Înțelegerea lagărelor de jurnal
Definiție: Ce este un lagăr de jurnal?
A lagăr de jurnal (numit și rulment cu alunecare, rulment cu bucșă sau rulment cu peliculă fluidă) este un tip de rulment care susține un arbore rotativ printr-o peliculă subțire de lubrifiant sub presiune, mai degrabă decât prin elemente de rostogolire. Arborele rotativ (“jurnalul”) este separat de suprafața staționară a rulmentului printr-o peliculă de ulei hidrodinamică, generată de rotația arborelui, care trage uleiul într-un spațiu convergent în formă de pană. Această pană de ulei sub presiune susține sarcina arborelui fără contact metal-metal.
Lagărele cu manșon sunt fundamentale pentru mașinile rotative de mare viteză și sarcini mari, cum ar fi turbinele, generatoarele și compresoarele mari, deoarece oferă o capacitate de încărcare excelentă, frecare redusă la viteze mari și o rezistență semnificativă. amortizare care ajută la controlul vibrații și stabilizează rotor sisteme.
Principiu de funcționare: Lubrifiere hidrodinamică
Cum se formează pelicula de ulei
Rulmentul de articulație funcționează pe principiul lubrifierii hidrodinamice:
- Contact inițial: Când este staționar, arborele se sprijină pe suprafața lagărului sub influența gravitației
- Începe rotația: Pe măsură ce arborele începe să se rotească, acesta trage uleiul în spațiu prin aderență
- Formarea panei: Geometria convergentă dintre arbore și rulment creează un spațiu în formă de pană
- Generarea presiunii: Petrolul tras în pana convergentă generează presiune hidrodinamică
- Decolare: Forța de presiune depășește greutatea arborelui, ridicându-l peste o peliculă de ulei completă
- Stare echilibrată: Arborele plutește pe o peliculă de ulei sub presiune, fără contact cu metalul
Grosimea peliculei de ulei
- Grosime tipică: 10-100 micrometri (0,0004-0,004 inci)
- Extrem de subțire, dar suficientă pentru a preveni contactul
- Grosimea variază în jurul circumferinței (minim în punctul de apropiere maximă)
- Depinde de viteză, sarcină, vâscozitatea uleiului și jocul rulmentului
Tipuri de rulmenți cu jurnal
1. Cilindrică simplă (Jurnal complet)
- Cel mai simplu design: alezaj cilindric cu canelură de alimentare cu ulei
- Unghi de înfășurare de 360°
- Capacitate de încărcare bună, dar poate fi predispus la instabilitate la viteze mari
- Comun în motoare, pompe, echipamente industriale generale
2. Rulmenți cu arc parțial
- Suprafața de susținere acoperă doar o porțiune a circumferinței (120-180°)
- Greutate mai mică, necesar un debit de ulei mai mic
- Rigiditate mai mică decât la fusul complet
- Utilizat în aplicații cu încărcare ușoară
3. Rulmenți cu placă de înclinare
- Suprafață de rulment împărțită în mai multe plăcuțe independente care pivotează
- Fiecare pernă dezvoltă propria pană hidrodinamică
- Inerent stabil împotriva vârtejului/biciuirii uleiului
- Standard industrial pentru turbomașini de mare viteză
- Caracteristici dinamice mai scumpe, dar superioare
4. Baraj de presiune și lagăre decalate
- Rulmenți cilindrici modificați cu caracteristici geometrice pentru a spori stabilitatea
- Canelurile, barajele sau găurile decalate sporesc amortizarea eficientă
- Compromis între o placă cilindrică simplă și una înclinabilă
Caracteristici dinamice
Rigiditate
Rigiditatea lagărului este complexă și dependentă de viteză:
- Viteză redusă: Rigiditate redusă, poziția arborelui se modifică semnificativ în funcție de sarcină
- De mare viteză: Rigiditate mai mare datorită presiunii hidrodinamice mai dezvoltate
- Variație direcțională: Rigiditate diferită în direcții orizontale față de cele verticale
