Czym jest elastyczny wirnik?

Elastyczny wirnik pracuje powyżej jednej lub kilku prędkości krytycznych, dlatego odkształca się podczas obrotu. Rozkład niewyważenia zmienia się wraz z prędkością, ponieważ wzbudzane są różne kształty drgań. Przykładami są wały turbin, duże generatory i wirniki sprężarek wysokoobrotowych.

Czym jest ISO 21940-14?

Norma ISO 21940-14 określa procedury oceny jakości wyważenia wirników giętkich. Uwzględnia ona dodatkową złożoność niewyważenia modalnego i określa kryteria tolerancji dla każdego istotnego kształtu modalnego.

Czym różni się wyważanie wirnika elastycznego od wyważania wirnika sztywnego?

Sztywne wirniki wymagają wyważenia tylko w 2 płaszczyznach (niskoobrotowe). Elastyczne wirniki wymagają N+2 płaszczyzn dla N modów, z korekcją zależną od prędkości. Każdy mod ma własną tolerancję niewyważenia, opartą na masie modalnej i prędkości krytycznej modu.

Czym jest niewyważenie modalne?

Niewyważenie modalne to składowa niewyważenia, która wzbudza określony mod zginania wirnika. Każdy mod działa jak niezależny układ SDOF z własną masą efektywną. Całkowite wyważenie wymaga uwzględnienia każdego istotnego modu.

Ile płaszczyzn korekcyjnych potrzebuję?

Dla N elastycznych modów potrzebne są N+2 płaszczyzny korekcji. Na przykład: 1 mod → 3 płaszczyzny, 2 mody → 4 płaszczyzny, 3 mody → 5 płaszczyzn. Położenie płaszczyzn należy dobrać tak, aby efektywnie wpływać na każdy kształt modu.

Bezpłatne narzędzie inżynierskie — #029

Elastyczna tolerancja wyważenia wirnika

Oblicz tolerancję niewyważenia dla poszczególnych trybów dla wirników giętkich zgodnie z normą ISO 21940-14. Wprowadź masę wirnika, prędkość maksymalną, stopień wyważenia i liczbę trybów giętkich.

ISO 21940-14Równoważenie modalneTolerancja na tryb

Wyniki

Całkowite dopuszczalne niewyważenie (ISO 21940-11)

—

Tolerancja na tryb

—

Specyficzna nierównowaga (ekscentryczność)

—

Potrzebne płaszczyzny korekcyjne

—

Prędkość kątowa ω

—

Całkowite dopuszczalne niewyważenie

Tak samo jak ISO 21940-11 (podstawowa wartość sztywnego wirnika):

Rozkład tolerancji na tryb

W przypadku wirników elastycznych całkowita tolerancja jest rozłożona na tryb ciała sztywnego (niska prędkość) i każdy tryb elastyczny. Typowe podejście inżynierskie:

Gdzie N to liczba trybów elastycznych + 1 (tryb ciała sztywnego). Każdy tryb otrzymuje równą część całkowitego budżetu niewyważenia.

Płaszczyzny korekcyjne

Dla N_przewód tryby elastyczne, minimalna liczba płaszczyzn korekcji wynosi:

Przykład — wirnik turbiny gazowej

Biorąc pod uwagę: m = 500 kg, n = 8000 obr./min, G2.5, 2 elastyczne tryby

ω = 2π × 8000/60 = 837,76 rad/s

mi_za = 2,5 × 1000 / 837,76 = 2,984 mikrometra

U_całkowity = 2,984 × 500 = 1492 g·mm

Na tryb = 1492 / 3 = 497 g·mm (3 tryby: 1 sztywny + 2 elastyczne)

Potrzebne samoloty: 2 + 2 = 4 płaszczyzny korekcyjne

⚠️ Uwaga: Model równomiernego rozkładu to uproszczone podejście. W praktyce udział masy modalnej może się różnić, a rzeczywiste tolerancje należy zweryfikować za pomocą analizy dynamiki wirnika.

Tolerancja wyważania elastycznego wirnika — ISO 21940-14 | Darmowe narzędzie online

Opublikowane przez Nikolai Shelkovenko na 15 lutego 2026 15 lutego 2026

Wyniki

Całkowite dopuszczalne niewyważenie

Rozkład tolerancji na tryb

Płaszczyzny korekcyjne