A nyomófóliás lengéscsillapítók megértése
Meghatározás: Mi az a nyomófóliás csillapító?
A nyomófólia-csillapító (SFD) egy passzív csillapítás forgó gépekben használt eszköz a rezgési energia elvezetésére és szabályozására rezgés amplitúdók, különösen a kritikus sebességek. A lengéscsillapító egy vékony olajfilmből áll, amely egy csapágyházat körülvevő gyűrű alakú hézagban helyezkedik el. Amikor a csapágy (és a hozzá tartozó rotor) rezeg, a csapágyház a lengéscsillapító hézagon belül oszcillál, összenyomva az olajfilmet. Az ezzel a nyomómozgással szembeni viszkózus ellenállás elvezeti az energiát, csillapítást biztosítva a rotorrendszernek anélkül, hogy jelentős merevséget eredményezne.
A nyomófóliás lengéscsillapítókat széles körben használják repülőgép-hajtóművekben, ipari gázturbinákban és más nagy sebességű gépekben, ahol fokozott csillapításra van szükség a rezgés szabályozásához és megelőzéséhez. rotor instabilitások.
Fizikai működési elv
A szorító akció
Nem tetszik csapágyak Ahol az olajfilm állandó radiális terhelést visel, a nyomófilmes csillapítók ciklikus szorítással működnek:
- Rotor rezgése: A kiegyensúlyozatlan rotor rezgő erőket hoz létre a csapágyon
- Lakhatási mozgás: A csapágyház radiális irányban leng a lengéscsillapító hézagon belül
- Olajfilm összenyomódása: Ahogy a ház befelé mozog, az olajfilm összenyomódik; ahogy kifelé mozog, a film kitágul.
- Viszkózus ellenállás: Az olaj ellenáll a kipréselésnek, csillapító erőt hozva létre
- Energiaelnyelés: A rezgési energia hővé alakul az olajban
Fő különbség a csapágyaktól
- Csapágyazás: Statikus és dinamikus terheléseket hordoz az olajfilm nyomásán keresztül; mind merevséget, mind csillapítást biztosít
- Squeeze Film lengéscsillapító: Csak csillapítást és minimális merevséget biztosít; nem szállít állandó terhelést
- Kombináció: Gördülőcsapágy (teherviselési mechanizmus) + SFD (csillapítást biztosító mechanizmus) = optimális rendszer bizonyos alkalmazásokhoz
Építés és tervezés
Alapvető alkatrészek
- Belső futógyűrű (csapágyház): A gördülőcsapágyház külső felülete, radiálisan szabadon mozog
- Külső futógyűrű (lengéscsillapító ház): Fix ház precíz hengeres furattal
- Gyűrűs hézag: Radiális rés a belső és külső gyűrűk között (jellemzően 0,1-0,5 mm)
- Olajellátás: Nyomás alatti olajat vezetnek a szabad térbe
- Végtömítések: O-gyűrűk vagy más tömítések az olaj axiális megtartására
- Központosító elemek: Rugók vagy rögzítőelemek a túlzott mozgás megakadályozására
Tervezési paraméterek
- Radiális hézag (c): Meghatározza a csillapítási együtthatót (kisebb = nagyobb csillapítás)
- Hossz (H): A lengéscsillapító axiális hossza (hosszabb = nagyobb csillapítás)
- Átmérő (D): Csillapító átmérője (nagyobb = nagyobb csillapítás)
- Olaj viszkozitása (µ): Magasabb viszkozitás = nagyobb csillapítás
- Végtömítés típusa: Befolyásolja az olajszivárgást és a hatékony csillapítást
A nyomófóliás csillapítók előnyei
- Merevség nélküli csillapítás: Növeli az energiaelnyelést a kritikus sebesség jelentős emelése nélkül
- Csökkenti a kritikus sebességű rezgést: A rezonancia amplitúdóit biztonságos szintre korlátozza
