로터 베어링 시스템이란? 통합 동역학 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인용 오거, 샤프트, 원심분리기, 터빈 등 다양한 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다. 로터 베어링 시스템이란? 통합 동역학 • 휴대용 밸런서, 진동 분석기 "밸런셋"은 파쇄기, 팬, 멀처, 콤바인용 오거, 샤프트, 원심분리기, 터빈 등 다양한 로터의 동적 밸런싱을 위한 제품입니다.

로터-베어링 시스템이란? 통합 동역학

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로터-베어링 시스템 이해

정의: 로터 베어링 시스템이란 무엇인가?

A 로터 베어링 시스템 회전하는 것으로 구성된 완전한 통합 기계 조립품입니다. 로터 (부착된 부품이 있는 샤프트), 샤프트의 움직임을 제한하고 하중을 지지하는 지지 베어링, 그리고 베어링을 지면에 연결하는 고정 지지 구조(베어링 하우징, 받침대, 프레임, 기초)로 구성됩니다. 이 시스템은 통합된 전체로서 분석됩니다. 로터 동역학 각 구성 요소의 동적 동작은 다른 모든 구성 요소에 영향을 미치기 때문입니다.

로터를 단독으로 분석하는 것보다 적절한 로터 동적 분석은 로터 속성(질량, 강성, 감쇠), 베어링 특성(강성, 감쇠, 간극) 및 지지 구조 속성(유연성, 감쇠)이 모두 상호 작용하여 결정하는 결합된 기계 시스템으로 로터-베어링 시스템을 처리합니다. 임계 속도, 진동 반응성과 안정성.

로터-베어링 시스템의 구성 요소

1. 로터 어셈블리

회전 구성 요소에는 다음이 포함됩니다.

  • 샤프트: 강성을 제공하는 주요 회전 요소
  • 디스크와 휠: 질량과 관성을 추가하는 임펠러, 터빈 휠, 커플링, 풀리
  • 분산된 질량: 드럼형 로터 또는 샤프트 매스 자체
  • 커플링: 로터를 드라이버 또는 구동 장비에 연결

로터 특성:

  • 축을 따라 질량 분포
  • 샤프트 굽힘 강성(직경, 길이, 재료의 함수)
  • 관성 모멘트의 극성 및 직경(자이로스코프 효과에 영향을 미침)
  • 내부 감쇠(일반적으로 작음)

2. 베어링

로터를 지지하고 회전을 허용하는 인터페이스 요소:

베어링 유형

  • 롤링 요소 베어링: 볼 베어링, 롤러 베어링
  • 유체 필름 베어링: 저널 베어링, 틸팅 패드 베어링, 스러스트 베어링
  • 자기 베어링: 능동 전자기 현탁액

베어링 특성

  • 단단함: 하중 하에서의 처짐 저항(N/m 또는 lbf/in)
  • 제동: 베어링의 에너지 소실(N·s/m)
  • 대량의: 이동 베어링 구성 요소(일반적으로 소형)
  • 클리어런스: 강성과 비선형성에 영향을 미치는 반경 방향 및 축 방향 플레이
  • 속도 의존성: 유체 필름 베어링 특성은 속도에 따라 크게 변합니다.

3. 지지 구조

고정 기초 요소:

  • 베어링 하우징: 베어링 주변의 즉각적인 구조
  • 받침대: 수직 지지대 승강 베어링
  • 베이스플레이트/프레임: 받침대를 연결하는 수평 구조
  • 기반: 하중을 지면으로 전달하는 콘크리트 또는 강철 구조물
  • 격리 요소: 진동 차단을 사용하는 경우 스프링, 패드 또는 마운트

지원 구조는 다음에 기여합니다.

  • 추가 강성(로터 강성과 비슷하거나 그보다 낮을 수 있음)
  • 재료 속성 및 조인트를 통한 감쇠
  • 전체 시스템 고유 주파수에 영향을 미치는 질량

시스템 수준 분석이 필수적인 이유

결합된 행동

각 구성 요소는 다른 구성 요소에 영향을 미칩니다.

  • 로터 편향 베어링에 힘을 가한다
  • 베어링 처짐 로터 지지 조건 변경
  • 지지 구조의 유연성 베어링의 움직임을 허용하여 베어링의 겉보기 강성에 영향을 미칩니다.
  • 기초 진동 베어링을 통해 로터로 다시 공급

시스템 고유 주파수

고유 진동수는 개별 구성 요소가 아닌 전체 시스템의 속성입니다.

