Izpratne par saspiešanas plēves slāpētājiem
Definīcija: Kas ir saspiešanas plēves slāpētājs?
A saspiest plēves slāpētāju (SFD) ir pasīvs slāpēšana ierīce, ko izmanto rotējošās mašīnās vibrācijas enerģijas izkliedēšanai un kontrolei vibrācija amplitūdas, īpaši pie kritiskie ātrumi. Slāpētājs sastāv no plānas eļļas plēves, kas atrodas gredzenveida spraugā ap gultņa korpusu. Kad gultnis (un piestiprinātais rotors) vibrē, gultņa korpuss svārstās amortizatora spraugā, saspiežot eļļas plēvi. Viskozā pretestība šai saspiešanas kustībai izkliedē enerģiju, nodrošinot rotora sistēmas slāpēšanu, nepalielinot ievērojamu stingrību.
Spiediena plēves slāpētāji tiek plaši izmantoti lidmašīnu dzinējos, rūpnieciskajās gāzes turbīnās un citās ātrgaitas mašīnās, kur nepieciešama uzlabota slāpēšana, lai kontrolētu vibrāciju un novērstu to. rotora nestabilitātes.
Fiziskais darbības princips
Saspiešanas darbība
Nepatīk sliedes gultņi Ja eļļas plēve nes pastāvīgu radiālo slodzi, saspiešanas plēves slāpētāji darbojas ar ciklisku saspiešanu:
- Rotora vibrācija: Nesabalansēts rotors rada vibrācijas spēkus uz gultni
- Mājokļa kustība: Gultņa korpuss svārstās radiāli slāpētāja brīvajā zonā
- Eļļas plēves saspiešana: Korpusam virzoties uz iekšu, eļļas plēve tiek saspiesta; tam virzoties uz āru, plēve izplešas.
- Viskozā pretestība: Eļļa pretojas izspiešanai, radot slāpēšanas spēku
- Enerģijas izkliede: Vibrācijas enerģija eļļā tiek pārvērsta siltumā
Galvenā atšķirība no žurnālgultņiem
- Žurnāla gultnis: Caur eļļas plēves spiedienu notur statiskas un dinamiskas slodzes; gan stingrība, gan slāpēšana
- Spiešanas plēves slāpētājs: Nodrošina tikai slāpēšanu, minimālu stingrību; neiztur vienmērīgas slodzes
- Kombinācija: Ritošais elements gultnis (nes slodzi) + SFD (nodrošina slāpēšanu) = optimāla sistēma dažiem lietojumiem
Būvniecība un dizains
Pamata komponenti
- Iekšējais skrējiens (gultņa korpuss): Ritošā elementa gultņa korpusa ārējā virsma, brīvi kustīga radiāli
- Ārējā gredzena gredzens (amortizatora korpuss): Stacionārs korpuss ar precīzu cilindrisku urbumu
- Gredzenveida klīrenss: Radiālā atstarpe starp iekšējo un ārējo gredzenu (parasti 0,1–0,5 mm)
- Naftas piegāde: Spiediena eļļa tiek padota klīrensa telpā
- Gala blīvējumi: O veida gredzeni vai citi blīvējumi eļļas aksiālai saturēšanai
- Centrēšanas elementi: Atsperes vai fiksācijas elementi, lai novērstu pārmērīgu kustību
Dizaina parametri
- Radiālā klīrensa (c): Nosaka slāpēšanas koeficientu (mazāks = lielāka slāpēšana)
- Garums (L): Amortizatora aksiālais garums (garāks = lielāka slāpēšana)
- Diametrs (D): Amortizatora diametrs (lielāks = lielāka slāpēšana)
- Eļļas viskozitāte (µ): Augstāka viskozitāte = lielāka slāpēšana
- Gala blīvējuma veids: Ietekmē eļļas noplūdi un efektīvu slāpēšanu
Spiešanas plēves slāpētāju priekšrocības
- Pievieno slāpēšanu bez stingrības: Palielina enerģijas izkliedi, būtiski nepalielinot kritiskos ātrumus
- Samazina kritiskā ātruma vibrāciju: Ierobežo rezonanses amplitūdas līdz drošam līmenim