- Megakadályozza az instabilitást: Segít megelőzni olajörvény, ostorcsapás, és más öngerjesztett rezgések
- Izolálja az átvitt erőket: Csökkenti az alapozásra átvitt rezgést
- Tranziensek kezelése: Segít a rezgés szabályozásában indítás, leállítás és terhelésváltozás során
- Utólagos beépítési lehetőség: Jelentős átalakítás nélkül hozzáadható a meglévő gépekhez
- Passzív működés: Nincs szükség vezérlőrendszerre vagy tápellátásra
Alkalmazások
Repülőgép gázturbinák
- Szinte univerzális a modern repülőgépmotorokban
- Alapvető a rezgés szabályozásához kritikus sebességtartományokban
- Lehetővé teszi gördülőcsapágyak használatát nagy sebességű alkalmazásokban
- Kompakt, könnyű kialakítás, amely kritikus fontosságú a repülőgépiparban
Ipari gázturbinák
- Gördülőcsapágyakkal vagy billenő csapágyakkal kombinálva használható
- Szabályozza a rezgést indítás és leállítás közben
- Csökkenti a tartószerkezetre továbbított rezgést
Nagy sebességű kompresszorok
- A csapágycsillapításon túl további csillapítást biztosít
- Megakadályozza az instabilitást könnyű terhelés esetén
- Szélesebb működési tartományt tesz lehetővé
Utólagos alkalmazások
- Hozzáadva meglévő gépekhez, amelyeknél túlzott kritikus sebességű rezgés tapasztalható
- Megoldás, ha a kiegyensúlyozás és az illesztés nem csökkenti megfelelően a rezgést
- Alternatív megoldás a nagyobb rotor- vagy csapágy-áttervezésre
Tervezési szempontok
Csillapítási együttható kiszámítása
A nyomófóliás csillapító által biztosított csillapítóerő hozzávetőlegesen:
- Fcsillapítás = C × sebesség
- Ahol a csillapítási együttható C ∝ (µ × D × L³) / c³
- Rendkívül érzékeny a hézagra (c): a hézag felére csökkentése 8-szorosára növeli a csillapítást
- Az optimális csillapítás megtervezése gondos paraméterválasztást igényel
Központosító rugók
- Cél: Akadályozza meg a zsalu “lefelé ereszkedését” (fém-fém érintkezést)
- Merevség kiválasztása: Elég puhának kell lennie ahhoz, hogy a lengéscsillapító mozoghasson, de elég merevnek kell lennie a középpontba helyezéshez
- Gyakori típusok: Mókuskosár (több kerületi huzal), tekercsrugók, elasztomer elemek
Olajellátás és -elvezetés
- Nyomásos olajellátás a filmréteg fenntartásához (jellemzően 1-5 bar)
- Megfelelő áramlási sebesség a keletkezett hő eltávolításához
- Megfelelő vízelvezetés az olajáradás megelőzése érdekében
- Légtelenítés a fóliában a kavitáció megakadályozása érdekében
Kihívások és korlátok
Tervezési kihívások
- Kavitáció: Az olajfilm kavitálhat (gőzbuborékokat képezhet), ami csökkenti a hatékony csillapítást
- Levegő lenyelése: A beszívott levegő csökkenti a csillapítás hatékonyságát
- Frekvenciafüggés: A csillapítási hatékonyság a rezgési frekvenciától függ
- Nemlineáris viselkedés: A teljesítmény az amplitúdóval változik (a nagy mozgások meghaladhatják a szabad mozgásteret)
Működési kihívások
- Hőmérsékletérzékenység: Az olaj viszkozitásának hőmérséklettel való változása befolyásolja a csillapítást
- Tisztasági követelmények: A szennyeződés elzárhatja az ellátást vagy károsíthatja a felületeket
- Olajellátástól való függőség: Az olajnyomás csökkenése megszünteti a csillapítást
- Tömítés kopása: A tömítések idővel lebomlanak, csökkentve a hatékonyságot
