ISO 21940-12: Գործընթացներ և թույլատրելի շեղումներ ճկուն վարքագիծ ունեցող ռոտորների համար
ISO 21940-12 միջազգային ստանդարտն է, որը հասցեագրված է հավասարակշռման ավելի բարդ խնդրին ճկուն ռոտորներ — ռոտորներ, որոնց ձևը և անհավասարակշռության բաշխումը էապես փոխվում են պտտաթվի հետ, հատկապես, երբ մոտենում և անցնում են իրենց ծռման կրիտիկական արագություններ։ Այնիքսի լիակատար վերնագիրն է “Մեխանիկական տատանումներ — Ռոտորների հավասարակշռում — 12-րդ մաս. Գործընթացներ և թույլատրելի շեղումներ ճկուն վարքագիծ ունեցող ռոտորների համար.” Տարբերվելով կոշտ ռոտորի-ից, որը կարող է մեկ անգամ հավասարակշռված լինել ցածր պտտաթվով և վստահելի մնալ հավասարակշռված վիճակում, ճկուն ռոտորը, որը հավասարակշռված է հանգստի վիճակում, կարող է ուժեղ տատանվել իր աշխատանքային պտտաթվի դեպքում։ Այս ստանդարտը ապահովում է այս ռոտորների կողմից պահանջվող մասնագիտացված բազմապտտաթվային և բազմահարթակային գործընթացները, և այն բնական ընկերն է ISO 21940-11-ին, որը կարգավորում է կոշտ ռոտորները։
1. Դիտարկման ոլորտը և ռոտորների դասակարգումը
Ստանդարտը կիրառելի է ցանկացած ռոտորի համար, որի անհավասարակշռության բաշխումը և/կամ ծռված ձևը փոխվում է պտտաթվի հետ։ ISO 21940-12-ը կազմակերպում է աշխատանքը՝ հիմնվելով տիպիկ ռոտորների կոնֆիգուրացիաների ճկուն վարքագծով ռոտորների կոնֆիգուրացիաներով և իրենցից յուրաքանչյուրին հարմարեցված հավասարակշռման գործընթացներով, այլ ոչ թե համարակալված դասերի համակարգով։ Ստորև ներկայացված, լայնորեն մեջբերվող հնգադասային սխեման իրականում ծագում է արդեն փոխարինված ISO 11342:1998 ստանդարտից և մնում է աշխատանքի բարդության օգտակար ուղեցույց՝ ռոտորները տատանվում են գրեթե կոշտից մինչև խիստ ճկուն։
- 1-ին դաս — Կոշտ ռոտորներ. վարքագիծը կոշտ է ամբողջ պտտաթվի միջակայքում և կառավարվում է ISO 21940-11-ի շրջանակներում։
- 2-րդ դաս — Կիսակոշտ ռոտորներ. կարող են հավասարակշռվել ցածր պտտաթվով, բայց կարող են պահանջել վերջնական հավասարակշռում աշխատանքային պտտաթվի դեպքում՝ մնացորդային ծռումը մաքրելու համար։
- 3-րդ դաս — Ռոտորներ, որոնք պահանջում են հավասարակշռում մի քանի պտտաթվերով. սովորաբար անցնում են մեկ կամ ավելի կրիտիկական պտտաթվերով, ամենից հաճախ հավասարակշռվում են ազդեցության գործակից մեթոդ.
- 4-րդ և 5-րդ դասեր — Բարձր ճկուն ռոտորներ. ինչպիսիք են մեծ տուրբին-գեներատորների լիսեռները, որոնք գրգռում են բազմաթիվ ծռման մոդեր և պահանջում են առաջադեմ մոդային բալանսավորում յուրաքանչյուր մոդը ուղղելու համար։
Ռոտորը ճիշտ դասին վերագրելը վերլուծաբանին նախապես տեղեկացնում է, թե որքան բարդ կլինի աշխատանքը և որ գործընթացին դիմել։
2. Հավասարակշռման գործընթացներ. Երկու հիմնական մեթոդ
Այս գլուխը ստանդարտի տեխնիկական միջուկն է։ Այնիքսի կենտրոնական հաղորդագրությունն այն է, որ միայն ցածր պտտաթվով հավասարակշռումը բավարար չէ ճկուն ռոտորի համար և պետք է լրացվի բարձր պտտաթվով աշխատանքով, որը հաշվի է առնում լիսեռի ծռումը։ ISO 21940-12-ը կազմակերպում է այս աշխատանքը որպես հավասարակշռման գործընթացների ընտանիք — ցածր պտտաթվային գործընթացներ (նշանակված A-ից F, ինչպիսիք են միահարթակային, երկհարթակային և ժողովի ընթացքում փուլերով հավասարակշռում) և բարձր պտտաթվային գործընթացներ (G-ից I, կատարվում են մեկ կամ ավելի բարձր պտտաթվերով)։ Բարձր պտտաթվային գործընթացները հիմնված են երկու հիմնական տեխնիկաների վրա.