- Rigiditate cuplată încrucișat: Deformarea într-o singură direcție creează o forță în direcție perpendiculară
Amortizare
Lagărele de susținere oferă o amortizare semnificativă:
- Energia disipată prin forfecarea vâscoasă a peliculei de ulei
- Amortizarea crește odată cu viteza și vâscozitatea uleiului
- Critic pentru limitarea vibrațiilor la viteze critice
- Esențial pentru prevenirea instabilitatea rotorului
Dependența de viteză
Toate proprietățile lagărelor de articulație se modifică în funcție de viteza de rotație:
- Rigiditatea crește odată cu viteza
- Amortizarea crește odată cu viteza
- Frecvențe naturale ridică-te cu viteză
- Viteze critice deplasare în sus pe măsură ce viteza crește
Avantajele rulmenților cu jgheab
- Capacitate mare de încărcare: Poate susține rotoare foarte grele
- Capacitate de mare viteză: Potrivit pentru viteze de până la 50.000+ RPM
- Frecare redusă la viteză: Odată ce pelicula hidrodinamică s-a format, coeficientul de frecare este foarte scăzut (0,001-0,003)
- Amortizare excelentă: Controlează vibrațiile la viteze critice
- Funcționare silențioasă: Fără zgomot al elementului de rostogolire
- Rezistență la șocuri: Pelicula de ulei absoarbe încărcările tranzitorii
- Durată lungă de viață: Fără contact cu metalul înseamnă uzură minimă (posibile zeci de ani de funcționare)
- Design simplu: Tipurile de bază sunt simple și economice
Dezavantaje și provocări
- Frecare de pornire ridicată: Fără peliculă de ulei în repaus, necesită cuplu de rupere
- Sistem de lubrifiere necesar: Trebuie să furnizeze continuu ulei curat și răcit
- Risc de vârtej/biciuire a uleiului: Rulmenți cilindrici simpli susceptibili la instabilitate
- Răspuns mai lent: Pelicula de ulei îmbunătățește flexibilitatea, fiind mai puțin rigidă decât rulmenții cu elemente de rostogolire la viteze mici
- Sensibilitate la temperatură: Performanța se modifică odată cu temperatura uleiului (afectează vâscozitatea)
- Sensibilitate la contaminare: Particulele pot deteriora suprafața rulmentului sau pot bloca pasajele de ulei
- Poziționare axială: Nu oferă restricții axiale inerente (necesită rulment axial separat)
Aplicații
Lagărele cu registru sunt standard în:
- Turbine cu abur și gaz: Unități de generare a energiei electrice de mai mulți megawați
- Generatoare mari: Generatoare sincrone în centrale electrice
- Compresoare centrifuge: Compresoare industriale de mare viteză și sarcină mare
- Motoare electrice mari: Motoarele > 500 CP folosesc adesea rulmenți
- Propulsie marină: Rulmenți ax elice navei
- Mașini de hârtie: Rulmenți mari
- Motoare cu ardere internă: Lagărele principale și de bie ale arborelui cotit
Relația cu dinamica rotorului
Lagărele de susținere influențează critic comportamentul dinamic al rotorului:
- Determinarea vitezei critice: Rigiditatea și amortizarea rulmentului afectează direct pozițiile și amplitudinile critice ale vitezei
- Stabilitate: Tipul și designul rulmentului determină susceptibilitatea la vârtej de ulei și biciul arborelui
- Diagrame Campbell: Arătați cum se modifică frecvențele naturale odată cu viteza datorită variațiilor de rigiditate a rulmentului
- Echilibrarea: Caracteristicile rulmentului afectează coeficienți de influență și răspunsul de echilibru
Lagărele cu registru de frecare reprezintă o tehnologie sofisticată și matură, esențială pentru mașinile rotative de înaltă performanță. Combinația lor unică de capacitate de încărcare, viteză și amortizare le face de neînlocuit în aplicații critice, în ciuda complexității cerințelor de lubrifiere și a comportamentului dinamic.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 