როტორის დინამიკაში კრიტიკული სიჩქარის ახსნა

განმარტება: რა არის კრიტიკული სიჩქარე?

ა კრიტიკული სიჩქარე არის ბრუნვის სიჩქარე, რომელიც შეესაბამება როტორის ვიბრაციის ბუნებრივ სიხშირეს. როდესაც მანქანა მუშაობს მისი ერთ-ერთი კრიტიკული სიჩქარით ან მის მახლობლად, ფენომენი რეზონანსი ხდება. ეს იწვევს როტორის ვიბრაციის დრამატულ და ხშირად საშიშ გაძლიერებას, რადგან ნარჩენი დისბალანსის მცირე რაოდენობამაც კი შეიძლება წარმოქმნას უზარმაზარი ცენტრიდანული ძალები. ყველა როტორულ სისტემას აქვს მრავალი კრიტიკული სიჩქარე, რაც შეესაბამება მის ვიბრაციის სხვადასხვა რეჟიმს (მაგ., პირველი მოხრის რეჟიმი, მეორე მოხრის რეჟიმი და ა.შ.).

რატომ არის კრიტიკული სიჩქარე ასეთი მნიშვნელოვანი?

კრიტიკული სიჩქარის გაგება და მართვა მბრუნავი მექანიზმების დიზაინისა და ანალიზის ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური ასპექტია. მექანიზმის კრიტიკული სიჩქარით მუშაობა, თუნდაც მოკლე პერიოდით, შეიძლება კატასტროფული იყოს. შედეგები მოიცავს:

• გადაჭარბებული ვიბრაცია: ამპლიტუდები შეიძლება გაიზარდოს 10, 20 ან კიდევ უფრო მეტად, სისტემის დემპფიკაციიდან გამომდინარე.
• კომპონენტის გაუმართაობა: მაღალმა ვიბრაციამ და ლილვის გადახრამ შეიძლება გამოიწვიოს საკისრების უკმარისობა, დალუქვის დაზიანება და ხახუნი მბრუნავ და უძრავ ნაწილებს შორის.
• კატასტროფული ლილვის გაუმართაობა: მძიმე შემთხვევებში, მოხრის დაძაბულობამ შეიძლება გადააჭარბოს მასალის დაღლილობის ზღვარს, რაც იწვევს ლილვის ბზარს ან გატეხვას.
• უსაფრთხოების საფრთხეები: მაღალი სიჩქარით მომუშავე მანქანის გაუმართაობა მნიშვნელოვან საფრთხეს უქმნის პერსონალს და მიმდებარე აღჭურვილობას.

ამ მიზეზების გამო, მანქანა-დანადგარები ყოველთვის ისეა გათვლილი, რომ იმუშაოს „გამოყოფის ზღვრით“, რაც ნიშნავს, რომ მისი ნორმალური მუშაობის სიჩქარე განზრახ შენარჩუნებულია უსაფრთხო მანძილზე ნებისმიერი კრიტიკული სიჩქარისგან.

ხისტი vs. მოქნილი როტორები

კრიტიკული სიჩქარის კონცეფცია არის ის, რაც განასხვავებს „მყარ“ როტორს „მოქნილი“ როტორისგან:

• ხისტი როტორი: როტორი, რომელიც მუშაობს *პირველ კრიტიკულ სიჩქარეზე* დაბლა. მისი ლილვი მუშაობის დროს მნიშვნელოვნად არ იღუნება. ესენი, როგორც წესი, უფრო ნელი და მყარი როტორებია.
• მოქნილი როტორი: როტორი, რომელიც შექმნილია პირველი (და ზოგჯერ მეორე ან მესამე) კრიტიკული სიჩქარის *ზემოთ* მუშაობისთვის. მისი ლილვი იხრება და იხრება ჩართვისა და გამორთვის დროს კრიტიკული სიჩქარის გადალახვისას. მაღალსიჩქარიანი, წვრილი როტორები, როგორიცაა ტურბინებსა და კომპრესორებში არსებული, მოქნილი როტორებია.

