla
- Hiljainen toiminta: Ei vierintäelementin melua
- Iskunkestävyys: Öljykalvo vaimentaa ohimeneviä kuormia
- Pitkä käyttöikä: Ei metallikosketusta, mikä minimoi kulumisen (mahdollisuus käyttää vuosikymmeniä)
- Yksinkertainen muotoilu: Perustyypit ovat yksinkertaisia ja taloudellisia
Haitat ja haasteet
- Suuri käynnistyskitka: Ei öljykalvoa levossa, vaatii irrotusmomentin
- Vaadittu voitelujärjestelmä: On toimitettava jatkuvasti puhdasta, jäähdytettyä öljyä
- Öljyn pyörteiden/vatkahdusten riski: Lieriömäiset laakerit, jotka ovat alttiita epävakaudelle
- Hitaampi vaste: Öljykalvo lisää joustavuutta, on vähemmän jäykkä kuin vierintälaakerit alhaisilla nopeuksilla
- Lämpötilaherkkyys: Suorituskyky muuttuu öljyn lämpötilan mukaan (vaikuttaa viskositeettiin)
- Kontaminaatioherkkyys: Hiukkaset voivat vahingoittaa laakeripintaa tai tukkia öljykanavat
- Aksiaalinen paikannus: Ei sisällä luontaista aksiaalista rajoitinta (vaatii erillisen työntölaakerin)
Sovellukset
Akselilaakerit ovat vakiona seuraavissa malleissa:
- Höyry- ja kaasuturbiinit: Monimegawatin sähköntuotantoyksiköt
- Suuret generaattorit: Synkroniset generaattorit voimalaitoksissa
- Keskipakokompressorit: Nopeat, suurta kuormitusta kestävät teollisuuskompressorit
- Suuret sähkömoottorit: Yli 500 hv:n moottoreissa käytetään usein liukulaakereita
- Merivoimat: Laivan potkuriakselin laakerit
- Paperikoneet: Suuret vierintälaakerit
- Polttomoottorit: Kampiakselin pää- ja männänlaakerit
Suhde roottorin dynamiikkaan
Lieriölaakerit vaikuttavat kriittisesti roottorin dynaamiseen käyttäytymiseen:
- Kriittisen nopeuden määritys: Laakerin jäykkyys ja vaimennus vaikuttavat suoraan kriittisiin nopeusalueisiin ja amplitudeihin
- Vakaus: Laakerityyppi ja rakenne määräävät alttiuden öljypyörre ja akselipiiska
- Campbellin kaaviot: Näytä, miten ominaistaajuudet muuttuvat nopeuden mukana laakerin jäykkyyden vaihteluiden vuoksi
- Tasapainottaminen: Laakerin ominaisuudet vaikuttavat vaikutuskertoimet ja tasapainovaste
Lieriölaakerit edustavat hienostunutta ja kypsää teknologiaa, joka on välttämätön tehokkaille pyöriville koneille. Niiden ainutlaatuinen yhdistelmä kuormituskykyä, nopeusominaisuuksia ja vaimennusta tekee niistä korvaamattomia kriittisissä sovelluksissa huolimatta niiden voiteluvaatimusten ja dynaamisen käyttäytymisen monimutkaisuudesta.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 