- Novērš nestabilitāti: Palīdz novērst eļļas virpulis, vārpstas pātaga, un citas pašizraisītas vibrācijas
- Izolē pārraidītos spēkus: Samazina vibrācijas pārnešanu uz pamatu
- Pielāgo pārejas periodiem: Palīdz kontrolēt vibrāciju iedarbināšanas, izslēgšanas un slodzes izmaiņu laikā
- Modernizācijas iespējas: Var pievienot esošajām iekārtām bez būtiskas pārveidošanas
- Pasīvā darbība: Nav nepieciešama vadības sistēma vai jauda
Pieteikumi
Lidmašīnu gāzes turbīnas
- Gandrīz universāls mūsdienu lidmašīnu dzinējos
- Būtiski vibrācijas kontrolei kritiskā ātruma pārejās
- Ļauj izmantot ritošo elementu gultņus ātrgaitas lietojumos
- Kompakts, viegls dizains, kas ir kritiski svarīgs kosmosa nozarei
Rūpnieciskās gāzes turbīnas
- Izmanto kombinācijā ar ritošajiem elementiem vai slīpajiem gultņiem
- Kontrolē vibrāciju ieslēgšanas un izslēgšanas laikā
- Samazina uz atbalsta konstrukciju pārnesto vibrāciju
Ātrgaitas kompresori
- Nodrošina papildu slāpēšanu papildus gultņu slāpēšanai
- Novērš nestabilitāti viegli noslogotos apstākļos
- Nodrošina plašāku darbības diapazonu
Modernizācijas lietojumprogrammas
- Pievienots esošajām iekārtām ar pārmērīgu kritiskā ātruma vibrāciju
- Risinājums, ja balansēšana un izlīdzināšana nepietiekami samazina vibrāciju
- Alternatīva galvenajai rotora vai gultņa pārveidošanai
Dizaina apsvērumi
Slāpēšanas koeficienta aprēķins
Spiešanas plēves slāpētāja radītais slāpēšanas spēks ir aptuveni:
- Fslāpēšana = C × ātrums
- Kur slāpēšanas koeficients C ∝ (µ × D × L³) / c³
- Ļoti jutīgs pret klīrensu (c): klīrensa samazināšana uz pusi palielina slāpēšanu par 8×
- Optimālas slāpēšanas projektēšanai nepieciešama rūpīga parametru izvēle
Centrēšanas atsperes
- Mērķis: Novērst slāpētāja "izkrišanu līdz galam" (metāla saskari ar metālu)
- Stingrības izvēle: Jābūt pietiekami mīkstam, lai nodrošinātu amortizatora kustību, bet pietiekami stingram, lai centrētu
- Bieži sastopamie veidi: Vāveres būris (vairākas apkārtmēra stieples), spirālatsperes, elastomēra elementi
Naftas piegāde un drenāža
- Spiediena eļļas padeve plēves uzturēšanai (parasti 1–5 bāri)
- Pietiekams plūsmas ātrums, lai noņemtu radīto siltumu
- Pareiza drenāža, lai novērstu naftas plūdus
- Gaisa ventilācija, lai novērstu kavitāciju plēvē
Izaicinājumi un ierobežojumi
Dizaina izaicinājumi
- Kavitācija: Eļļas plēve var kavitēt (veidot tvaika burbuļus), samazinot efektīvu slāpēšanu
- Gaisa norīšana: Iesūknēts gaiss samazina slāpēšanas efektivitāti
- Frekvences atkarība: Slāpēšanas efektivitāte mainās atkarībā no vibrācijas frekvences
- Nelineāra uzvedība: Veiktspēja mainās atkarībā no amplitūdas (lielas kustības var pārsniegt klīrensu)
Darbības izaicinājumi
- Temperatūras jutība: Eļļas viskozitātes izmaiņas atkarībā no temperatūras ietekmē slāpēšanu
- Tīrības prasības: Piesārņojums var bloķēt padevi vai sabojāt virsmas
- Atkarība no naftas piegādes: Eļļas spiediena zudums novērš slāpēšanu
