Ռոտոր-առանցքակալ համակարգի հասկացում
A ռոտոր-առանցքակալային համակարգ լիարժեք, ինտեգրված մեխանիկական հավաքածու է, որը բաղկացած է պտտվող ռոտոր (լիսեռ՝ դրան ամրացված բաղադրիչներով), շարժումը սահմանափակող և բեռնվածությունը կրող առանցքակալների և անշարժ կառուցվածքից՝ իրանների, պատվարների, շրջանակի և հիմքից, որոնք առանցքակալները միացնում են հողին։ Այս ռոտորի դինամիկա ամբողջ շղթան վերլուծվում է որպես մեկ միասնական մարմին, քանի որ յուրաքանչյուր մասի դինամիկ վարքագիծը ձևավորում է բոլոր մյուսների վարքագիծը։
Ռոտորը մեկուսացված ուսումնասիրելու փոխարեն՝ ճիշտ ռոտոր-դինամիկական վերլուծությունը համակարգը դիտարկում է որպես կապված մեխանիկական ցանց։ Ռոտորի հատկանիշները (զանգված, կոշտություն, մարում), առանցքակալների բնութագրերը (կոշտություն, մարում, բացակներ) և հենակցային կառուցվածքի հատկանիշները (առաձգականություն, մարում) փոխազդում են՝ որոշելով մեքենայի կրիտիկական արագություններ, դրա տատանում պատասխանը և դրա կայունություն։ Փոխեք ցանկացած մեկ տարրը, և մյուսները կարձագանքեն։
1. Համակարգի բաղադրիչներ
Ռոտորի հավաքածու
Համակարգի պտտվող մասը, որը ներառում է՝
- Լիսեռ։ հիմնական պտտվող տարրը, որն ապահովում է ծռման կոշտության մեծ մասը։
- Դիսկեր և անիվներ՝ աշխատանքային անիվներ, տուրբինային անիվներ, կցորդիչներ և շղթայակիր անիվներ, որոնք ավելացնում են զանգված և իներցիա։
- Վերարտադրված զանգված՝ գլանաձև ռոտորներ կամ լիսեռի սեփական զանգվածը։
- Կցորդիչներ։ կապերը շարժիչի կամ շարժվող սարքավորման հետ։
Ռոտորի դինամիկ բնույթը որոշվում է զանգվածի բաշխմամբ առանցքի երկայնքով, լիսեռի ծռման կոշտությամբ (որը կախված է տրամագծից, երկարությունից և նյութից), բևեռային և տրամագծային իներցիայի մոմենտներով (որոնք պայմանավորում են գիրոսկոպիկ էֆեկտ) և ներքին մարումով, որը սովորաբար փոքր է։ Այն, թե լիսեռը իր աշխատանքային միջակայքում վարվում է որպես կոշտ ռոտորի կամ ճկուն ռոտոր , ուղղակիորեն հետևում է այս հատկանիշներից։
Առանցքակալներ
Ռոտորը հենող և պտույտը թույլատրող ինտերֆեյսային տարրերը բաժանվում են երեք լայն ընտանիքների՝
- Գլորման առանցքակալներ՝ գնդային և գլանային առանցքակալներ։
- Սահքի առանցքակալներ՝ սահքի առանցքակալներ, թեքվող սալիկների առանցքակալներ և հենակային առանցքակալներ.
- Մագնիսական առանցքակալներ՝ ակտիվ էլեկտրամագնիսական կախում։
Դինամիկորեն կարևոր է յուրաքանչյուր առանցքակալի կոշտությունը (դիմադրությունը ծռմանը բեռնվածության տակ՝ Ն/մ կամ lbf/in), դրա մարում (էներգիայի դիսիպացիա՝ Ն·վ/մ), շարժվող մասերի փոքր զանգվածը, շառավղային և առանցքային բացակները (որոնք որոշում են կոշտությունը և ներմուծում ոչ գծայնություն) և՝ հատկապես սահքի տեսակների համար,՝ ուժեղ արագությունային կախվածություն. լիսեռի վզիկի առանցքակալի կոշտությունը և մարումը զգալիորեն փոխվում են աշխատանքային արագության հետ միասին։
Հենակցային կառուցվածք
