회전 기계의 로터 이해

정의: 로터란 무엇인가?

A 로터 기계 내부의 주요 회전 조립체입니다. 일반적으로 임펠러, 블레이드, 자석, 전기자 등의 다른 구성 요소가 장착된 중앙 축으로 구성됩니다. 전체 조립체는 베어링으로 지지되며 토크를 전달하고 일을 수행하도록 설계되었습니다. 회전자가 회전하는 동안 진동과 편향을 포함하여 어떻게 동작하는지 연구하는 것을 회전 역학이라고 합니다. 로터 동역학기계공학의 중요한 분야입니다.

기본 분류: 강성 로터 vs. 유연 로터

로터 동역학에서 가장 중요한 구분은 로터가 "강체"로 동작하는지 "유연체"로 동작하는지입니다. 이 구분은 재료의 특성이 아니라 기계의 작동 속도와 로터의 회전 속도 사이의 관계에 기반합니다. 임계 속도 (굽힘의 자연적 진동수).

강성 로터

로터는 고려됩니다 엄격한 작동 속도가 첫 번째 굽힘 임계 속도(일반적으로 첫 번째 임계 속도의 70% 미만)보다 훨씬 낮은 경우입니다. 이 속도에서는 축이 동적 힘으로 인해 크게 굽힘이나 휘어짐을 겪지 않습니다. 로터 전체가 하나의 단단한 질량으로 회전한다고 가정할 수 있습니다.

• 형질: 일반적으로 키가 작고, 땅딸막하며, 속도가 느립니다.
• 밸런싱: 다음을 사용하여 완전히 수정할 수 있습니다. 2면 동적 밸런싱 강체 역학의 원리에 따라.
• 예: 대부분의 표준 전기 모터, 저속 팬, 연삭 휠, 그리고 많은 펌프 임펠러.

플렉시블 로터

로터는 고려됩니다 유연한 하나 이상의 굽힘 임계 속도에 근접하거나, 동일 속도 또는 그 이상의 속도로 작동하도록 설계된 경우입니다. 로터가 임계 속도에 접근하면 샤프트가 휘어지고 크게 휘어지기 시작합니다. 이러한 굽힘의 모양을 "모드 형상"이라고 합니다.

• 형질: 길고 가늘며 고속으로 작동합니다.
• 밸런싱: 두 평면 밸런싱만으로는 충분하지 않습니다. 유연한 로터는 샤프트의 굽힘을 고려하는 더욱 진보된 다중 평면 밸런싱 기법을 필요로 합니다. 여기에는 각 모드 형상을 개별적으로 밸런싱하는 "모달 밸런싱"(modal balancing)이나 다중 속도 영향 계수 밸런싱이 포함될 수 있습니다.
• 예: 대형 증기 및 가스터빈, 고속 압축기, 긴 구동축, 발전기 로터.

유연한 로터의 설계와 분석은 훨씬 더 복잡합니다. 왜냐하면 속도에 따라 동적 동작이 변하기 때문입니다.

로터 어셈블리의 공통 구성 요소

로터는 단순한 샤프트가 아닙니다. 일반적인 조립품에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 샤프트: 토크를 전달하는 중심 구성 요소.
• 임펠러, 블레이드 또는 베인: 유체에서 작동하는 구성 요소(펌프, 팬, 터빈)
• 전기자/권선: 전기 모터나 발전기의 회전 부분.
• 저널: 베어링 내부에 있는 샤프트의 고도로 광택이 나는 부분입니다.
• 커플링: 허브는 로터를 다른 기계에 연결하는 데 사용됩니다.
• 추력 칼라: 모든 축방향 힘을 흡수하는 구성 요소입니다.
• 밸런스 링 또는 플레인: 균형을 맞추는 동안 보정 가중치를 추가하는 지정된 위치입니다.

로터와 관련된 일반적인 문제

진동 분석은 로터 어셈블리에서 발생하는 광범위한 문제를 감지하는 데 사용됩니다.

• 불균형: 가장 흔한 문제는 질량 분포가 고르지 않아 발생합니다.
• 구부러진 샤프트: 샤프트의 물리적인 구부러짐이나 휘어짐.
• 샤프트 균열: 치명적인 고장으로 이어질 수 있는 피로 균열이 발생합니다.
• 정렬 불량: 로터 사이의 문제이기는 하지만 로터 조립체 내부에 높은 응력을 유발합니다.
• 로터-스테이터 마찰: 기계의 회전부와 고정부 사이의 접촉.
• 설사: 샤프트에 부품(임펠러 등)이 느슨하게 맞춰지는 현상입니다.

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