  • 부드러운 베어링 + 단단한 로터 = 낮은 임계 속도
  • 강성 베어링 + 유연한 로터 = 더 높은 임계 속도
  • 유연한 기초는 단단한 베어링을 사용해도 임계 속도를 낮출 수 있습니다.
  • 시스템 고유 진동수 ≠ 로터 고유 진동수만

분석 방법

단순화된 모델

예비 분석을 위해:

  • 단순 지지 보: 강성 지지대가 있는 보로서의 로터(베어링 및 기초의 유연성을 무시함)
  • 제프콧 로터: 스프링 지지대가 있는 유연한 샤프트에 집중된 질량(베어링 강성 포함)
  • 전이 행렬 방법: 다중 디스크 로터에 대한 고전적 접근 방식

고급 모델

실제 기계의 정확한 분석을 위해:

  • 유한요소해석(FEA): 베어링용 스프링 요소가 있는 로터의 상세 모델
  • 베어링 모델: 비선형 베어링 강성 및 감쇠 대 속도, 하중, 온도
  • 기초 유연성: 지지 구조의 FEA 또는 모달 모델
  • 결합 분석: 모든 상호작용 효과를 포함한 전체 시스템

주요 시스템 매개변수

강성 기여도

전체 시스템 강성은 시리즈 조합입니다.

  • 1/k총 = 1/k로터 + 1/k베어링 + 1/k기반
  • 가장 부드러운 요소가 전체 강성을 지배합니다.
  • 일반적인 경우: 기초 유연성으로 인해 시스템 강성이 로터 강성보다 낮아짐

감쇠 기여

  • 베어링 감쇠: 일반적으로 지배적인 소스(특히 유체 필름 베어링)
  • 기초 감쇠: 지지대의 구조적 및 재료적 감쇠
  • 로터 내부 감쇠: 일반적으로 매우 작으며 대개 무시됩니다.
  • 총 감쇠: 병렬 감쇠 요소의 합

실제적 의미

기계 설계를 위해

  • 베어링 및 기초와 분리된 로터를 설계할 수 없습니다.
  • 베어링 선택은 달성 가능한 임계 속도에 영향을 미칩니다.
  • 로터 지지를 위해서는 기초 강성이 적절해야 합니다.
  • 시스템 최적화에는 모든 요소를 동시에 고려해야 합니다.

균형을 위해

  • 영향력 계수 완전한 시스템 응답을 나타냅니다
  • 필드 밸런싱 설치된 시스템 특성을 자동으로 고려합니다.
  • 다른 베어링/지지대에 대한 숍 밸런싱은 설치 조건으로 완벽하게 전환되지 않을 수 있습니다.
  • 시스템 변경(베어링 마모, 기초 침하)으로 인해 균형 반응이 변경됩니다.

문제 해결을 위해

  • 진동 문제는 로터, 베어링 또는 기초에서 발생할 수 있습니다.
  • 문제를 진단할 때는 전체 시스템을 고려해야 합니다.
  • 한 구성 요소의 변경은 전체 동작에 영향을 미칩니다.
  • 예: 기초의 악화로 인해 임계 속도가 낮아질 수 있습니다.

일반적인 시스템 구성

간단한 베어링 간 구성

  • 양 끝단에 2개의 베어링이 지지하는 로터
  • 가장 일반적인 산업 구성
  • 분석을 위한 가장 간단한 시스템
  • 기준 2면 밸런싱 접근하다

오버헝 로터 구성

  • 로터가 확장됩니다 지지력을 넘어서
  • 모멘트 암에서 더 높은 베어링 하중
  • 불균형에 더 민감함
  • 팬, 펌프, 일부 모터에서 흔히 볼 수 있음

멀티 베어링 시스템

  • 단일 로터를 지지하는 3개 이상의 베어링
  • 더 복잡한 하중 분포
  • 베어링 간 정렬이 중요합니다
  • 대형 터빈, 발전기, 제지기 롤에 공통적으로 사용됨

결합된 멀티 로터 시스템

  • 커플링으로 연결된 여러 개의 로터(모터-펌프 세트, 터빈-발전기 세트)
  • 각 로터에는 자체 베어링이 있지만 시스템은 동적으로 결합됩니다.
  • 분석을 위한 가장 복잡한 구성
  • 정렬 불량 결합 시 상호 작용력이 생성됩니다.

회전 기계를 분리된 부품이 아닌 통합 로터-베어링 시스템으로 이해하는 것은 효과적인 설계, 분석 및 문제 해결에 필수적입니다. 시스템 수준의 관점은 다양한 진동 현상을 설명하고 안정적이고 효율적인 작동을 위한 적절한 시정 조치를 안내합니다.

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