Een flexibele rotor begrijpen

Definitie: Wat is een flexibele rotor?

A flexibele rotor is een rotor die vervormt of buigt als gevolg van centrifugale krachten wanneer hij op of nabij zijn as draait. kritische snelheden. In tegenstelling tot een stijve rotor, die bij lage snelheid in balans kan worden gebracht en gedurende het gehele toerentalbereik in balans blijft, verandert de onbalansverdeling van een flexibele rotor naarmate de vorm verandert met de snelheid. Dit betekent dat het balanceren van een flexibele rotor een aanzienlijk complexer proces is.

In het algemeen geldt dat een rotor als flexibel wordt beschouwd als de maximale bedrijfssnelheid 70% of meer van zijn eerste kritische buigsnelheid.

Waarom gedragen flexibele rotoren zich anders?

De sleutel tot het begrijpen van een flexibele rotor is het concept van kritische snelheden en modevormen.

• Kritische snelheid: Dit is een rotatiesnelheid die overeenkomt met een van de eigenfrequenties van de rotor. Bij deze snelheid ondervindt de rotor resonantie, waardoor elke kleine onbalans sterk wordt versterkt, waardoor de rotor buigt.
• Modusvorm: Dit is de karakteristieke vorm waarin de rotor buigt wanneer hij een specifieke kritische snelheid bereikt. De eerste kritische snelheid heeft een eenvoudige halve sinusgolfvorm, de tweede een volledige sinusgolfvorm (met een knooppunt in het midden), enzovoort.

Wanneer een flexibele rotor op toeren draait, verschuift de locatie van het "zware punt" (zwaartepunt) door deze buiging. Een onbalans die bij lage snelheid bestaat, kan zich bij hoge snelheid op een heel andere effectieve locatie bevinden. Daarom is een eenvoudige tweevlaksbalans bij lage snelheid niet voldoende om een soepele werking te garanderen bij de bedrijfssnelheid of tijdens het passeren van de kritische snelheden.

Balanceren van flexibele rotoren

Het balanceren van flexibele rotoren is een gespecialiseerde taak waarvoor geavanceerde technieken en apparatuur nodig zijn, zoals beschreven in normen zoals ISO 21940-12Het doel is niet alleen om de rotor voor één snelheid in balans te brengen, maar om ervoor te zorgen dat deze soepel loopt over het gehele werkingsbereik, inclusief de kritische snelheden.

Veelgebruikte technieken zijn:

• Modale balancering: Dit is een krachtige techniek waarbij elke buigingsmodus als een afzonderlijk onbalansprobleem wordt behandeld. Correctiegewichten worden strategisch in meerdere vlakken langs de rotor geplaatst om de krachten die door elke vorm van de modus worden gegenereerd, specifiek tegen te gaan. Om bijvoorbeeld de eerste modus te corrigeren, worden gewichten in het midden van de rotor geplaatst, waar de buiging het grootst is. Om de tweede modus te corrigeren, worden gewichten aan weerszijden van het centrale knooppunt geplaatst.
• Invloedcoëfficiëntmethode (meerdere snelheden, meerdere vlakken): Dit houdt in dat de rotor op verschillende snelheden draait (waaronder bijna de kritische snelheden) en dat er proefgewichten in meerdere correctievlakken worden gebruikt. De gegevens worden gebruikt om een complexe matrix van invloedscoëfficiënten te bouwen die de respons van de rotor beschrijft. Een computer lost deze matrix vervolgens op om de optimale set correctiegewichten voor meerdere vlakken tegelijk te bepalen.

Voor dit proces is doorgaans een snelle balanceermachine nodig die de rotor veilig door de kritische toerentallen heen kan laten draaien, en geavanceerde software om de benodigde berekeningen uit te voeren.

Voorbeelden van flexibele rotoren

Flexibele rotoren worden veel gebruikt in machines met hoge prestaties, waaronder:

• Grote stoom- en gasturbinegeneratoren
• Hogesnelheidsturbocompressoren
• Lange, slanke assen en rollen in papiermachines
• Hogesnelheidsmachinegereedschapsspindels

← Terug naar hoofdindex