Forstå en fleksibel rotor

Definisjon: Hva er en fleksibel rotor?

A fleksibel rotor er en rotor som deformeres eller bøyer seg på grunn av sentrifugalkrefter når den opererer ved eller nær sin kritiske hastigheterI motsetning til en stiv rotor, som kan balanseres ved lav hastighet og vil forbli balansert gjennom hele driftshastighetsområdet, endres ubalansen til en fleksibel rotor når formen endres med hastigheten. Dette betyr at balansering av en fleksibel rotor er en betydelig mer kompleks prosess.

Som en generell tommelfingerregel anses en rotor som fleksibel hvis dens maksimale driftshastighet er 70% eller mer av sin første kritiske bøyningshastighet.

Hvorfor oppfører fleksible rotorer seg annerledes?

Nøkkelen til å forstå en fleksibel rotor er konseptet med kritiske hastigheter og modusformer.

• Kritisk hastighet: Dette er en rotasjonshastighet som samsvarer med en av rotorens naturlige frekvenser. Ved denne hastigheten opplever rotoren resonans, og enhver liten mengde ubalanse forsterkes kraftig, noe som får rotoren til å bøye seg.
• Modusform: Dette er den karakteristiske formen rotoren bøyer seg inn i når den passerer gjennom en bestemt kritisk hastighet. Den første kritiske hastigheten har en enkel halvsinusbølgeform, den andre har en full sinusbølgeform (med en node i midten), og så videre.

Når en fleksibel rotor spinner opp, forskyves plasseringen av det «tunge punktet» (massesenteret) på grunn av denne bøyningen. En ubalanse som eksisterer ved lav hastighet kan være på et helt annet effektivt sted ved høy hastighet. Derfor vil en enkel toplansbalanse utført ved lav hastighet ikke være tilstrekkelig for å sikre jevn drift ved driftshastighet eller under transitt gjennom de kritiske hastighetene.

Balansering av fleksible rotorer

Balansering av fleksible rotorer er en spesialisert oppgave som krever avanserte teknikker og utstyr, som beskrevet i standarder som ISO 21940-12Målet er ikke bare å balansere rotoren for én hastighet, men å sikre at den går jevnt over hele driftsområdet, inkludert å passere gjennom kritiske hastigheter.

Vanlige teknikker inkluderer:

• Modal balansering: Dette er en kraftig teknikk der hver bøyemodus behandles som et separat ubalanseproblem. Korreksjonsvekter plasseres strategisk i flere plan langs rotoren for spesifikt å motvirke kreftene som genereres av hver modusform. For eksempel, for å korrigere den første modusen, plasseres vekter i midten av rotoren der bøyningen er størst. For å korrigere den andre modusen plasseres vekter på hver side av den sentrale noden.
• Påvirkningskoeffisientmetode (flerhastighet, flerplan): Dette innebærer å kjøre rotoren med flere forskjellige hastigheter (inkludert nær kritiske hastigheter) og bruke prøvevekter i flere korreksjonsplan. Dataene brukes til å bygge en kompleks matrise av påvirkningskoeffisienter som beskriver rotorens respons. En datamaskin løser deretter denne matrisen for å bestemme det optimale settet med korreksjonsvekter for flere plan samtidig.

Denne prosessen krever vanligvis en høyhastighets balanseringsmaskin som trygt kan betjene rotoren gjennom sine kritiske hastigheter og sofistikert programvare for å utføre de nødvendige beregningene.

Eksempler på fleksible rotorer

Fleksible rotorer er vanlige i høytytende maskiner, inkludert:

• Store damp- og gassturbingeneratorer
• Høyhastighetsturbokompressorer
• Lange, slanke aksler og ruller i papirmaskiner
• Høyhastighets maskinverktøyspindler

← Tilbake til hovedindeksen