Ազդեցության գործակցի մեթոդը
Այս բազմակողմանի, լայնորեն կիրառվող տեխնիկան տեղադրում է հայտնի փորձնական կշիռ մեկ ուղղման հարթությունում մեկ անգամ և գրանցում է արդյունքում ստացված տատանում պատասխանը — և՛ ամպլիտուդ և փուլ — բազմաթիվ չափման կետերում և բազմաթիվ պտտաթվերով։ Յուրաքանչյուր հարթության համար կրկնելը կառուցում է ազդեցության գործակիցների մատրից, որը մաթեմատիկորեն նկարագրում է, թե ինչպես է ցանկացած հարթության անհավասարակշռությունը ազդում տատանումների վրա ցանկացած կետում և պտտաթվով։ Համակարգիչը այնուհետև հակադարձում է այդ մատրիցը՝ լուծելու ուղղիչ կշիռների զանգվածների և անկյունների հավաքածուն, որոնք միաժամանակ նվազագույնի են հասցնում տատանումները ամբողջ աշխատանքային միջակայքում։ Նույն մաթեմատիկան հիմք է հանդիսանում միահարթակային աշխատանքի համար. դուք կարող եք ինտերակտիվ կերպով ուսումնասիրել այն Ազդեցության գործակցի հաշվիչ.
Մոդալ բալանսավորում
Մոդալ հավասարակշռումը ավելի ֆիզիկապես ինտուիտիվ մոտեցումն է. այն յուրաքանչյուր ծռման մոդը ռոտորի համար դիտարկում է որպես առանձին անհավասարակշռության խնդիր։ Ռոտորը միացվում է ընտրված կրիտիկական պտտաթվին կամ մոտ այնիքսի՝ համապատասխան մոդի ձևը մաքսիմալ գրգռելու համար. տատանումների չափումները այնուհետև գտնում են այդ մոդի արդյունավետ «ծանր կետը», և ուղղիչ կշիռները տեղադրվում են մաքսիմալ ծռման կետերում — հակահանգույցներում — դրան հակազդելու համար։ Գործընթացը կրկնվում է մոդ առ մոդ՝ աշխատանքային միջակայքում գտնվող յուրաքանչյուր էական ծռման մոդի համար, հավասարակշռելով ռոտորը մեկ մոդ մեկ անգամ։ Երկու մեթոդները մրցակիցներ չեն. մեծ մեքենաները հաճախ հավասարակշռվում են հիբրիդային մեթոդով, որը օգտագործում է մոդալ ըմբռնումը հարթություններ ընտրելու և ազդեցության գործակիցները՝ կշիռները կատարելագործելու համար։
3. Հավասարակշռման թույլատրելի շեղումների սահմանում
Պարզ G աստիճան թույլատրելի շեղումը, որը այնքան լավ է աշխատում կոշտ ռոտորների համար, ընդհանուր առմամբ անբավարար է ճկուն ռոտորների համար, քանի որ մեկ էքսցենտրիսիտետի թիվը չի կարող արտացոլել պտտաթվից կախված ծռումը։ ISO 21940-12-ը հետևաբար ներմուծում է ավելի լայն թույլատրելի շեղումների չափանիշներ, որոնք կարող են հիմնված լինել.
- Սահմանափակումներ մնացորդային մոդալ անհավասարակշռության յուրաքանչյուր էական ծռման մոդի համար։
- Սահմանափակումներ լիսեռի տատանումների բացարձակ ամպլիտուդներ նշված վայրերում և պտտաթվերով, հատկապես աշխատանքային պտտաթվի դեպքում։
- Սահմանափակումներ առանցքակալներին փոխանցվող ուժեր.