მანქანის მუშაობის კრიტიკული სიჩქარის მართვა

ვინაიდან ხშირად პრაქტიკული არ არის ისეთი მაღალსიჩქარიანი მანქანის დაპროექტება, რომელიც პირველ კრიტიკულ სიჩქარეზე დაბალი რჩება, ინჟინრები მათ სამართავად რამდენიმე სტრატეგიას იყენებენ:

1. გამყოფი ზღვარი

ყველაზე გავრცელებული სტრატეგიაა იმის უზრუნველყოფა, რომ დანადგარის უწყვეტი მუშაობის სიჩქარე არცერთ კრიტიკულ სიჩქარეს არ მიუახლოვდეს. ტიპიური დაშორების ზღვარი არის ±20-30%. მაგალითად, თუ კრიტიკული სიჩქარე 3000 ბრ/წთ-ია, დანადგარი არ უნდა მუშაობდეს უწყვეტად 2400 ბრ/წთ-დან 3600 ბრ/წთ-მდე.

2. სწრაფი აჩქარება/შენელება

მოქნილი როტორებისთვის, რომლებმაც კრიტიკული სიჩქარე უნდა გაიარონ, ჩართვისა და გამორთვის პროცედურები შექმნილია ისე, რომ რაც შეიძლება სწრაფად გაიარონ კრიტიკული სიჩქარის დიაპაზონები. კრიტიკულ სიჩქარეზე დაყოვნება ვიბრაციის ამპლიტუდას საშიშ დონემდე ზრდის. სწრაფი გავლა მინიმუმამდე ამცირებს ამ გაძლიერების დროს.

3. დემპინგი

დემპინგი ვიბრაციული ენერგიის გაფანტვაა და სწორედ ეს ზღუდავს პიკური ამპლიტუდას რეზონანსის დროს. საკისრები, განსაკუთრებით სითხისებრი ფირის საკისრები, როტორულ სისტემებში დემპინგის ძირითად წყაროს წარმოადგენს. საკისრების დიზაინის ოპტიმიზაციის გზით, ინჟინრებს შეუძლიათ ვიბრაციის პიკის კონტროლი კრიტიკულ სიჩქარეზე უსაფრთხო და მართვად დონეზე.

4. ზუსტი ბალანსირება

კრიტიკული სიჩქარით ვიბრაცია დისბალანსზე გაძლიერებული რეაქციაა. რაც უფრო უკეთ არის დაბალანსებული როტორი, მით უფრო მცირე იქნება ფორსირების ფუნქცია და, შესაბამისად, მით უფრო დაბალი იქნება პიკური ვიბრაცია კრიტიკული სიჩქარის გავლისას. მოქნილი როტორებისთვის საჭიროა სპეციალური მრავალსიბრტყიანი დაბალანსების ტექნიკა.

როგორ განისაზღვრება კრიტიკული სიჩქარეები?

კრიტიკული სიჩქარე განისაზღვრება რამდენიმე მეთოდით:

• როტორის დინამიური ანალიზი (RDA): როტორის კრიტიკული სიჩქარეებისა და რეჟიმის ფორმების პროგნოზირების მიზნით, დიზაინის ფაზაში იქმნება კომპიუტერული მოდელები (ხშირად სასრული ელემენტების ანალიზის გამოყენებით).
• ასვლა/დაშვება ტესტები: ყველაზე გავრცელებული ექსპერიმენტული მეთოდი. ვიბრაციის ამპლიტუდა და ფაზა სიჩქარის მიმართ გამოისახება მანქანის ჩართვის ან გამორთვის დროს. კრიტიკული სიჩქარე განისაზღვრება ამპლიტუდის მკაფიო პიკით, რომელსაც თან ახლავს დამახასიათებელი 180 გრადუსიანი ფაზური ცვლა. ეს ტესტები წარმოქმნის დიაგნოსტიკურ დიაგრამებს, როგორიცაა ბოდის ნაკვეთი and ჩანჩქერის ნაკვეთი.
• დარტყმის ტესტირება (დარტყმის ტესტი): როტორზე ინსტრუმენტული ჩაქუჩით დარტყმამ, როდესაც ის უძრავ მდგომარეობაშია, შეიძლება აღძრას მისი ბუნებრივი სიხშირეები, რომლებიც შეესაბამება კრიტიკულ სიჩქარეებს.

← დაბრუნება მთავარ ინდექსზე