הבנת מערבולת שמן

הגדרה: מהי מערבולת שמן?

מערבולת שמן הוא סוג של ויברציה מעוררת עצמית ולא יציבה המתרחשת במכונות המצוידות במיסבי סרט נוזל (מסב ציר), כגון טורבינות גדולות, מדחסים ומשאבות. זוהי צורה של חוסר יציבות הנגרמת על ידי נוזלים שבה סרט השמן התומך בציר מתחיל לדחוף את הציר סביב מרווח המיסב בתנועה מעגלית קדימה. תנועה "מסתחררת" זו היא תת-סינכרוני רטט, כלומר הוא מתרחש בתדירות נמוכה ממהירות הפעולה של המכונה (1X).

מאפייני מערבולת שמן

לסחרור שמן מספר מאפיינים ברורים וניתנים לזיהוי בנתוני הרטט:

• תֶדֶר: המאפיין הבולט ביותר הוא שיא רטט בעל משרעת גדולה בתדר מעט פחות ממחצית מהירות הריצה, בדרך כלל בין 0.4X ו-0.48X (כלומר, 40% עד 48% ממהירות הסיבוב של הציר). לדוגמה, במכונה הפועלת במהירות של 3000 סל"ד (50 הרץ), סחרור שמן יופיע בערך במהירות של 1200-1440 סל"ד (20-24 הרץ).
• כיוון: הוויברציה היא בעיקר רדיאלית (אופקית ואנכית) ולעתים קרובות כיוונית מאוד.
• גרף מסלול: כאשר מסתכלים על גרף מסלול באמצעות גלאי קרבה XY, מערבולת הנפט נראית כמסלול גדול, הנע קדימה, ולעתים קרובות מעוות (לא מעגלי), עם לולאה פנימית אחת ומוגדרת היטב.
• הִתְנַהֲגוּת: סיבוב השמן אינו קשור למהירות ספציפית. אם מהירות המכונה עולה, גם תדירות הסיבוב תגדל, תוך שמירה על יחס אופייני של ~0.4X - 0.48X ממהירות הריצה החדשה. זהו מבדיל מרכזי מתהודה מבנית, המתרחשת בתדר קבוע ללא קשר למהירות הציר.

המנגנון: כיצד מתרחשת מערבולת שמן?

סחרור שמן נגרם על ידי הדינמיקה של טריז השמן ההידרודינמי התומך בציר במיסב גלגלת. בפעולה רגילה, הציר המסתובב גורר שמן לתוך פער בצורת טריז, ויוצר שדה לחץ שמרים ותומך בציר. הציר אינו יושב במרכז המיסב אלא מוזז מעט.

השמן בתוך טריז זה מסתובב גם הוא סביב המיסב בערך במחצית ממהירות הציר. אם המיסב עמוס קלות או שיש לו מרווח יתר, כוחות הייצוב יכולים להיות חלשים. הפרעה קטנה עלולה לגרום לציר "להילכד" על ידי שכבת השמן המסתובבת, אשר לאחר מכן מתחילה לדחוף את הציר במסלול מעגלי סביב המיסב. זה יוצר ויברציה מתמשכת שיכולה לגדול לאמפליטודות גבוהות מאוד, שלעתים קרובות מוגבלות רק על ידי מרווח המיסב עצמו (כלומר, הציר מתחיל לפגוע במיסב).

שוט שמן: הצורה החמורה יותר

אם מהירות המכונה עולה עד לנקודה שבה תדר סיבובי השמן (~0.4X – 0.48X) עולה בקנה אחד עם אחד התדרים הטבעיים של הרוטור (a מהירות קריטית), המצב מחמיר הרבה יותר. זה נקרא שוט שמן.

• תדר נעול: הרטט "ננעל" על התדר הטבעי של הרוטור ואינו עולה עוד יותר ככל שמהירות המכונה עולה.
• משרעת גבוהה: מצב התהודה גורם למשרעת הרטט להיות גבוהה ביותר ולעתים קרובות הרסנית.
• סַכָּנָה: שוט שמן הוא מצב מסוכן מאוד ולא יציב שיכול להוביל לכשל קטסטרופלי של המכונה.

סיבות נפוצות ופתרונות

• גורמים: מיסבים עם עומס קל, מרווח מיסבים מוגזם, צמיגות שמן שגויה (נמוכה מדי), לחץ שמן גבוה, או תכנון מכונה שקובע מהירות קריטית של בערך כפולה ממהירות הריצה.

– פתרונות: פתרונות נועדו לשבש את שכבת השמן הלא יציבה. זה יכול לכלול הגדלת עומס המיסב, מעבר לצמיגות שמן שונה, או עיצוב מחדש של המיסבים כך שיהיו בעלי תכונות נגד סחרור (למשל, מיסבים בצורת קדח לימון, סכר לחץ או מיסבים בעלי משטח הטיה).

← חזרה לאינדקס הראשי