Այս տատանումների և ուժերի վրա հիմնված սահմանափակումները ընդունման չափանիշները կապում են ծառայության մեջ գտնվող ուժգնության ստանդարտների հետ, ինչպիսիք են ISO 20816 շարքը, այլ ոչ թե մեկ մնացորդային անհավասարակշռության թվին։
4. Վերջնական հավասարակշռված վիճակի հաստատում
Ճկուն ռոտորի ընդունումը հիմնարար տարբերվում է կոշտ ռոտորից։ Կոշտ ռոտորը հաստատվում է մեկ պտտաթվով. ճկուն ռոտորը պետք է հաստատվի հավասարակշռված վիճակում ամբողջ ամբողջական աշխատանքային միջակայքում։ Վերջնական ուղղումներից հետո ռոտորը անցնում է արագացում մինչև աշխատանքային պտտաթիվ, ընդ որում տատանումները անընդհատ մոնիտորինգվում են կարևոր կետերում, օրինակ՝ առանցքակալներում և առավելագույն ծռման կետերում։ Լիսեռը ընդունվում է միայն այն դեպքում, եթե չափված տատանումները բոլոր պտտաթվերի դեպքում մնում են նախապես սահմանված սահմանաչափերից ցածր՝ հատկապես անցնելիս յուրաքանչյուր կրիտիկական պտտաթիվ և մնալիս առավելագույն անընդհատ աշխատանքային պտտաթվի վրա։ Այս համապարփակ ստուգումը հաստատում է, որ լիսեռի ամբողջական դինամիկ վարքագիծը վերահսկողության տակ է վերցված։
5. Տեղում կիրառման առանձնահատկություններն ու գործնական գործիքները
Չնայած ճկուն լիսեռների հետ կապված աշխատանքների մեծ մասը կատարվում է բարձր արագությամբ բալանսավորման սարքավորումների վրա, նույն ամպլիտուդի և ֆազայի չափման հմտությունները կիրառելի են տեղում բալանսավորում և մեքենայի տեղադրումից հետո կատարվող ճշգրտման բալանսավորման համար։ Կրելի երկու ալիքանի վերլուծիչ, ինչպիսին է Balanset-1A 1× ամպլիտուդը և ֆազան գրանցվում են մեքենայի սեփական առանցքակալներում, հաշվարկվում են ազդեցության գործակիցները, և ինժեներին հնարավորություն է տրվում կիրառել և ստուգել ճշգրտման ուղղումը աշխատանքային պտտաթվի դեպքում՝ առանց քանդման, ինչը հաճախակի պահանջ է 2-րդ դասի կիսապինդ լիսեռների համար, որոնք անցնում են արհեստանոցային բալանսավորումը, սակայն ծառայության ընթացքում դեռևս մի փոքր ծռվում են։ Տեղադրված միջին և մեծ չափսի մեքենաների համար ISO 21940-13 կիրառվում են այս մասի հետ միասին։
6. Հիմնական հասկացություններ, որոնք անհրաժեշտ է հիշել
- Ճկուն և պինդ վարքագիծ. լիսեռը դիտարկվում է որպես ճկուն, երբ դրա աշխատանքային պտտաթիվը հասնում է զգալի մասի՝ սովորաբար 70%-ից բարձր, իր առաջին ծռման բնական հաճախականություն։ Երբ այն ավելի արագ է պտտվում, կենտրոնախույս ուժերը ծռում են այն և փոխում դրա անհավասարակշռությունը։
- Կրիտիկական պտտաթվեր և մոդային ձևեր. լիսեռի կրիտիկական պտտաթվերի և յուրաքանչյուրի դեպքում այն ընդունող ծռման ձևերի իմացությունը կարևոր է. յուրաքանչյուր մոդը առանձին բալանսավորման խնդիր է։
- Բազմահարթակ և բազմապտտաթիվ. բազմաթիվ հարթություններում կատարվող ուղղումները, որոնք հիմնված են բազմաթիվ պտտաթվերի դեպքում կատարված չափումների վրա, կանոնն են, ոչ թե բացառությունը։
- Մոդալ բալանսավորում. ազդեցիկ ռազմավարություն, որի շրջանակներում կշիռները ավելացվում են հատուկ յուրաքանչյուր ծռման մոդի անհավասարակշռությունը չեզոքացնելու համար դրա հակադրամի վրա։