Անշարժ հիմքի տարրերը ներառում են առանցքակալի իրանները և պատվարները, դրանք միացնող հիմնական թիթեղը կամ շրջանակը, բեռնվածությունը հողին փոխանցող բետոնե կամ պողպատե հիմքը և ցանկացած մեկուսացնող տարրեր՝ զսպանակներ, բարձիկներ կամ հենակետեր, որոնք օգտագործվում են տատանումները վերահսկելու համար։ Հենակետը ավելացնում է կոշտություն (երբեմն համեմատելի, երբեմն՝ ավելի քիչ, քան ռոտորի սեփականը), մարում՝ նյութի և միացումների միջոցով, և զանգված, որը տեղաշարժում է համակարգի ընդհանուր սեփական հաճախությունները։ Երբ այդ հիմքի կոշտություն բավարար չէ, այն կարող է գերիշխել մեքենայի վարքագծի վրա։
2. Ինչու՞ է համակարգային մակարդակի վերլուծությունը կարևոր
Կապված վարքագիծ
Համակարգի բնորոշ առանձնահատկությունն այն է, որ յուրաքանչյուր բաղադրիչ ազդում է մյուսների վրա՝
- Ռոտորի շեղում ստեղծում է ուժեր առանցքակալների վրա։
- Առանցքակալի շեղում փոխում է ռոտորի հենման պայմանները։
- Հենակցային առաձգականությունը թույլ է տալիս առանցքակալներին շարժվել՝ նվազեցնելով առանցքակալի երևակայական կոշտությունը։
- Հիմքի տատանումներ հետադարձ կապ է հաստատում ռոտորի հետ՝ առանցքակալների միջոցով։
Համակարգի սեփական հաճախություններ
սեփական հաճախություններ պատկանում են ամբողջական համակարգին, ոչ թե որևէ մեկ մասին՝
- Փափուկ առանցքակալները կոշտ ռոտորի հետ տալիս են ավելի ցածր կրիտիկական արագություններ։
- Կոշտ առանցքակալները առաձգական ռոտորի հետ տալիս են ավելի բարձր կրիտիկական արագություններ։
- Առաձգական հիմքը կարող է իջեցնել կրիտիկական արագությունները նույնիսկ այն դեպքում, երբ առանցքակալները կոշտ են։
- Համակարգի սեփական հաճախությունը երբեք պարզապես ռոտորի սեփական հաճախությունը չէ։
Այդ հաճախությունների տեղաշարժի արագության նկատմամբ քարտեզագրումը ճիշտ այն է, ինչի համար Կեմպբելի դիագրամ նախատեսված է, և յուրաքանչյուր հատում համապատասխանում է մոդի ձև մոնտաժված համակարգի
3. Վերլուծության մեթոդներ
Պարզեցված մոդելներ
Նախնական աշխատանքների համար ինժեներները դիմում են պարզեցված մոդելների.
- Պարզաթողարկված ճյուղ. ռոտորը դիտարկվում է որպես ճյուղ կոշտ հենարանների վրա՝ անտեսելով առանցքակալների և հիմքի ճկունությունը։
- Ջեֆկոթի ռոտոր. կենտրոնացված զանգված ճկուն լիսեռի վրա՝ զսպանակային հենարաններով՝ դասական ուսումնական մոդել, որը ներառում է առանցքակալի կոշտությունը։
- Փոխանցման մատրիցայի մեթոդ. ավանդական ձեռքի մոտեցում բազմադիսկանի ռոտորների համար։
Զարգացած մոդելներ
Իրական մեքենաների ճշգրիտ վերլուծության համար։
- Վերջավոր տարրերի վերլուծություն (FEA). ռոտորի մանրամասն մոդել՝ առանցքակալները ներկայացնող զսպանակային տարրերով։
- Առանցքակալների մոդելներ. ոչ գծային կոշտություն և մարում, որոնք փոխվում են արագության, բեռնվածքի և ջերմաստիճանի հետ։
- Հիմքի ճկունություն. հենարանային կառուցվածքի FEA կամ մոդալ մոդել։
- Զուգակցված վերլուծություն. ամբողջական համակարգ՝ ներառյալ բոլոր փոխազդեցության էֆեկտները։
4. Համակարգի հիմնական պարամետրեր
Կոշտության ներդրումներ
Համակարգի ընդհանուր կոշտությունը ռոտորի, առանցքակալի և հիմքի կոշտությունների շարքային համադրությունն է.
