A rotor örvényének és ostorcsapás instabilitásának megértése

Definíció: Mik a Whirl és a Whip?

Olajörvény és Olajhabverő két rokon és rendkívül veszélyes formája az öngerjesztésnek, szubszinkron a folyadékfilmes (siklócsapágyakkal) felszerelt nagy sebességű forgó gépekben fellépő rezgések. Ezek nem olyan kényszerített rezgések, amelyeket olyan problémák okoznak, mint az egyensúlyhiány, hanem rotor instabilitások ahol maga a rotor mozgása generálja azokat az erőket, amelyek fenntartják és növelik a rezgést. Mindkettőre jellemző, hogy a rotortengely „örvénylik” – nagy pályán előre mozog – a csapágyhézagon belül.

A mechanizmus: Hogyan történik?

Egy folyadékfilmes csapágyban a forgó tengelyt egy nagynyomású olajék támasztja alá. A tengely nem a csapágy közepén helyezkedik el, hanem az egyik oldalán felfelé csúszik. Ahogy az olajat a tengely húzza, maga az olaj átlagosan a tengely felületi sebességének valamivel kisebb sebességgel kering.

Olajörvény akkor fordul elő, amikor ez a keringő olajfilm elkezdi „nyomni” a tengelyt a csapágy körül, aminek következtében az egy nagy, előrehaladó pályán precesszál. Ennek az örvénylésnek a frekvenciáját az olajfilm átlagsebessége határozza meg, amely jellemzően a ... között van. A tengely forgási sebességének 42% és 48% értékei (0,42x - 0,48x)Ez egy klasszikus szubszinkron rezgési jellemző.

Olajörvény: Az előfutár

Az olajörvény gyakran az instabilitás kezdeti stádiuma. Jellemzői a következők:

• Frekvencia: Az FFT spektrumban különálló csúcsként jelenik meg 0,42x és 0,48x RPM között.
• Viselkedés: Az örvény frekvenciája *nőni fog* a gép sebességének növekedésével, mindig a ~45% tartományban maradva.
• Súlyosság: Magas, de néha stabil rezgést okozhat. A gép terhelésének, sebességének vagy olajhőmérsékletének változásával megjelenhet vagy eltűnhet. Bár nemkívánatos, nem mindig azonnal romboló hatású.

Olajhabverő: A kritikus veszély

Olajhabverő egy sokkal súlyosabb és veszélyesebb állapot, amely az olajörvénylésből alakul ki. Akkor fordul elő, amikor a gép sebessége olyan mértékben megnő, hogy az olajörvénylés frekvenciája (a működési sebesség ~45%-jánál) megegyezik a rotor frekvenciájával. első természetes frekvencia (az első kritikus sebessége).

Amikor ez megtörténik, az olajörvény „rákapcsolódik” a rotor sajátfrekvenciájára, és rezonanciát gerjeszt. Az olajörvény jellemzői a következők:

• Frekvencia: A rezgési frekvencia „rögzül” a rotor első sajátfrekvenciáján, és *nem növekszik tovább*, még akkor sem, ha a gép folyamatosan gyorsul.
• Amplitúdó: A rezgés amplitúdója nagyon megnő, erőszakossá és instabillá válik.
• Viselkedés: Az olajfelverődés rendkívül romboló hatású, és a sebesség további növelésével sem múlik el. Nagyon rövid idő alatt katasztrofális károkat okozhat a csapágyakban, a tömítésekben és magában a rotorban is.

Az olajcsapkodás kezdeti sebessége jellemzően valamivel több mint kétszerese a rotor első kritikus sebességének. Az olajcsapkodást tapasztaló gépet azonnal le kell állítani.

Hogyan azonosítsuk a Whirlt és a Whip-et?

• Spektrumanalízis: Keressen egy erős szubszinkron csúcsot. Indítás során, ha a csúcs frekvenciája a sebességgel növekszik, akkor örvénylésről van szó. Ha a csúcs frekvenciája egy bizonyos ponton „lapossá” válik, miközben az 1x-es futási sebesség csúcsa tovább növekszik, akkor örvénylésessé alakult.
• Pályadiagram: A tengely pályája egy nagy, előre precessziós kör vagy ellipszis lesz, gyakran az egyszeres sebességű rezgéssel egymásra rakva, ami „hurok a hurokban” megjelenést hoz létre.
• Vízesés telek: Egy indítási tesztből származó vízesésdiagram a lehető legtisztább képet adja, amely azt mutatja, hogy az olajörvény frekvenciája a sebességgel növekszik, amíg el nem éri az első természetes frekvenciát, és olajörvénylésbe nem megy át.

Okok és megoldások

Ezek az instabilitások összetettek, és a csapágy kialakítása, a rotor geometriája, az olaj viszkozitása, a hőmérséklet és a terhelés befolyásolja őket. Nem a kiegyensúlyozatlanság okozza őket, és kiegyensúlyozással nem javíthatók. A megoldások jellemzően tervezési szintű változtatások, például:

• Stabilabb csapágykialakításra való áttérés (pl. billenőbetétes csapágy).
• Az olaj viszkozitásának vagy hőmérsékletének megváltoztatása.
• A csapágyterhelés növelése.
• Hornyok vagy gátak kialakítása a csapágyban az olaj kerületi áramlásának megzavarása érdekében.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez