Apa itu Sistem Rotor-Bearing? Integrated Dynamics • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis penghancur, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya. Apa itu Sistem Rotor-Bearing? Integrated Dynamics • Penyeimbang portabel, penganalisis getaran "Balanset" untuk penyeimbang dinamis penghancur, kipas, mulcher, auger pada mesin pemanen, poros, sentrifus, turbin, dan banyak rotor lainnya.

Apa itu Sistem Rotor-Bearing? Dinamika Terpadu

Diterbitkan oleh admin pada

Memahami Sistem Rotor-Bearing

Definisi: Apa itu Sistem Rotor-Bearing?

A sistem bantalan rotor adalah perakitan mekanis terintegrasi lengkap yang terdiri dari sebuah poros berputar rotor (poros dengan komponen terpasang), bantalan penopang yang membatasi gerakannya dan menahan beban, serta struktur penopang stasioner (rumah bantalan, alas, rangka, dan fondasi) yang menghubungkan bantalan ke tanah. Sistem ini dianalisis sebagai satu kesatuan terpadu dalam dinamika rotor karena perilaku dinamis setiap komponen memengaruhi komponen lainnya.

Daripada menganalisis rotor secara terpisah, analisis dinamika rotor yang tepat memperlakukan sistem rotor-bantalan sebagai sistem mekanis yang terhubung dimana sifat rotor (massa, kekakuan, redaman), karakteristik bantalan (kekakuan, redaman, jarak bebas), dan sifat struktur pendukung (fleksibilitas, redaman) semuanya berinteraksi untuk menentukan kecepatan kritis, getaran respon, dan stabilitas.

Komponen Sistem Rotor-Bearing

1. Rakitan Rotor

Komponen yang berputar termasuk:

  • Batang: Elemen putar utama yang memberikan kekakuan
  • Cakram dan Roda: Impeller, roda turbin, kopling, katrol yang menambah massa dan inersia
  • Massa Terdistribusi: Rotor tipe drum atau massa poros itu sendiri
  • Kopling: Menghubungkan rotor ke driver atau peralatan yang digerakkan

Karakteristik rotor:

  • Distribusi massa sepanjang sumbu
  • Kekakuan lentur poros (fungsi diameter, panjang, material)
  • Momen inersia polar dan diametral (yang memengaruhi efek giroskopik)
  • Redaman internal (biasanya kecil)

2. Bantalan

Elemen antarmuka yang mendukung rotor dan memungkinkan rotasi:

Jenis Bantalan

  • Bantalan Elemen Bergulir: Bantalan bola, bantalan rol
  • Bantalan Film Fluida: Bantalan jurnal, bantalan bantalan miring, bantalan dorong
  • Bantalan Magnetik: Suspensi elektromagnetik aktif

Karakteristik Bantalan

  • Kekakuan: Ketahanan terhadap defleksi di bawah beban (N/m atau lbf/in)
  • Pembasahan: Disipasi energi pada bantalan (N·s/m)
  • Massa: Komponen bantalan yang bergerak (biasanya berukuran kecil)
  • Izin: Permainan radial dan aksial mempengaruhi kekakuan dan non-linieritas
  • Ketergantungan Kecepatan: Sifat bantalan film fluida berubah secara signifikan seiring dengan kecepatan

3. Struktur Pendukung

Elemen pondasi stasioner:

  • Rumah Bantalan: Struktur langsung di sekitar bantalan
  • Alas: Penopang vertikal mengangkat bantalan
  • Pelat dasar/Rangka: Struktur horizontal yang menghubungkan alas
  • Dasar: Struktur beton atau baja yang mentransfer beban ke tanah
  • Elemen Isolasi: Pegas, bantalan, atau dudukan jika isolasi getaran digunakan

Struktur pendukung memberikan kontribusi:

  • Kekakuan tambahan (bisa sebanding dengan atau kurang dari kekakuan rotor)
  • Peredaman melalui sifat material dan sambungan
  • Massa mempengaruhi frekuensi alami sistem secara keseluruhan

Mengapa Analisis Tingkat Sistem Sangat Penting

Perilaku Berpasangan

Setiap komponen mempengaruhi komponen lainnya:

  • Defleksi rotor menciptakan gaya pada bantalan
  • Defleksi bantalan mengubah kondisi dukungan rotor
  • Mendukung fleksibilitas struktur memungkinkan gerakan bantalan, mempengaruhi kekakuan bantalan yang tampak
  • Getaran pondasi diumpankan kembali ke rotor melalui bantalan

Frekuensi Alami Sistem

Frekuensi alami adalah properti dari sistem lengkap, bukan komponen individualnya:

