Wat is een rotorlagersysteem? Geïntegreerde dynamiek • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren. Wat is een rotorlagersysteem? Geïntegreerde dynamiek • Draagbare balancer, trillingsanalysator "Balanset" voor het dynamisch balanceren van brekers, ventilatoren, mulchers, vijzels op maaidorsers, assen, centrifuges, turbines en vele andere rotoren.

Wat is een rotor-lagersysteem? Geïntegreerde dynamiek

Gepubliceerd door admin op

Het rotor-lagersysteem begrijpen

Definitie: Wat is een rotor-lagersysteem?

A rotor-lagersysteem is de complete geïntegreerde mechanische assemblage bestaande uit een roterende rotor (as met bevestigde componenten), de ondersteunende lagers die de beweging beperken en lasten dragen, en de stationaire ondersteunende structuur (lagerhuizen, voetstukken, frame en fundering) die de lagers met de grond verbindt. Dit systeem wordt geanalyseerd als een geïntegreerd geheel in rotordynamiek omdat het dynamische gedrag van elk onderdeel invloed heeft op alle andere onderdelen.

In plaats van de rotor afzonderlijk te analyseren, behandelt een goede rotordynamische analyse het rotor-lagersysteem als een gekoppeld mechanisch systeem waarin rotoreigenschappen (massa, stijfheid, demping), lagerkarakteristieken (stijfheid, demping, speling) en eigenschappen van de ondersteunende structuur (flexibiliteit, demping) allemaal samenwerken om de rotor te bepalen. kritische snelheden, trillingen respons en stabiliteit.

Componenten van het rotorlagersysteem

1. De rotormontage

De roterende componenten omvatten:

  • Schacht: Hoofdrotatie-element zorgt voor stijfheid
  • Schijven en wielen: Impellers, turbinewielen, koppelingen, katrollen die massa en traagheid toevoegen
  • Verdeelde massa: Trommeltype rotoren of asmassa zelf
  • Koppelingen: Rotor aansluiten op aandrijving of aangedreven apparatuur

Rotorkarakteristieken:

  • Massaverdeling langs de as
  • Buigstijfheid van de as (functie van diameter, lengte, materiaal)
  • Polaire en diametrale traagheidsmomenten (die gyroscopische effecten beïnvloeden)
  • Interne demping (meestal klein)

2. Lagers

De interface-elementen die de rotor ondersteunen en rotatie mogelijk maken:

Lagertypen

  • Wentellagers: Kogellagers, rollagers
  • Vloeistoffilmlagers: Glijlagers, kantellagers, axiale lagers
  • Magnetische lagers: Actieve elektromagnetische ophanging

Lagerkenmerken

  • Stijfheid: Weerstand tegen doorbuiging onder belasting (N/m of lbf/in)
  • Demping: Energieverlies in het lager (N·s/m)
  • Massa: Bewegende lagercomponenten (meestal klein)
  • Ruimtes: Radiale en axiale speling die de stijfheid en niet-lineariteit beïnvloeden
  • Snelheidsafhankelijkheid: De eigenschappen van vloeistoffilmlagers veranderen aanzienlijk met de snelheid

3. Ondersteunende structuur

De stationaire funderingselementen:

  • Lagerhuizen: Directe structuur rondom lagers
  • Sokkels: Verticale steunen voor het heffen van lagers
  • Grondplaat/Frame: Horizontale structuur die sokkels verbindt
  • Fundering: Betonnen of stalen constructie die lasten naar de grond overbrengt
  • Isolatie-elementen: Veren, kussens of bevestigingen indien trillingsisolatie wordt gebruikt

Ondersteuningsstructuur draagt bij aan:

  • Extra stijfheid (kan vergelijkbaar zijn met of lager dan de rotorstijfheid)
  • Demping door materiaaleigenschappen en verbindingen
  • Massa beïnvloedt de natuurlijke frequenties van het gehele systeem

Waarom analyse op systeemniveau essentieel is

Gekoppeld gedrag

Elk onderdeel heeft invloed op de andere:

  • Rotorafbuiging creëert krachten op lagers
  • Lagerdoorbuiging veranderingen rotorondersteuningsomstandigheden
  • Flexibiliteit van de ondersteuningsstructuur maakt lagerbeweging mogelijk, wat de schijnbare lagerstijfheid beïnvloedt
  • Trillingen van de fundering voedt terug naar de rotor via lagers

Systeem natuurlijke frequenties

Natuurlijke frequenties zijn eigenschappen van het volledige systeem, niet van individuele componenten:

