Înțelegerea unui rotor flexibil

Definiție: Ce este un rotor flexibil?

A rotor flexibil este un rotor care se deformează sau se îndoaie din cauza forțelor centrifuge atunci când funcționează la sau în apropierea sa viteze criticeSpre deosebire de un rotor rigid, care poate fi echilibrat la o viteză mică și va rămâne echilibrat pe tot intervalul de viteză de funcționare, distribuția dezechilibrului unui rotor flexibil se modifică pe măsură ce forma sa se schimbă odată cu viteza. Aceasta înseamnă că echilibrarea unui rotor flexibil este un proces semnificativ mai complex.

Ca regulă generală, un rotor este considerat flexibil dacă viteza sa maximă de funcționare este 70% sau mai mult a primei sale viteze critice de încovoiere.

De ce se comportă diferit rotoarele flexibile?

Cheia pentru înțelegerea unui rotor flexibil este conceptul de viteze critice și forme de mod.

• Viteză critică: Aceasta este o viteză de rotație care se potrivește cu una dintre frecvențele naturale ale rotorului. La această viteză, rotorul experimentează rezonanță, iar orice dezechilibru mic este amplificat considerabil, provocând îndoirea rotorului.
• Formă mod: Aceasta este forma caracteristică în care se curbează rotorul atunci când trece printr-o anumită viteză critică. Prima viteză critică are o formă de undă sinusoidală simplă, a doua are o formă de undă sinusoidală completă (cu un nod în mijloc) și așa mai departe.

Când un rotor flexibil se rotește, poziția „punctului greu” (centrul de masă) se deplasează din cauza acestei îndoiri. Un dezechilibru existent la viteză mică se poate afla într-o poziție efectivă complet diferită la viteză mare. Prin urmare, o simplă echilibrare pe două planuri efectuată la viteză mică nu va fi suficientă pentru a asigura o funcționare lină la viteza de serviciu sau în timpul trecerii prin vitezele critice.

Echilibrarea rotoarelor flexibile

Echilibrarea rotoarelor flexibile este o sarcină specializată care necesită tehnici și echipamente avansate, așa cum sunt descrise în standarde precum ISO 21940-12Scopul nu este doar de a echilibra rotorul pentru o singură viteză, ci de a asigura o funcționare fără probleme pe întregul său interval de funcționare, inclusiv trecerea prin vitezele sale critice.

Tehnicile comune includ:

• Echilibrare modală: Aceasta este o tehnică puternică în care fiecare mod de îndoire este tratat ca o problemă separată de dezechilibru. Greutățile de corecție sunt plasate strategic în mai multe planuri de-a lungul rotorului pentru a contracara în mod specific forțele generate de fiecare formă a modului. De exemplu, pentru a corecta primul mod, greutățile sunt plasate în centrul rotorului, unde îndoirea este cea mai mare. Pentru a corecta al doilea mod, greutățile sunt plasate de o parte și de alta a nodului central.
• Metoda coeficientului de influență (viteză multiplă, plan multiplu): Aceasta implică rularea rotorului la mai multe viteze diferite (inclusiv aproape de vitezele critice) și utilizarea unor ponderi de încercare în mai multe plane de corecție. Datele sunt utilizate pentru a construi o matrice complexă de coeficienți de influență care descrie răspunsul rotorului. Un computer rezolvă apoi această matrice pentru a determina setul optim de ponderi de corecție pentru mai multe plane simultan.

Acest proces necesită de obicei o mașină de echilibrare de mare viteză care poate acționa rotorul în siguranță la vitezele sale critice și un software sofisticat pentru a efectua calculele necesare.

Exemple de rotoare flexibile

Rotoarele flexibile sunt comune în utilajele de înaltă performanță, inclusiv:

• Generatoare mari de turbine cu abur și gaz
• Turbocompresoare de mare viteză
• Arbore și role lungi și subțiri în mașinile de hârtie
• Arborele principale ale mașinilor-unelte de mare viteză

← Înapoi la indexul principal