回転機械におけるローターの理解

定義: ローターとは何ですか?

A ローター 機械装置における主要な回転機構です。通常は中心軸で構成され、その上にインペラ、ブレード、磁石、アーマチュアなどの部品が取り付けられています。機構全体はベアリングによって支持され、トルクを伝達して作業を行うように設計されています。回転中のローターの挙動、特に振動やたわみを研究する分野は、回転機械工学と呼ばれます。 ローターダイナミクス機械工学における重要な分野です。

基本的な分類：リジッドローターとフレキシブルローター

ローターダイナミクスにおける最も重要な区別は、ローターが「剛体」として挙動するか「柔軟体」として挙動するかである。この分類は、材料の特性ではなく、機械の動作速度とローターの運動との関係に基づいている。 臨界速度 （曲げの固有振動数）。

剛性ローター

ローターは 硬い 運転速度が最初の曲げ臨界速度（通常は最初の臨界速度の70%未満）よりはるかに低い場合。これらの速度では、シャフトは動的な力による大きな曲げやたわみを受けません。ローター全体は単一の剛体質量として回転すると仮定できます。

• 特徴: 短く、ずんぐりしていて、低速で動作する傾向があります。
• バランスを取る： 完全に修正できるのは 2平面動的バランス 剛体力学の原理に従って。
• 例: ほとんどの標準的な電気モーター、低速ファン、研削ホイール、および多くのポンプのインペラ。

フレキシブルローター

ローターは フレキシブル 回転子が、その曲げ臨界速度の1つ以上に近い速度、その速度、またはそれを超える速度で動作するように設計されている場合。ローターが臨界速度に近づくと、シャフトは大きくたわみ、曲がり始めます。この曲がりの形状は「モード形状」と呼ばれます。

• 特徴: 長くて細く、高速で動作する傾向があります。
• バランスを取る： 2面バランス調整だけでは不十分です。フレキシブルローターには、シャフトの曲げを考慮した、より高度な多面バランス調整技術が必要です。これには、「モーダルバランス調整」（各モード形状を個別にバランス調整する）や多速度影響係数バランス調整が含まれる場合があります。
• 例: 大型の蒸気タービン、ガスタービン、高速コンプレッサー、長いドライブシャフト、発電機ローター。

フレキシブルローターの設計と解析は、その動的動作が速度に応じて変化するため、はるかに複雑です。

ローターアセンブリの一般的なコンポーネント

ローターは単なるシャフトではありません。典型的なアセンブリには以下が含まれます。

• 軸： トルクを伝達する中心部品。
• インペラ、ブレード、またはベーン: 流体に作用するコンポーネント (ポンプ、ファン、タービン)。
• アーマチュア/巻線: 電気モーターまたは発電機の回転部分。
• ジャーナル: ベアリング内にあるシャフトの高度に研磨された部分。
• カップリング: ローターを別の機械に接続するために使用されるハブ。
• スラストカラー: あらゆる軸方向の力を吸収するコンポーネント。
• バランスリングまたはプレーン: バランス調整時に補正重量が追加される指定場所。

ローターに関連する一般的な問題

振動解析は、ローターアセンブリに起因するさまざまな問題を検出するために使用されます。

• アンバランス: 最も一般的な問題は、質量の不均一な分布によって引き起こされます。
• 曲がったシャフト: シャフトの物理的な曲がりまたは湾曲。
• シャフトクラック: 疲労亀裂が進行し、壊滅的な故障につながる可能性があります。
• ずれ: これはローター間の問題ですが、ローターアセンブリ内に高い応力が発生します。
• ローター・ステーター摩擦: 機械の回転部分と固定部分間の接触。
• ゆるみ: シャフト上のコンポーネント（インペラなど）の緩いフィット。

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