  • Bantalan lunak + rotor kaku = kecepatan kritis lebih rendah
  • Bantalan kaku + rotor fleksibel = kecepatan kritis lebih tinggi
  • Pondasi fleksibel dapat menurunkan kecepatan kritis bahkan dengan bantalan yang kaku
  • Frekuensi alami sistem ≠ frekuensi alami rotor saja

Metode Analisis

Model Sederhana

Untuk analisis awal:

  • Balok Penopang Sederhana: Rotor sebagai balok dengan penopang kaku (mengabaikan fleksibilitas bantalan dan pondasi)
  • Jeffcott Rotor: Massa terkonsentrasi pada poros fleksibel dengan penyangga pegas (termasuk kekakuan bantalan)
  • Metode Matriks Transfer: Pendekatan klasik untuk rotor multi-cakram

Model Lanjutan

Untuk analisis akurat terhadap mesin nyata:

  • Analisis Elemen Hingga (FEA): Model detail rotor dengan elemen pegas untuk bantalan
  • Model Bantalan: Kekakuan dan redaman bantalan non-linier terhadap kecepatan, beban, suhu
  • Fleksibilitas Pondasi: FEA atau model modal struktur pendukung
  • Analisis Gabungan: Sistem lengkap termasuk semua efek interaktif

Parameter Sistem Utama

Kontribusi Kekakuan

Kekakuan sistem total adalah kombinasi seri:

  • 1/ktotal = 1/krotor + 1/kbantalan + 1/kdasar
  • Elemen paling lembut mendominasi kekakuan keseluruhan
  • Kasus umum: fleksibilitas pondasi mengurangi kekakuan sistem di bawah kekakuan rotor saja

Kontribusi Redaman

  • Peredaman Bantalan: Biasanya sumber dominan (terutama bantalan film fluida)
  • Peredam Pondasi: Peredam struktural dan material pada penyangga
  • Peredaman Internal Rotor: Biasanya sangat kecil, biasanya diabaikan
  • Redaman Total: Jumlah elemen peredam paralel

Implikasi Praktis

Untuk Desain Mesin

  • Tidak dapat merancang rotor secara terpisah dari bantalan dan pondasi
  • Pemilihan bantalan mempengaruhi kecepatan kritis yang dapat dicapai
  • Kekakuan pondasi harus cukup untuk mendukung rotor
  • Optimalisasi sistem memerlukan pertimbangan simultan dari semua elemen

Untuk Menyeimbangkan

  • Koefisien pengaruh mewakili respons sistem yang lengkap
  • Penyeimbangan lapangan secara otomatis memperhitungkan karakteristik sistem yang terpasang
  • Penyeimbangan toko pada bantalan/penyangga yang berbeda mungkin tidak dapat ditransfer dengan sempurna ke kondisi terpasang
  • Perubahan sistem (keausan bantalan, penurunan pondasi) mengubah respons keseimbangan

Untuk Pemecahan Masalah

  • Masalah getaran mungkin berasal dari rotor, bantalan, atau pondasi
  • Harus mempertimbangkan sistem lengkap saat mendiagnosis masalah
  • Perubahan pada satu komponen mempengaruhi perilaku secara keseluruhan
  • Contoh: Kerusakan pondasi dapat menurunkan kecepatan kritis

Konfigurasi Sistem Umum

Konfigurasi Antar-Bantalan Sederhana

  • Rotor didukung oleh dua bantalan di ujungnya
  • Konfigurasi industri yang paling umum
  • Sistem paling sederhana untuk analisis
  • Standar penyeimbangan dua bidang mendekati

Konfigurasi Rotor Overhung

  • Rotor memanjang melampaui dukungan bantalan
  • Beban bantalan yang lebih tinggi dari lengan momen
  • Lebih sensitif terhadap ketidakseimbangan
  • Umum pada kipas angin, pompa, beberapa motor

Sistem Multi-Bearing

  • Tiga atau lebih bantalan yang mendukung rotor tunggal
  • Distribusi beban yang lebih kompleks
  • Keselarasan antar bantalan sangat penting
  • Umum pada turbin besar, generator, gulungan mesin kertas

Sistem Multi-Rotor Terkopel

  • Beberapa rotor yang dihubungkan dengan kopling (set motor-pompa, set turbin-generator)
  • Setiap rotor memiliki bantalannya sendiri tetapi sistem digabungkan secara dinamis
  • Konfigurasi paling rumit untuk analisis
  • Ketidakselarasan pada kopling menciptakan gaya interaksi

Memahami mesin berputar sebagai sistem rotor-bantalan yang terintegrasi, alih-alih komponen yang terisolasi, sangat penting untuk desain, analisis, dan pemecahan masalah yang efektif. Perspektif tingkat sistem menjelaskan berbagai fenomena getaran dan memandu tindakan korektif yang tepat untuk operasi yang andal dan efisien.

← Kembali ke Indeks Utama

Kategori:
WhatsApp