Forstå journallagre
Definisjon: Hva er et journallager?
A journallager (også kalt glidelager, hylselager eller fluidfilmlager) er en type lager som støtter en roterende aksel gjennom en tynn film med trykksatt smøremiddel i stedet for gjennom rullende elementer. Den roterende akselen (“tappen”) er atskilt fra den stasjonære lageroverflaten av en hydrodynamisk oljefilm som genereres av akselens rotasjon som drar olje inn i et konvergerende kileformet gap. Denne trykksatte oljekilen støtter akselbelastningen uten metall-mot-metall-kontakt.
Lagertapper er grunnleggende for roterende maskiner med høy hastighet og høy belastning, som turbiner, generatorer og store kompressorer, fordi de gir utmerket lastekapasitet, lav friksjon ved høye hastigheter og betydelig demping som hjelper med å kontrollere vibrasjon og stabilisere Rotor systemer.
Driftsprinsipp: Hydrodynamisk smøring
Hvordan oljefilmen dannes
Lageret fungerer etter prinsippet om hydrodynamisk smøring:
- Første kontakt: Når den står stille, hviler akselen på lagerflaten under tyngdekraften
- Rotasjonen begynner: Når akselen begynner å rotere, trekker den olje inn i gapet ved hjelp av adhesjon
- Kileformasjon: Konvergent geometri mellom aksel og lager skaper et kileformet rom
- Trykkgenerering: Olje som dras inn i konvergerende kile genererer hydrodynamisk trykk
- Oppstigning: Trykkkraften overstiger akselvekten og løfter den opp på en full oljefilm
- Stabil tilstand: Akselen flyter på trykksatt oljefilm uten metallkontakt
Oljefilmtykkelse
- Typisk tykkelse: 10–100 mikrometer (0,0004–0,004 tommer)
- Ekstremt tynn, men tilstrekkelig til å forhindre kontakt
- Tykkelsen varierer rundt omkretsen (minimum ved nærmeste innsyn)
- Avhengig av hastighet, belastning, oljeviskositet og lagerklaring
Typer av journallager
1. Vanlig sylindrisk (full journal)
- Enkleste design: sylindrisk boring med oljetilførselsspor
- 360° viklingsvinkel
- God lastekapasitet, men kan være utsatt for ustabilitet ved høye hastigheter
- Vanlig i motorer, pumper, generelt industrielt utstyr
2. Delvise buelagre
- Lagerflaten dekker bare en del av omkretsen (120–180°)
- Lettere vekt, mindre oljestrøm kreves
- Lavere stivhet enn full journal
- Brukes i lett belastede applikasjoner
3. Vippelager
- Lagerflate delt inn i flere uavhengige klosser som svinger
- Hver pute utvikler sin egen hydrodynamiske kile
- Naturlig stabil mot oljevirvel/-pisk
- Industristandard for høyhastighetsturbomaskineri
- Dyrere, men overlegne dynamiske egenskaper
4. Trykkdemning og forskyvningslagre
- Modifiserte sylindriske lagre med geometriske egenskaper for å forbedre stabiliteten
- Spor, demninger eller forskjøvne boringer øker effektiv demping
- Kompromiss mellom enkel sylindrisk og vippepute
Dynamiske egenskaper
Stivhet
Stivheten til aksellageret er kompleks og hastighetsavhengig:
- Lav hastighet: Lav stivhet, akselposisjonen endres betydelig med belastning
- Høy hastighet: Høyere stivhet fra mer utviklet hydrodynamisk trykk
- Retningsvariasjon: Stivhet forskjellig i horisontal vs. vertikal retning
- Krysskoblet stivhet: Avbøyning i én retning skaper kraft i vinkelrett retning
Demping
Lagerblad gir betydelig demping:
- Energi som forsvinner gjennom viskøs skjæring av oljefilmen
- Dempingen øker med hastighet og oljeviskositet
- Kritisk for å begrense vibrasjoner ved kritiske hastigheter
- Viktig for å forebygge rotorinstabilitet
Hastighetsavhengighet
Alle egenskaper ved aksellager endres med rotasjonshastigheten:
- Stivheten øker med hastigheten
- Dempingen øker med hastigheten
- Naturlige frekvenser stige med fart
- Kritiske hastigheter forskyv deg oppover når hastigheten øker
Fordeler med journallager
- Høy lastekapasitet: Kan støtte svært tunge rotorer
- Høyhastighetskapasitet: Egnet for hastigheter opptil 50 000+ o/min
- Lav friksjon ved hastighet: Når den hydrodynamiske filmen er etablert, er friksjonskoeffisienten svært lav (0,001–0,003).
- Utmerket demping: Kontrollerer vibrasjoner ved kritiske hastigheter
- Stille drift: Ingen støy fra rulleelementer
- Støtmotstand: Oljefilm absorberer forbigående belastninger
- Lang levetid: Ingen metallkontakt betyr minimal slitasje (mulig med drift i flere tiår)
- Enkel design: Grunntypene er enkle og økonomiske
Ulemper og utfordringer
- Høy startfriksjon: Ingen oljefilm i ro, krever løsrivelsesmoment
- Nødvendig smøresystem: Må kontinuerlig tilføre ren, avkjølt olje
- Risiko for oljevirvel/-pisking: Glidesylindriske lagre som er utsatt for ustabilitet
- Tregere respons: Oljefilm gir ettergivenhet, mindre stiv enn rullelagre ved lave hastigheter
- Temperaturfølsomhet: Ytelsen endres med oljetemperatur (påvirker viskositeten)
- Forurensningsfølsomhet: Partikler kan skade lageroverflaten eller blokkere oljepassasjer
- Aksial posisjonering: Gir ingen iboende aksial sikring (krever separat aksiallager)
Bruksområder
Lagerblad er standard i:
- Damp- og gassturbiner: Kraftproduksjonsenheter på flere megawatt
- Store generatorer: Synkrone generatorer i kraftverk
- Sentrifugalkompressorer: Høyhastighets industrielle kompressorer med høy belastning
- Store elektriske motorer: Motorer > 500 hk bruker ofte aksellager
- Marin fremdrift: Skipets propellaksellager
- Papirmaskiner: Store rullelager
- Forbrenningsmotorer: Veivakselens hoved- og stanglager
Forholdet til rotordynamikk
Lagerlagre påvirker rotorens dynamiske oppførsel kritisk:
- Bestemmelse av kritisk hastighet: Lagerstivhet og demping påvirker direkte kritiske hastighetssteder og amplituder
- Stabilitet: Lagertype og design bestemmer mottakeligheten for oljevirvel og skaftpisk
- Campbell-diagrammer: Vis hvordan egenfrekvenser endres med hastighet på grunn av variasjoner i lagerstivhet
- Balansering: Lageregenskaper påvirker påvirkningskoeffisienter og balanserespons
Lagertapper representerer en sofistikert, moden teknologi som er essensiell for roterende maskiner med høy ytelse. Deres unike kombinasjon av lastekapasitet, hastighetskapasitet og demping gjør dem uerstattelige i kritiske applikasjoner til tross for kompleksiteten i smørekravene og den dynamiske oppførselen.
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 