1/kընդհանուր = 1/kռոտոր + 1/kառանցքակալ + 1/kհիմք
- Ամենափափուկ տարրը գերիշխում է ընդհանուր կոշտության մեջ՝ ինչպես ամենաթույլ օղակը կառավարում է շղթան։
- Սովորական իրական դեպքը հիմքի ճկունությունն է, որը իջեցնում է համակարգի կոշտությունը՝ ռոտորի միայնակ կոշտությունից ցածր։
Մարման ներդրումներ
- Առանցքակալի մարում՝ սովորաբար գերիշխող աղբյուր, հատկապես սահքի առանցքակալներում։
- Հիմքի մարում. կառուցվածքային և նյութական մարում հենարաններում։
- Ռոտորի ներքին մարում. սովորաբար շատ փոքր և սովորաբար անտեսվում է։
- Ընդհանուր մարում. զուգահեռ մարման տարրերի գումար։
5. Գործնական հետևանքներ
Մեքենայի նախագծման համար
- Ռոտորը չի կարող նախագծվել առանց առանցքակալների և հիմքի։
- Առանցքակալի ընտրությունը որոշում է հասանելի կրիտիկական արագությունները։
- Հիմքի կոշտությունը պետք է բավարար լինի ռոտորը հենելու համար։
- Ամբողջական օպտիմալացումը հաշվի է առնում բոլոր տարրերը միաժամանակ։
Բալանսավորման համար
- Ազդեցության գործակիցներ գրանցում է ամբողջական համակարգի արձագանքը, ոչ թե մերկ ռոտորինը։
- Դաշտային հավասարակշռում ավտոմատ կերպով հաշվի է առնում մոնտաժված համակարգի բնութագրերը։
- Մշակութային բալանսավորումը տարբեր առանցքակալ և հենարանային հավաքածուի վրա կարող է չփոխանցվել լիովին մոնտաժված մեքենային։
- Համակարգի փոփոխությունները՝ առանցքակալի մաշվածությունը, հիմքի նստեցումը, ժամանակի ընթացքում փոխում են բալանսի արձագանքը։
Սա ճիշտ այն պատճառն է, թե ինչու տեղում չափումը այնքան արժեքավոր է։ Balanset-1A-ի նման կրելի երկու ալիքանի վերլուծիչը Balanset-1A բալանսավորում է ռոտորը իր սեփական առանցքակալներում, աշխատանքային արագությամբ, իր իրական հիմքի վրա՝ այնպես, որ ամպլիտուդ-և-փուլ հավաքած տվյալները և հաշվարկված ազդեցության գործակիցները արտացոլում են իրական ռոտոր-առանցքակալ համակարգը, որում մեքենան իրականում աշխատում է, ներառյալ հենարանային և ջերմային էֆեկտները, որոնք բալանսավորման մեքենան երբեք չի տեսնում։ մնացորդային անհավասարակշռություն , որը այն ստուգում է, հետևաբար այն մնացորդն է, որի հետ ռոտորը կապրի ողջ ծառայության ընթացքում։
Խնդիրների լուծման համար
- Տատանումների խնդիրը կարող է առաջանալ ռոտորում, առանցքակալներում կամ հիմքում։
- Դիագնոստիկան պետք է հաշվի առնի ամբողջական համակարգը, ոչ թե մեկ կասկածելի մասը։
- Մեկ բաղադրիչի փոփոխությունը տեղաշարժում է ամբողջ համակարգի վարքագիծը։
- Օրինակ, հիմքի վատթարացումը կարող է իջեցնել մեքենայի կրիտիկական արագությունները՝ աշխատանքային տիրույթ։
6. Համակարգի սովորական կոնֆիգուրացիաներ
Պարզ առանցքակալների միջև տեղադրված կոնֆիգուրացիա
- Ռոտորը կրվում է երկու առանցքակալով իր ծայրերում։
- Ամենատարածված արդյունաբերական դասավորությունը և ամենապարզը վերլուծելու համար։
- Համապատասխանում է ստանդարտ երկհարթակ հավասարակշռում մոտեցմանը։
Ելքային ռոտորի կոնֆիգուրացիա
- Մի կախված ռոտոր գերազանցում է իր առանցքակալային հենարանը։
- Մոմենտի բազուկը մեծացնում է առանցքակալների բեռնվածությունը։
- Այն ավելի զգայուն է անհավասարակշռության նկատմամբ և առավել հակված ավելի ուժեղ մոմենտային անհավասարակշռության բաղադրիչ.
- Հաճախ հանդիպում է օդափոխիչներում, պոմպերում և որոշ էլեկտրաշարժիչներում։
Բազմառանցքակալային համակարգեր
- Երեք կամ ավելի առանցքակալներ կրում են մեկ ռոտոր։
- Բեռնվածության բաշխումն ավելի բարդ է։
- Առանցքակալների միջև համապատասխանեցումը դառնում է կրիտիկական։
- Հաճախ հանդիպում է մեծ տուրբիններում, գեներատորներում և թղթե մեքենաների գլաններում։
Կցված բազմառոտոր համակարգեր
- Քանի մի ռոտորներ, որոնք միացված են կցորդիչներով, ինչպես էլեկտրաշարժիչ-պոմպային և տուրբին-գեներատորային հավաքածուներում։
- Յուրաքանչյուր ռոտոր ունի իր առանցքակալները, բայց համակարգերը դինամիկորեն կապված են։
- Սա վերլուծելու ամենաբարդ կոնֆիգուրացիան է։
- Առանցքների շեղվածություն կցորդիչի վրա առաջացնում է ռոտորների միջև փոխազդեցության ուժեր։
Պտտվող մեքենաները դիտարկել որպես ինտեգրված ռոտոր-առանցքակալային համակարգ՝ այլ ոչ թե մեկուսացված բաղադրիչների հավաքածու, հիմնարար է արդյունավետ նախագծման, վերլուծության և խնդիրների լուծման համար։ Համակարգային մակարդակի տեսանկյունը բացատրում է տատանումների շատ երևույթներ, որոնք մեկուսացված դիտարկելիս իմաստ չունեն, և ցույց է տալիս ուղի դեպի ուղղիչ գործողություններ, որոնք իրականում աշխատում են՝ հուսալի և արդյունավետ աշխատանքի համար։
