Razumijevanje rotora u rotirajućim strojevima

Definicija: Što je rotor?

A rotor je primarni rotirajući sklop unutar stroja. Obično se sastoji od središnjeg vratila na kojem su montirane druge komponente - poput impelera, lopatica, magneta ili armatura. Cijeli sklop poduprt je ležajevima i dizajniran je za prijenos okretnog momenta i obavljanje rada. Proučavanje ponašanja rotora dok se okreće, uključujući njegove vibracije i otklone, poznato je kao dinamika rotora, kritično područje u strojarstvu.

Temeljna klasifikacija: Kruti i fleksibilni rotori

Najvažnija razlika u dinamici rotora je ponaša li se rotor kao "kruto" ili "fleksibilno" tijelo. Ova klasifikacija ne temelji se na svojstvima materijala, već na odnosu između radne brzine stroja i brzine rotora. kritične brzine (njegove prirodne frekvencije savijanja).

Kruti rotori

Rotor se smatra krut ako je njegova radna brzina znatno ispod prve kritične brzine savijanja (obično manje od 70% prve kritične brzine). Pri tim brzinama, osovina ne podliježe nikakvom značajnom savijanju ili fleksiranju zbog dinamičkih sila. Može se pretpostaviti da se cijeli rotor okreće kao jedna, kruta masa.

• Karakteristike: Obično su kraći, zdepastiji i rade pri nižim brzinama.
• Balancing: Može se u potpunosti ispraviti pomoću dinamičko balansiranje u dvije ravnine prema principima mehanike krutog tijela.
• Primjeri: Većina standardnih elektromotora, ventilatora niske brzine, brusnih kotača i mnogih rotora pumpi.

Fleksibilni rotori

Rotor se smatra fleksibilan ako je dizajniran za rad brzinom koja je blizu, na ili iznad jedne ili više kritičnih brzina savijanja. Kako se rotor približava kritičnoj brzini, osovina će se početi značajno otklanjati i savijati. Oblik ovog savijanja poznat je kao "oblik moda".

• Karakteristike: Obično su dugi, vitki i rade pri velikim brzinama.
• Balancing: Dvoravninsko balansiranje nije dovoljno. Fleksibilni rotori zahtijevaju naprednije tehnike višeravninskog balansiranja koje uzimaju u obzir savijanje osovine. To može uključivati "modalno balansiranje" (balansiranje svakog oblika moda pojedinačno) ili balansiranje koeficijenta utjecaja više brzina.
• Primjeri: Velike parne i plinske turbine, brzi kompresori, duga pogonska vratila i rotori generatora.

Dizajn i analiza fleksibilnih rotora daleko su složeniji, jer se njihovo dinamičko ponašanje mijenja s brzinom.

Uobičajene komponente sklopa rotora

Rotor je više od samo osovine. Tipičan sklop može uključivati:

• Vratilo: Središnji dio koji prenosi okretni moment.
• Impeleri, lopatice ili krilca: Komponente koje rade na fluidu (u pumpama, ventilatorima, turbinama).
• Armatura/Namoti: Rotirajući dio elektromotora ili generatora.
• Časopisi: Visoko polirani dijelovi osovine koji se nalaze unutar ležajeva.
• Spojnice: Glavčine koje se koriste za spajanje rotora s drugim strojem.
• Potisne ogrlice: Komponente koje apsorbiraju sve aksijalne sile.
• Ravnotežni prstenovi ili ravnine: Određena mjesta gdje se dodaju korekcijski utezi tijekom balansiranja.

Uobičajeni problemi povezani s rotorima

Analiza vibracija koristi se za otkrivanje širokog spektra problema koji nastaju u sklopu rotora:

• Neravnoteža: Najčešći problem, uzrokovan neravnomjernom raspodjelom mase.
• Savijena osovina: Fizički zavoj ili luk u osovini.
• Pukotina osovine: Razvoj pukotine uslijed zamora materijala koja može dovesti do katastrofalnog otkazivanja.
• Neusklađenost: Iako je problem između rotora, on uzrokuje velika naprezanja unutar sklopa rotora.
• Trenje rotora i statora: Kontakt između rotirajućih i nepokretnih dijelova stroja.
• Labavost: Labavo prianjanje komponente (poput impelera) na osovini.

← Natrag na glavni indeks