- Blīvējuma nodilums: Gala blīvējumi laika gaitā nolietojas, samazinot efektivitāti
Apkopes prasības
- Eļļas padeves spiediena un temperatūras uzraudzība
- Periodiski pārbaudiet gala blīvējumus
- Kapitālā remonta laikā pārbaudiet pareizus attālumus
- Pārbaudiet centrēšanas atsperes stāvokli
- Notīriet eļļas kanālus un filtrus
Uzlaboti dizaini
Virzuļa gredzenu slāpētāji
- Izmantojiet virzuļa gredzenus O veida gredzenu blīvējumu vietā
- Lai labāk sadalītu spiedienu, ļaujiet nedaudz eļļas noplūst
- Samazināt kavitācijas tendenci
Atvērtā tipa amortizatori
- Nav gala blīvējumu, eļļa plūst aksiāli
- Vienkāršāks dizains, nav blīvējuma nodiluma problēmu
- Nepieciešama lielāka eļļas plūsma
- Vienmērīgākas slāpēšanas īpašības
Integrālie amortizatori
- Starp gultņa aizmuguri un korpusu izveidojusies slāpēšanas plēve
- Nav atsevišķas slāpētāja sastāvdaļas
- Kompakts, bet ierobežota slāpēšanas spēja
Efektivitāte un sniegums
Vibrācijas samazināšana
- Var samazināt kritiskā ātruma vibrāciju par 50-80%
- Īpaši efektīvs rezonanses kontrolei
- Paplašina kritiskos ātruma maksimumus (padara tos mazāk asus)
- Nodrošina drošāku pārvietošanos kritiskos ātrumos
Stabilitātes uzlabošana
- Palielina sliekšņa ātrumu nestabilitātes
- Var novērst eļļas virpulis lietojot ar ritošo elementu gultņiem
- Pievieno pozitīvu slāpēšanu, lai neitralizētu destabilizējošus spēkus
Dizaina un analīzes rīki
Pareizai saspiešanas plēves slāpētāja konstrukcijai ir nepieciešams:
- Rotora dinamiskā analīze: Rotora-gultņa-slāpētāja sistēmas integrēta modelēšana
- Šķidruma plēves analīze: Reinoldsa vienādojuma risinājumi spiediena sadalījumam
- Nelineārā analīze: Kavitācijas un no amplitūdas atkarīgās uzvedības ņemšana vērā
- Termiskā analīze: Eļļas temperatūra un siltuma izkliede
- Specializēta programmatūra: Tādi rīki kā DyRoBeS, XLTRC ietver SFD modeļus
Kad lietot saspiešanas plēves slāpētājus
Ieteicamie pielietojumi
- Ātrgaitas mašīnas: Darbojas kritiskā ātruma tuvumā vai virs tā
- Ritošo elementu gultņu sistēmas: Slāpēšanas pievienošana vietās, kur gultņi nodrošina minimālu slāpēšanu
- Elastīgi rotori: Darbojas virs pirmā kritiskā ātruma
- Stabilitātes problēmas: Kad pastāv rotora nestabilitātes risks
- Pārejošas vibrācijas kontrole: Ieslēgšanas/izslēgšanas vibrācijas samazināšana
Nav ieteicams, kad
- Darbība ar mazu ātrumu, kur slāpēšana nav kritiska
- Vietas ierobežojumi neļauj uzstādīt
- Eļļas padeves sistēma nav pieejama vai nav uzticama
- Ierobežoti apkopes resursi (amortizatoriem nepieciešama eļļas sistēmas apkope)
- Vienkāršāki risinājumi (līdzsvarošana, izlīdzināšana) ir pietiekami
Spiedes plēves slāpētāji ir elegants risinājums vibrācijas kontrolei ātrgaitas rotējošās mašīnās. Nodrošinot ievērojamu slāpēšanu, nepalielinot stingrību, tie ļauj darboties kritiskos ātrumos, novērš destruktīvas nestabilitātes un paplašina rotējoša aprīkojuma darbības diapazonu, vienlaikus saglabājot kompaktu, pasīvu dizainu.
Kategorijas:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 