Înțelegerea rotorului în mașinile rotative

Definiție: Ce este un rotor?

A rotor este ansamblul rotativ principal dintr-o mașină. De obicei, constă dintr-un arbore central pe care sunt montate alte componente - cum ar fi rotoare, pale, magneți sau armături. Întregul ansamblu este susținut de rulmenți și este proiectat să transmită cuplul și să efectueze lucru mecanic. Studiul modului în care se comportă un rotor în timp ce se rotește, inclusiv vibrațiile și deformațiile sale, este cunoscut sub numele de dinamica rotorului, un domeniu critic în ingineria mecanică.

Clasificarea fundamentală: Rotoare rigide vs. flexibile

Cea mai importantă distincție în dinamica rotorului este dacă un rotor se comportă ca un corp „rigid” sau „flexibil”. Această clasificare nu se bazează pe proprietățile materialului, ci pe relația dintre viteza de funcționare a mașinii și viteza rotorului. viteze critice (frecvențele sale naturale de îndoire).

Rotoare rigide

Un rotor este considerat rigid dacă viteza sa de funcționare este mult sub prima sa viteză critică de încovoiere (de obicei mai mică de 70% din prima viteză critică). La aceste viteze, arborele nu suferă nicio îndoire sau flexare semnificativă din cauza forțelor dinamice. Se poate presupune că întregul rotor se rotește ca o singură masă rigidă.

• Caracteristici: Au tendința de a fi mai scurte, mai robuste și funcționează la viteze mai mici.
• Echilibrarea: Poate fi corectat complet folosind echilibrare dinamică pe două planuri conform principiilor mecanicii corpurilor rigide.
• Exemple: Majoritatea motoarelor electrice standard, ventilatoarelor de viteză redusă, pietrelor de șlefuit și multor rotoare de pompe.

Rotoare flexibile

Un rotor este considerat flexibil dacă este proiectat să funcționeze la o viteză apropiată de, la sau peste una sau mai multe dintre vitezele sale critice de încovoiere. Pe măsură ce rotorul se apropie de o viteză critică, arborele va începe să se deformeze și să se îndoaie semnificativ. Forma acestei îndoiri este cunoscută sub numele de „formă de mod”.

• Caracteristici: Au tendința de a fi lungi, subțiri și funcționează la viteze mari.
• Echilibrarea: Echilibrarea pe două planuri este insuficientă. Rotoarele flexibile necesită tehnici de echilibrare mai avansate, multiplanare, care să țină cont de îndoirea arborelui. Aceasta poate implica „echilibrarea modală” (echilibrarea fiecărei forme de mod individual) sau echilibrarea coeficienților de influență pe mai multe viteze.
• Exemple: Turbine mari cu abur și gaze, compresoare de mare viteză, arbori de transmisie lungi și rotoare de generator.

Proiectarea și analiza rotoarelor flexibile sunt mult mai complexe, deoarece comportamentul lor dinamic se schimbă odată cu viteza.

Componentele comune ale unui ansamblu rotor

Un rotor este mai mult decât un simplu arbore. Un ansamblu tipic poate include:

• Arbore: Componenta centrală care transmite cuplul.
• Rotoare, palete sau palete: Componente care lucrează cu un fluid (în pompe, ventilatoare, turbine).
• Armătură/Înfășurări: Partea rotativă a unui motor electric sau generator.
• Jurnale: Secțiunile bine lustruite ale arborelui care se află în interiorul rulmenților.
• Cuplaje: Butucurile folosite pentru a conecta rotorul la o altă mașină.
• Coliere de tracțiune: Componente care absorb orice forță axială.
• Inele sau planuri de echilibru: Locații desemnate unde se adaugă greutăți de corecție în timpul echilibrării.

Probleme frecvente asociate cu rotoarele

Analiza vibrațiilor este utilizată pentru a detecta o gamă largă de probleme care provin de la ansamblul rotorului:

• Dezechilibra: Cea mai frecventă problemă, cauzată de o distribuție inegală a masei.
• Arbore îndoit: O îndoire sau o curbură fizică a puțului.
• Fisură la ax: O fisură de oboseală în curs de dezvoltare care poate duce la o defecțiune catastrofală.
• Nealiniere: Deși este o problemă între rotoare, aceasta induce solicitări mari în ansamblul rotorului.
• Frecare rotor-stator: Contactul dintre părțile rotative și cele staționare ale mașinii.
• Slăbiciune: O fixare slabă a unei componente (cum ar fi un rotor) pe arbore.

← Înapoi la indexul principal