Az olajörvény megértése

Definíció: Mi az olajörvény?

Olajörvény egyfajta öngerjesztett, instabil rezgés, amely folyadékfilmes (siklócsapágyas) gépekben fordul elő, például nagy turbinákban, kompresszorokban és szivattyúkban. Ez a folyadék által kiváltott instabilitás egyik formája, ahol a tengelyt tartó olajfilm elkezdi a tengelyt a csapágyhézag körül előre irányuló körmozgással nyomni. Ez az „örvénylő” mozgás egy szubszinkron rezgés, ami azt jelenti, hogy a gép üzemi sebességénél (1X) alacsonyabb frekvencián jelentkezik.

Az olajörvény jellemzői

Az olajörvénynek számos különálló és azonosítható jellemzője van a rezgésadatokban:

• Frekvencia: A legkiemelkedőbb jellemző egy nagy amplitúdójú rezgési csúcs, amelynek frekvenciája valamivel kisebb, mint a futási sebesség fele, jellemzően a ... között. 0,4X és 0,48X (azaz a tengely forgási sebességének 40%-től 48%-ig terjedő tartományában). Például egy 3000 ford/perc (50 Hz) fordulatszámon működő gépben az olajörvény körülbelül 1200-1440 ford/perc (20-24 Hz) fordulatszámnál jelentkezik.
• Irány: A rezgés elsősorban radiális (vízszintes és függőleges), és gyakran erősen irányított.
• Pályadiagram: Az XY közelségi szondák pályadiagramján nézve az olajörvény egy nagy, előre precessziós és gyakran torz (nem kör alakú) pályaként jelenik meg, egyetlen, jól definiált belső hurokkal.
• Viselkedés: Az olajörvénylés nincs meghatározott sebességhez kötve. Ha a gép sebességét növeljük, az örvény frekvenciája is növekszik, miközben karakterisztikus aránya az új üzemi sebességhez viszonyítva ~0,4X – 0,48X. Ez egy kulcsfontosságú különbség a szerkezeti rezonanciától, amely a tengelysebességtől függetlenül fix frekvencián jelentkezik.

A mechanizmus: Hogyan keletkezik az olajörvény?

Az olajörvénylést a siklócsapágyban a tengelyt tartó hidrodinamikai olajék dinamikája okozza. Normál üzem közben a forgó tengely az olajat egy ék alakú résbe húzza, ami egy nyomásmezőt hoz létre, amely felemeli és megtámasztja a tengelyt. A tengely nem a csapágy közepén helyezkedik el, hanem kissé el van tolva.

Az ékben lévő olaj a csapágy körül is kering, nagyjából a tengely sebességének felével. Ha a csapágy kis terhelésű vagy túl nagy a hézagja, a stabilizáló erők gyengék lehetnek. Egy kis zavar is okozhatja, hogy a tengelyt „befogja” a keringő olajfilm, amely ezután körkörös pályán elkezdi nyomni a tengelyt a csapágy körül. Ez egy önfenntartó rezgést hoz létre, amely nagyon nagy amplitúdójúra nőhet, amelyet gyakran csak maga a csapágyhézag korlátoz (azaz a tengely elkezd ütközni a csapágynak).

Olajhab: A súlyosabb forma

Ha a gép sebessége annyira megnő, hogy az olajörvénylési frekvencia (~0,4X – 0,48X) egybeesik a rotor egyik sajátfrekvenciájával (a kritikus sebesség), az állapot sokkal súlyosabbá válik. Ezt nevezik olajos habverő.

• Zárolt frekvencia: A rezgés „rögzül” a rotor sajátfrekvenciájához, és nem növekszik tovább a gép sebességének növekedésével.
• Nagy amplitúdó: A rezonáns állapot miatt a rezgési amplitúdó rendkívül magas és gyakran romboló hatású lesz.
• Veszély: Az olajlerakódás nagyon veszélyes és instabil állapot, amely a gép katasztrofális meghibásodásához vezethet.

Gyakori okok és megoldások

• Okok: Enyhén terhelt csapágyak, túlzott csapágyhézag, helytelen olajviszkozitás (túl alacsony), magas olajnyomás, vagy olyan gépkialakítás, amely a kritikus sebességet körülbelül a menetsebesség kétszeresére állítja be.

– Megoldások: A megoldások célja az instabil olajfilm megbontása. Ez magában foglalhatja a csapágyterhelés növelését, más olajviszkozitásra való áttérést, vagy a csapágyak áttervezését örvénylésgátló tulajdonságokkal (pl. citromfuratú, nyomásgátas vagy billenőbetétes csapágyak).

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez