De rotor in roterende machines begrijpen

Definitie: Wat is een rotor?

A rotor De primaire roterende constructie in een machine. Deze bestaat doorgaans uit een centrale as waarop andere componenten – zoals waaiers, schoepen, magneten of ankers – zijn gemonteerd. De gehele constructie wordt ondersteund door lagers en is ontworpen om koppel over te brengen en arbeid te verrichten. De studie van hoe een rotor zich gedraagt tijdens het draaien, inclusief de trillingen en afbuigingen, staat bekend als rotordynamiek, een cruciaal vakgebied binnen de werktuigbouwkunde.

De fundamentele classificatie: stijve versus flexibele rotoren

Het belangrijkste onderscheid in rotordynamica is of een rotor zich gedraagt als een "stijf" of "flexibel" lichaam. Deze classificatie is niet gebaseerd op de materiaaleigenschappen, maar op de relatie tussen de bedrijfssnelheid van de machine en de rotorsnelheid. kritische snelheden (zijn natuurlijke buigfrequenties).

Starre rotoren

Een rotor wordt beschouwd onbuigzaam als de bedrijfssnelheid ruim onder de eerste kritische buigsnelheid ligt (doorgaans minder dan 70% van de eerste kritische snelheid). Bij deze snelheden ondergaat de as geen significante buiging of buiging als gevolg van dynamische krachten. Er kan worden aangenomen dat de gehele rotor als één stijve massa roteert.

• Kenmerken: Zijn meestal korter, gedrongener en werken op lagere snelheden.
• Balanceren: Kan volledig worden gecorrigeerd met tweevlaks dynamische balancering volgens de principes van de starrelichaammechanica.
• Voorbeelden: De meeste standaard elektromotoren, laagtoerige ventilatoren, slijpschijven en veel pompwaaiers.

Flexibele rotoren

Een rotor wordt beschouwd flexibele als het is ontworpen om te werken met een snelheid die dicht bij, op of boven een of meer van de kritische buigsnelheden ligt. Wanneer de rotor een kritische snelheid nadert, zal de as aanzienlijk gaan doorbuigen. De vorm van deze buiging staat bekend als een "mode shape".

• Kenmerken: Ze zijn meestal lang, slank en werken op hoge snelheid.
• Balanceren: Balanceren op twee vlakken is onvoldoende. Flexibele rotoren vereisen geavanceerdere, multi-plane balanceringstechnieken die rekening houden met de buiging van de as. Dit kan 'modale balancering' zijn (elke modale vorm afzonderlijk balanceren) of balancering op basis van de invloedscoëfficiënt van meerdere snelheden.
• Voorbeelden: Grote stoom- en gasturbines, snelle compressoren, lange aandrijfassen en generatorrotoren.

Het ontwerp en de analyse van flexibele rotoren zijn veel complexer, omdat hun dynamisch gedrag verandert met de snelheid.

Algemene onderdelen van een rotorassemblage

Een rotor is meer dan alleen een as. Een typische constructie kan bestaan uit:

• Schacht: Het centrale onderdeel dat koppel overbrengt.
• Impellers, bladen of schoepen: Onderdelen die invloed hebben op een vloeistof (in pompen, ventilatoren, turbines).
• Anker/wikkelingen: Het roterende deel van een elektromotor of generator.
• Tijdschriften: De zeer gepolijste delen van de as die in de lagers zitten.
• Koppelingen: De naven waarmee de rotor aan een andere machine wordt bevestigd.
• Stootkragen: Onderdelen die axiale krachten absorberen.
• Balansringen of vlakken: Aangewezen locaties waar correctiegewichten worden toegevoegd tijdens het balanceren.

Veelvoorkomende problemen met rotoren

Trillingsanalyse wordt gebruikt om een breed scala aan problemen op te sporen die hun oorsprong vinden in de rotorassemblage:

• Onevenwicht: Het meest voorkomende probleem wordt veroorzaakt door een ongelijkmatige massaverdeling.
• Gebogen schacht: Een fysieke buiging of buiging in de schacht.
• Schachtscheur: Een vermoeiingsscheur die ontstaat en kan leiden tot een catastrofale breuk.
• Verkeerde uitlijning: Hoewel het een probleem is tussen de rotoren, veroorzaakt het hoge spanningen in de rotorconstructie.
• Rotor-stator wrijving: Contact tussen de roterende en stationaire delen van de machine.
• Losheid: Een losse pasvorm van een onderdeel (bijvoorbeeld een waaier) op de as.

← Terug naar hoofdindex