Czym jest wirowanie oleju w łożyskach ślizgowych?

Wir olejowy to drgania samowzbudne w łożyskach ślizgowych (ślizgowych) spowodowane przez klin olejowy popychający wał po orbicie precesyjnej do przodu. Występują one przy prędkości obrotowej wału równej około 0,42–0,48× (często określanej jako ~0,43×). Amplituda wiru olejowego rośnie wraz z prędkością i może stać się niestabilna, jeśli nie zostanie skorygowana.

Czym jest bicie olejowe i czym różni się od wirowania olejowego?

Bicie olejowe występuje, gdy częstotliwość wirowania oleju pokrywa się z pierwszą częstotliwością własną wirnika (pierwszą prędkością krytyczną). W tym momencie wirowanie 'blokuje się' na częstotliwości własnej i nie rośnie wraz ze wzrostem prędkości. Bicie olejowe to stan poważnej niestabilności o potencjalnie destrukcyjnych poziomach amplitudy.

Jak odróżnić wirowanie oleju od innych drgań subsynchronicznych?

Wir olejowy identyfikuje się na podstawie: (1) częstotliwości odpowiadającej ~0,42–0,48× prędkości wału, (2) orbity precesji do przodu, (3) częstotliwości proporcjonalnej do prędkości wału, (4) amplitudy, która zazwyczaj rośnie wraz z prędkością. Inne źródła subsynchroniczne, takie jak tarcie lub luźne składowe, występują zazwyczaj w dokładnie subharmonicznych (1/2×, 1/3×) i mogą wykazywać precesję odwrotną.

Co jest przyczyną powstawania wirów olejowych?

Powstawanie wirów olejowych zależy od: (1) prędkości wału przekraczającej próg stabilności, (2) niewielkiego obciążenia łożyska (łożyska o niewielkim obciążeniu są bardziej podatne), (3) niskiej lepkości oleju (wynikającej z wysokiej temperatury lub niewłaściwego gatunku oleju), (4) nadmiernego luzu łożyska oraz (5) braku współosiowości lub niewyważenia wpływającego na rozkład obciążenia łożyska.

Jak zapobiegać wrom olejowym i biciu olejowemu, lub jak sobie z nimi radzić?

Rozwiązania obejmują: (1) zwiększenie obciążenia łożyska lub zmniejszenie luzu, (2) zastosowanie konstrukcji łożysk przeciwwirowych (płytka uchylna, zapora ciśnieniowa, otwór cytrynowy), (3) zmianę lepkości oleju (kontrola klasy lub temperatury), (4) zmniejszenie prędkości roboczej poniżej progu niestabilności, (5) poprawę wyrównania i wyważenia w celu ustabilizowania rozkładu obciążeń łożyska.

Darmowe narzędzie inżynieryjne

Częstotliwości występowania wad łożysk ślizgowych

Oblicz zakres częstotliwości wirowania oleju, wskaźniki bicia olejowego, częstotliwość wału i charakterystyki drgań podsynchronicznych dla łożysk ślizgowych/tulejowych.

Wir olejowy Bicie olejowe Podsynchroniczny

Wyniki

Zakres częstotliwości wiru olejowego

—

Typowy wir olejowy (przy wybranym stosunku)

—

Częstotliwość wału (1×)

—

2× Wał (kontrola niewspółosiowości)

—

Podsumowanie kluczowych częstotliwości

Częstotliwość	Hz	CPM	Wskaźnik

⚠️ Bicie olejowe: Jeśli prędkość robocza przekroczy około 2-krotnie pierwszą prędkość krytyczną, wirowanie oleju może zablokować się na częstotliwości drgań własnych wirnika, powodując bicie oleju – stan poważnej niestabilności. Należy uważnie monitorować podzespoły podsynchroniczne.

Wir olejowy

Wir olejowy to drgania samowzbudne w łożyskach ślizgowych z warstwą cieczy. Klin filmu olejowego generuje siłę, która wprawia wał w ruch precesyjny z częstotliwością mniejszą niż prędkość wału:

Typowy współczynnik wirowania wynosi ~0,43, ale waha się od 0,42 do 0,48 w zależności od geometrii łożyska, obciążenia, lepkości oleju i luzu.

Bicie olejowe

Bicie olejowe występuje, gdy częstotliwość wirowania oleju pokrywa się z pierwszą prędkością krytyczną zginania wirnika’. W tym momencie drgania podsynchroniczne “blokują się” na prędkości krytycznej i nie podążają już za prędkością wału:

Bicie oleju jest potencjalnie destrukcyjnym stanem wymagającym natychmiastowej interwencji.

Częstotliwość wału

Kluczowe wskaźniki wibracji

Częstotliwość	Wzorzec	Wskazanie
0,42–0,48× wału	Precesja subsynchroniczna, do przodu	Wir olejowy — początek niestabilności łożyska
Zablokowana subsynchronizacja	Stała częstotliwość niezależnie od prędkości	Bicz olejowy — zablokowany na 1. prędkości krytycznej
1× wał	Synchroniczny	Normalna reakcja na niewyważenie
2× wał	Druga harmoniczna	Niewspółosiowość, luz lub nieliniowa odpowiedź

Przykład — turbina parowa przy 3000 obr./min

Biorąc pod uwagę: Prędkość wału = 3000 obr./min, współczynnik wirowania = 0,43

Częstotliwość wału = 3000 / 60 = 50,0 Hz

Zakres wiru olejowego = 0,42×50 do 0,48×50 = 21,0 – 24,0 Hz

Typowy wir = 0,43 × 50 = 21,5 Hz (1290 CPM)

2× wał = 100,0 Hz

Wskazówka diagnostyczna: Wir oleju śledzi prędkość wału (częstotliwość zmienia się proporcjonalnie). Bicie oleju NIE śledzi prędkości — pozostaje zablokowane na prędkości krytycznej. Jest to główny sposób rozróżnienia tych dwóch stanów podczas rozpędzania i wybiegu.