A csapágyak megértése
Definíció: Mi az a csapágypersely?
A csapágy (más néven siklócsapágy, perselycsapágy vagy folyadékfilmes csapágy) egy olyan csapágytípus, amely a forgó tengelyt egy vékony, nyomás alatt álló kenőanyag-filmen keresztül támasztja meg, nem pedig gördülőelemeken keresztül. A forgó tengelyt (a “csapágyperselyt”) egy hidrodinamikai olajfilm választja el az álló csapágyfelülettől, amelyet a tengely forgása hoz létre, és amely az olajat egy konvergáló ék alakú résbe húzza. Ez a nyomás alatt álló olajék fémes érintkezés nélkül tartja meg a tengely terhelését.
A siklócsapágyak alapvető fontosságúak a nagy sebességű, nagy terhelésű forgógépekben, például turbinákban, generátorokban és nagy kompresszorokban, mivel kiváló teherbírást, alacsony súrlódást biztosítanak nagy sebességnél, és jelentős... csillapítás ami segít az irányításban rezgés és stabilizálja rotor rendszerek.
Működési elv: Hidrodinamikus kenés
Hogyan képződik az olajfilm
A siklócsapágy a hidrodinamikus kenés elvén működik:
- Első kapcsolatfelvétel: Álló helyzetben a tengely a gravitáció hatására a csapágyfelületen nyugszik
- A rotáció kezdete: Ahogy a tengely forogni kezd, tapadás révén olajat húz a résbe.
- Ékképződés: A tengely és a csapágy közötti konvergens geometria ék alakú teret hoz létre
- Nyomáskeletkezés: Az összetartó ékbe húzott olaj hidrodinamikai nyomást hoz létre
- Felszállás: A nyomóerő meghaladja a tengely súlyát, így az teljes olajfilmre emeli azt.
- Állandó állapot: A tengely nyomás alatt álló olajfilmen úszik, fémmel nem érintkezik
Olajfilm vastagsága
- Tipikus vastagság: 10-100 mikrométer (0,0004-0,004 hüvelyk)
- Rendkívül vékony, de elegendő az érintkezés megakadályozásához
- A vastagság a kerület mentén változik (a legkisebb a legközelebbi megközelítési pontnál)
- A sebességtől, a terheléstől, az olaj viszkozitásától és a csapágyhézagtól függ
Csapágyak típusai
1. Sima hengeres (teljes napló)
- Legegyszerűbb kialakítás: hengeres furat olajellátó horonnyal
- 360°-os körbefutó szög
- Jó teherbírás, de nagy sebességnél hajlamos lehet az instabilitásra
- Gyakori motorokban, szivattyúkban, általános ipari berendezésekben
2. Részleges ívű csapágyak
- A csapágyfelület csak a kerület egy részét fedi le (120-180°)
- Könnyebb súly, kisebb olajáramlás szükséges
- Alacsonyabb merevség, mint a teljes csapágypersellyel
- Enyhén terheléses alkalmazásokban használatos
3. Billenő csapágyak
- A csapágyfelület több független, elforduló betétre van osztva
- Minden egyes párna saját hidrodinamikai éket fejleszt ki
- Eredetileg ellenáll az olajörvénylésnek/csapkodásnak
- Iparági szabvány a nagy sebességű turbógépekhez
- Drágább, de jobb dinamikus tulajdonságokkal rendelkezik
4. Nyomásgát és eltolt csapágyak
- Módosított hengeres csapágyak geometriai jellemzőkkel a stabilitás fokozása érdekében
- A hornyok, gátak vagy eltolt furatok növelik a hatékony csillapítást
- Kompromisszum az egyszerű hengeres és a billenő pad között
Dinamikus jellemzők
Merevség
A csapágysík merevsége összetett és sebességfüggő:
- Alacsony sebesség: Alacsony merevség, a tengely helyzete jelentősen változik a terheléssel
- Nagy sebesség: Nagyobb merevség a fejlettebb hidrodinamikai nyomásból adódóan
- Irányváltás: Merevségkülönbség vízszintes és függőleges irányban
- Keresztbe kapcsolt merevség: Az egyik irányú elhajlás merőleges irányú erőt hoz létre
