Razumijevanje prigušivača stisnom folijom
Definicija: Što je prigušivač s cijedivom folijom?
A prigušivač stisnute folije (SFD) je pasivni prigušivanje uređaj koji se koristi u rotirajućim strojevima za raspršivanje vibracijske energije i kontrolu vibracija amplitude, posebno kod kritične brzine. Prigušivač se sastoji od tankog filma ulja koji se nalazi u prstenastom prostoru koji okružuje kućište ležaja. Kada je ležaj (i pričvršćen rotor) vibrira, kućište ležaja oscilira unutar zazora prigušivača, stiskajući uljni film. Viskozni otpor ovom stiskanju raspršuje energiju, pružajući prigušenje rotorskom sustavu bez dodavanja značajne krutosti.
Prigušivači s filmom za stiskanje široko se koriste u zrakoplovnim motorima, industrijskim plinskim turbinama i drugim strojevima velike brzine gdje je potrebno poboljšano prigušenje za kontrolu vibracija i sprječavanje nestabilnosti rotora.
Fizički princip rada
Akcija stiskanja
Ne sviđa mi se ležajevi klizača Tamo gdje uljni film nosi stalno radijalno opterećenje, prigušivači stiskajućeg filma rade putem cikličkog stiskanja:
- Vibracije rotora: Neuravnoteženi rotor stvara vibrirajuće sile na ležaju
- Prijedlog za stanovanje: Kućište ležaja oscilira radijalno unutar zazora prigušivača
- Stiskanje uljnog filma: Kako se kućište pomiče prema unutra, uljni film se komprimira; kako se pomiče prema van, film se širi
- Viskozna otpornost: Ulje se opire istiskivanju, stvarajući silu prigušenja
- Rasipanje energije: Vibracijska energija pretvorena u toplinu u ulju
Ključna razlika od kliznih ležajeva
- Klizni ležaj: Prenosi statička i dinamička opterećenja putem tlaka uljnog filma; i krutost i prigušenje
- Prigušivač folije za stiskanje: Pruža samo prigušenje, minimalnu krutost; ne nosi stalna opterećenja
- Kombinacija: Kotrljajući ležaj (nosi opterećenje) + SFD (osigurava prigušenje) = optimalni sustav za neke primjene
Gradnja i dizajn
Osnovne komponente
- Unutarnji trk (kućište ležaja): Vanjska površina kućišta valjkastog ležaja, slobodno se radijalno pomiče
- Vanjski trk (kućište amortizera): Stacionarno kućište s preciznim cilindričnim provrtom
- Prstenasti razmak: Radijalni razmak između unutarnjeg i vanjskog koluta (obično 0,1-0,5 mm)
- Opskrba naftom: Ulje pod tlakom dovodi se u prazni prostor
- Završne brtve: O-prstenovi ili druge brtve za aksijalno zadržavanje ulja
- Elementi za centriranje: Opruge ili elementi za zadržavanje koji sprječavaju pretjerano kretanje
Parametri dizajna
- Radijalni razmak (c): Određuje koeficijent prigušenja (manji = veće prigušenje)
- Duljina (D): Aksijalna duljina prigušivača (duži = veće prigušenje)
- Promjer (D): Promjer prigušivača (veći = veće prigušenje)
- Viskoznost ulja (µ): Veća viskoznost = veće prigušenje
- Vrsta završnog brtvenja: Utječe na curenje ulja i učinkovito prigušivanje
Prednosti prigušivača od stiskalne folije
- Dodaje prigušivanje bez krutosti: Povećava disipaciju energije bez značajnog povećanja kritičnih brzina
- Smanjuje vibracije kritične brzine: Ograničava amplitude rezonancije na sigurne razine
- Sprječava nestabilnosti: Pomaže u sprječavanju vrtlog ulja, bič osovine, i druge samopobudne vibracije
- Izolira prenesene sile: Smanjuje vibracije koje se prenose na temelj
- Prilagođava se prijelaznim pojavama: Pomaže u kontroli vibracija tijekom pokretanja, gašenja i promjena opterećenja
- Mogućnost naknadne ugradnje: Može se dodati postojećim strojevima bez većeg preoblikovanja
- Pasivno djelovanje: Nije potreban upravljački sustav ili napajanje
Primjene
Plinske turbine za zrakoplove
- Gotovo univerzalan u modernim zrakoplovnim motorima
- Bitno za kontrolu vibracija tijekom kritičnih brzina
- Omogućuje upotrebu kotrljajućih ležajeva u primjenama s velikim brzinama
- Kompaktan, lagan dizajn ključan za zrakoplovstvo
Industrijske plinske turbine
- Koristi se u kombinaciji s kotrljajućim ili nagibnim pločicama ležajeva
- Kontrolira vibracije tijekom pokretanja i gašenja
- Smanjuje prijenos vibracija na potpornu konstrukciju
Kompresori velike brzine
- Pruža dodatno prigušenje osim prigušenja ležaja
- Sprječava nestabilnosti u uvjetima laganog opterećenja
- Omogućuje širi radni raspon
Primjene za naknadnu ugradnju
- Dodano postojećim strojevima s prekomjernim vibracijama kritične brzine
- Rješenje kada balansiranje i poravnanje ne smanjuju vibracije u dovoljnoj mjeri
- Alternativa glavnom redizajnu rotora ili ležaja
Razmatranja dizajna
Izračun koeficijenta prigušenja