  • Zachte lagers + stijve rotor = lagere kritische snelheden
  • Stijve lagers + flexibele rotor = hogere kritische snelheden
  • Een flexibele fundering kan de kritische snelheden verlagen, zelfs met stijve lagers
  • Systeemeigen frequentie ≠ rotoreigen frequentie alleen

Analysemethoden

Vereenvoudigde modellen

Voor een voorlopige analyse:

  • Eenvoudige ondersteunde balk: Rotor als balk met stijve steunen (verwaarloost lager- en funderingsflexibiliteit)
  • Jeffcott Rotor: Geconcentreerde massa op flexibele as met veerondersteuning (inclusief lagerstijfheid)
  • Transfermatrixmethode: Klassieke benadering voor meerschijfsrotoren

Geavanceerde modellen

Voor nauwkeurige analyses van echte machines:

  • Eindige elementenanalyse (FEA): Gedetailleerd model van rotor met veerelementen voor lagers
  • Lagermodellen: Niet-lineaire lagerstijfheid en demping versus snelheid, belasting en temperatuur
  • Funderingflexibiliteit: FEA of modaal model van ondersteuningsstructuur
  • Gekoppelde analyse: Volledig systeem inclusief alle interactieve effecten

Belangrijkste systeemparameters

Stijfheidsbijdragen

De totale systeemstijfheid is een seriecombinatie:

  • 1/ktotaal = 1/krotor + 1/khandelswijze + 1/kfundering
  • Het zachtste element domineert de algehele stijfheid
  • Veelvoorkomend geval: de flexibiliteit van het fundament vermindert de stijfheid van het systeem onder de rotorstijfheid alleen

Dempingsbijdragen

  • Lagerdemping: Meestal dominante bron (vooral vloeistoffilmlagers)
  • Fundering demping: Structurele en materiële demping in steunen
  • Rotor interne demping: Meestal heel klein, meestal verwaarloosd
  • Totale demping: Som van parallelle dempingselementen

Praktische implicaties

Voor machineontwerp

  • Rotor kan niet geïsoleerd van lagers en fundering worden ontworpen
  • De lagerselectie heeft invloed op de haalbare kritische snelheden
  • De funderingsstijfheid moet voldoende zijn voor de ondersteuning van de rotor
  • Systeemoptimalisatie vereist gelijktijdige aandacht voor alle elementen

Voor het balanceren

  • Invloedcoëfficiënten vertegenwoordigen volledige systeemrespons
  • Veldbalancering houdt automatisch rekening met de kenmerken van het geïnstalleerde systeem
  • Het balanceren van de werkplaats op verschillende lagers/steunen kan mogelijk niet perfect worden overgebracht naar de geïnstalleerde toestand
  • Systeemveranderingen (lagerslijtage, funderingsverzakking) veranderen de balansrespons

Voor probleemoplossing

  • Trillingsproblemen kunnen ontstaan in de rotor, lagers of fundering
  • Bij het diagnosticeren van problemen moet rekening worden gehouden met het volledige systeem
  • Veranderingen in één component beïnvloeden het algehele gedrag
  • Voorbeeld: funderingsverslechtering kan kritische snelheden verlagen

Veelvoorkomende systeemconfiguraties

Eenvoudige configuratie tussen lagers

  • Rotor ondersteund door twee lagers aan de uiteinden
  • Meest voorkomende industriële configuratie
  • Eenvoudigste systeem voor analyse
  • Standaard tweevlaksbalancering benadering

Overhung Rotor-configuratie

  • Rotor schuift uit voorbij lagersteun
  • Hogere lagerbelastingen door momentarm
  • Gevoeliger voor onevenwicht
  • Vaak voorkomend bij ventilatoren, pompen en sommige motoren

Multi-lagersystemen

  • Drie of meer lagers die een enkele rotor ondersteunen
  • Complexere lastverdeling
  • Uitlijning tussen lagers cruciaal
  • Veel voorkomend in grote turbines, generatoren, rollen van papiermachines

Gekoppelde multi-rotorsystemen

  • Meerdere rotoren verbonden door koppelingen (motor-pompsets, turbine-generatorsets)
  • Elke rotor heeft eigen lagers, maar de systemen zijn dynamisch gekoppeld
  • Meest complexe configuratie voor analyse
  • Verkeerde uitlijning bij koppeling ontstaan interactiekrachten

Het begrijpen van roterende machines als geïntegreerde rotor-lagersystemen in plaats van geïsoleerde componenten is essentieel voor effectief ontwerp, analyse en probleemoplossing. Het systeemperspectief verklaart veel trillingsverschijnselen en stuurt de juiste corrigerende maatregelen aan voor een betrouwbare en efficiënte werking.

← Terug naar hoofdindex

Categorieën:
WhatsApp