Csillapítás
A siklócsapágyak jelentős csillapítást biztosítanak:
- Az olajfilm viszkózus nyírása során eloszló energia
- A csillapítás a sebességgel és az olaj viszkozitásával növekszik
- Kritikus a rezgés korlátozása szempontjából kritikus sebességek
- Nélkülözhetetlen a megelőzéséhez rotor instabilitása
Sebességfüggőség
Minden siklócsapágy tulajdonsága változik a forgási sebességgel:
- A merevség a sebességgel növekszik
- A csillapítás a sebességgel növekszik
- Természetes frekvenciák gyorsulni
- Kritikus sebességek felfelé tolódás a sebesség növekedésével
A csapágyak előnyei
- Nagy teherbírás: Nagyon nehéz rotorokat is elbír
- Nagy sebességű képesség: Akár 50 000+ fordulat/perc sebességig alkalmas
- Alacsony súrlódás sebességnél: Miután a hidrodinamikai film kialakult, a súrlódási együttható nagyon alacsony (0,001-0,003)
- Kiváló csillapítás: Szabályozza a rezgést kritikus sebességeknél
- Csendes működés: Nincs gördülőelem-zaj
- Ütésállóság: Az olajfilm elnyeli az átmeneti terheléseket
- Hosszú élettartam: A fémmel való érintkezés hiánya minimális kopást jelent (évtizedekig tartó működés lehetséges)
- Egyszerű kialakítás: Az alaptípusok egyszerűek és gazdaságosak
Hátrányok és kihívások
- Nagy indítási súrlódás: Nyugalmi állapotban nincs olajfilm, kioldó nyomaték szükséges
- Szükséges kenőrendszer: Folyamatosan tiszta, hűtött olajat kell szállítani
- Olajörvény/olajfelverődés veszélye: Instabilitásra hajlamos sima hengeres csapágyak
- Lassabb válasz: Az olajfilm növeli a rugalmasságot, és alacsony sebességnél kevésbé merev, mint a gördülőcsapágyak
- Hőmérsékletérzékenység: A teljesítmény változik az olaj hőmérsékletével (befolyásolja a viszkozitást)
- Szennyeződésérzékenység: A részecskék károsíthatják a csapágyfelületet vagy elzárhatják az olajjáratokat
- Axiális pozicionálás: Nincs benne rejlő axiális korlátozás (külön axiális csapágyat igényel)
Alkalmazások
A csapágyak standard kivitelben kaphatók:
- Gőz- és gázturbinák: Több megawattos energiatermelő egységek
- Nagy generátorok: Szinkron generátorok erőművekben
- Centrifugális kompresszorok: Nagy sebességű, nagy terhelésű ipari kompresszorok
- Nagy villanymotorok: Az 500 LE-nél nagyobb motorokban gyakran használnak siklócsapágyakat
- Tengeri meghajtás: Hajócsavar tengely csapágyak
- Papírgyártó gépek: Nagy gördülőcsapágyak
- Belső égésű motorok: Főtengely fő- és rúdcsapágyai
Kapcsolat a rotor dinamikájával
A siklócsapágyak kritikusan befolyásolják a rotor dinamikus viselkedését:
- Kritikus sebesség meghatározása: A csapágy merevsége és csillapítása közvetlenül befolyásolja a kritikus sebességhelyeket és amplitúdókat
- Stabilitás: A csapágy típusa és kialakítása határozza meg a olajörvény és ostorcsapás
- Campbell-diagramok: Mutassa be, hogyan változnak a természetes frekvenciák a sebességgel a csapágymerevség változásai miatt.
- Kiegyensúlyozottság: A csapágy jellemzői befolyásolják befolyásolási együtthatók és az egyensúlyi válasz
A siklócsapágyak kifinomult, érett technológiát képviselnek, amely elengedhetetlen a nagy teljesítményű forgógépekhez. A teherbírás, a sebességképesség és a csillapítás egyedülálló kombinációja nélkülözhetetlenné teszi őket a kritikus alkalmazásokban, a kenési követelményeik és dinamikus viselkedésük összetettsége ellenére is.
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 