Karbantartási követelmények
- Az olajellátás nyomásának és hőmérsékletének figyelése
- Rendszeresen ellenőrizze a végtömítéseket
- A megfelelő távolságok ellenőrzése felújítások során
- Ellenőrizze a központosító rugó állapotát
- Olajjáratok és szűrők tisztítása
Fejlett tervek
Dugattyúgyűrű lengéscsillapítók
- Használjon dugattyúgyűrűket O-gyűrűs tömítések helyett
- Engedélyezzen némi olajszivárgást a jobb nyomáseloszlás érdekében
- Csökkenti a kavitációs hajlamot
Nyitott végű csillapítók
- Nincsenek végtömítések, az olaj axiálisan áramlik
- Egyszerűbb kialakítás, nincsenek tömítéskopási problémák
- Nagyobb olajáramlási sebességet igényel
- Egyenletesebb csillapítási jellemzők
Integrált lengéscsillapítók
- Csillapító film képződött a csapágy hátulja és a ház között
- Nincs különálló lengéscsillapító alkatrész
- Kompakt, de korlátozott csillapítási képesség
Hatékonyság és teljesítmény
Rázkódáscsökkentés
- 50-80%-vel csökkentheti a kritikus sebességű rezgést
- Különösen hatékony a rezonancia szabályozásában
- Kitágítja a kritikus sebességcsúcsokat (kevésbé élessé teszi őket)
- Biztonságosabb áthaladást tesz lehetővé kritikus sebességek esetén
Stabilitásnövelés
- Növeli a küszöbsebességet instabilitások
- Megelőzheti olajörvény gördülőcsapágyakkal történő használat esetén
- Pozitív csillapítást ad a destabilizáló erők ellensúlyozására
Tervezési és elemző eszközök
A megfelelő nyomófóliás csillapító kialakításának követelményei:
- Rotor dinamikus elemzése: Rotor-csapágy-lengéscsillapító rendszer integrált modellezése
- Folyadékfilm-elemzés: Reynolds-egyenlet megoldásai nyomáseloszlásra
- Nemlineáris analízis: Kavitáció és amplitúdófüggő viselkedés figyelembevétele
- Termikus elemzés: Olajhőmérséklet és hőelvezetés
- Speciális szoftver: Az olyan eszközök, mint a DyRoBeS és az XLTRC, SFD modelleket is tartalmaznak.
Mikor kell használni a nyomófóliás lengéscsillapítókat
Ajánlott alkalmazások
- Nagysebességű gépek: Kritikus sebesség közelében vagy feletti működés
- Gördülőcsapágy-rendszerek: Csillapítás hozzáadása ott, ahol a csapágyak minimális csillapítást biztosítanak
- Rugalmas rotorok: Az első kritikus sebesség felett működik
- Stabilitási problémák: Amikor a rotor instabilitásának veszélye áll fenn
- Tranziens rezgésvezérlés: Az indítási/leállítási rezgés csökkentése
Nem ajánlott, amikor
- Alacsony sebességű működés, ahol a csillapítás nem kritikus fontosságú
- A helyszűke megakadályozza a telepítést
- Az olajellátó rendszer nem áll rendelkezésre vagy nem megbízható
- Korlátozott karbantartási erőforrások (a lengéscsillapítók olajrendszer-karbantartást igényelnek)
- Egyszerűbb megoldások (kiegyensúlyozás, beállítás) megfelelőek
A nyomófilmes rezgéscsillapítók elegáns megoldást jelentenek a nagy sebességű forgógépek rezgéscsillapítására. A merevség növelése nélküli jelentős csillapítás biztosításával lehetővé teszik a működést kritikus sebességeken, megakadályozzák a roncsoló instabilitásokat, és kiterjesztik a forgóberendezések működési tartományát, miközben megőrzik a kompakt, passzív kialakítást.
Kategóriák:
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 