Sila prigušenja koju osigurava prigušivač s cijevnom folijom je približno:
- Fprigušivanje = C × brzina
- Gdje je koeficijent prigušenja C ∝ (µ × D × L³) / c³
- Visoka osjetljivost na zračnost (c): prepolovljivanje zračnosti povećava prigušenje za 8 puta
- Projektiranje optimalnog prigušenja zahtijeva pažljiv odabir parametara
Centrirajuće opruge
- Svrha: Spriječite da se amortizer "spusti na dno" (kontakt metala s metalom)
- Odabir krutosti: Mora biti dovoljno mekan da omogući prigušivanje kretanja, ali dovoljno krut da se centrira
- Uobičajene vrste: Kavez vjeverice (više obodnih žica), spiralne opruge, elastomerni elementi
Opskrba i odvodnja nafte
- Dovod ulja pod tlakom za održavanje filma (obično 1-5 bara)
- Dovoljan protok za odvođenje stvorene topline
- Pravilna drenaža za sprječavanje izlijevanja ulja
- Odzračivanje za sprječavanje kavitacije u filmu
Izazovi i ograničenja
Izazovi dizajna
- Kavitacija: Uljni film može kavitirati (stvarati mjehuriće pare), smanjujući učinkovito prigušenje
- Udisanje zraka: Uvučeni zrak smanjuje učinkovitost prigušivanja
- Ovisnost o frekvenciji: Učinkovitost prigušenja varira ovisno o frekvenciji vibracija
- Nelinearno ponašanje: Performanse se mijenjaju s amplitudom (veliki pokreti mogu premašiti razmak)
Operativni izazovi
- Osjetljivost na temperaturu: Promjene viskoznosti ulja s temperaturom utječu na prigušenje
- Zahtjevi za čistoću: Kontaminacija može blokirati dovod ili oštetiti površine
- Ovisnost o opskrbi naftom: Gubitak tlaka ulja eliminira prigušivanje
- Habanje brtvi: Završne brtve se s vremenom degradiraju, smanjujući učinkovitost
Zahtjevi za održavanje
- Praćenje tlaka i temperature dovoda ulja
- Povremeno provjeravajte krajnje brtve
- Provjerite odgovarajuće razmake tijekom remonta
- Provjerite stanje centrirajuće opruge
- Očistite uljne kanale i filtere
Napredni dizajni
Prigušivači klipnih prstenova
- Koristite klipne prstenove umjesto O-prstenova
- Dopustite curenje ulja radi bolje raspodjele tlaka
- Smanjite sklonost kavitaciji
Otvoreni amortizeri
- Nema krajnjih brtvi, ulje teče aksijalno
- Jednostavniji dizajn, bez problema s trošenjem brtvi
- Zahtijevaju veće protoke ulja
- Konzistentnije karakteristike prigušenja
Integralni amortizeri
- Prigušujući film formiran između stražnjeg dijela ležaja i kućišta
- Nema zasebne komponente amortizera
- Kompaktan, ali ograničen kapacitet prigušivanja
Učinkovitost i performanse
Vibration Reduction
- Može smanjiti vibracije kritične brzine za 50-80%
- Posebno učinkovito za kontrolu rezonancije
- Proširuje kritične vršne vrijednosti brzine (čini ih manje oštrima)
- Omogućuje sigurniji prolaz kroz kritične brzine
Poboljšanje stabilnosti
- Povećava prag brzine za nestabilnosti
- Može spriječiti vrtlog ulja kada se koristi s kotrljajućim ležajevima
- Dodaje pozitivno prigušenje kako bi se suprotstavilo destabilizirajućim silama
Alati za dizajn i analizu
Ispravan dizajn prigušivača s cijedivom folijom zahtijeva:
- Dinamička analiza rotora: Integrirano modeliranje sustava rotor-ležaj-prigušivač
- Analiza fluidnog filma: Rješenja Reynoldsove jednadžbe za raspodjelu tlaka
- Nelinearna analiza: Uzmite u obzir kavitaciju i ponašanje ovisno o amplitudi
- Termička analiza: Temperatura ulja i odvođenje topline
- Specijalizirani softver: Alati poput DyRoBeS-a i XLTRC-a uključuju SFD modele
Kada koristiti prigušivače od stiskalne folije
Preporučene primjene
- Strojevi velike brzine: Rad blizu ili iznad kritičnih brzina
- Sustavi kotrljajućih ležajeva: Dodavanje prigušenja tamo gdje ležajevi pružaju minimalno prigušenje
- Fleksibilni rotori: Rad iznad prve kritične brzine
- Problemi sa stabilnošću: Kada postoji rizik od nestabilnosti rotora
- Kontrola prolaznih vibracija: Smanjenje vibracija pri pokretanju/gašenju
Ne preporučuje se kada
- Rad pri malim brzinama gdje prigušenje nije kritično
- Ograničeni prostor sprječava instalaciju
- Sustav opskrbe uljem nije dostupan ili nije pouzdan
- Ograničeni resursi za održavanje (amortizeri zahtijevaju održavanje uljnog sustava)
- Jednostavnija rješenja (balansiranje, poravnanje) su adekvatna
Prigušivači vibracija s stiskanjem predstavljaju elegantno rješenje za kontrolu vibracija u strojevima koji se brzo rotiraju. Pružajući značajno prigušenje bez dodavanja krutosti, omogućuju rad pri kritičnim brzinama, sprječavaju destruktivne nestabilnosti i proširuju radni raspon rotirajuće opreme uz održavanje kompaktnih, pasivnih dizajna.
Kategorije:
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 