Razumevanje blažilnikov stisljive folije
Definicija: Kaj je dušilec stisljive folije?
A blažilnik folije za stiskanje (SFD) je pasivna dušenje naprava, ki se uporablja v vrtljivih strojih za odvajanje vibracijske energije in krmiljenje vibracije amplitude, zlasti pri kritične hitrosti. Blažilnik je sestavljen iz tanke plasti olja, ki se nahaja v obročastem prostoru, ki obdaja ohišje ležaja. Ko je ležaj (in pritrjen rotor) vibrira, ohišje ležaja niha znotraj zračnosti blažilnika in stisne oljni film. Viskozni upor proti temu stiskalnemu gibanju razprši energijo in zagotavlja dušenje rotorskega sistema brez znatnega povečanja togosti.
Dušilci s stiskalno folijo se pogosto uporabljajo v letalskih motorjih, industrijskih plinskih turbinah in drugih visokohitrostnih strojih, kjer je potrebno izboljšano dušenje za nadzor vibracij in preprečevanje nestabilnosti rotorja.
Fizično načelo delovanja
Stiskanje
Ni mi všeč drsni ležaji Kjer oljni film nosi stalno radialno obremenitev, blažilniki stiskalnega filma delujejo s cikličnim stiskanjem:
- Vibracije rotorja: Neuravnotežen rotor ustvarja vibracijske sile na ležaju
- Predlog za stanovanjsko gradnjo: Ohišje ležaja radialno niha znotraj zračnosti blažilnika
- Stiskanje oljnega filma: Ko se ohišje premika navznoter, se oljni film stisne; ko se premika navzven, se film razširi
- Viskozna odpornost: Olje se upira iztisnjevanju, kar ustvarja dušilno silo
- Razpršitev energije: Vibracijska energija, pretvorjena v toploto v olju
Ključna razlika od drsnih ležajev
- Ležaj za valj: Prenaša statične in dinamične obremenitve zaradi tlaka oljnega filma; tako togost kot dušenje
- Stisnite folijo za blaženje: Zagotavlja le dušenje, minimalno togost; ne prenaša stalnih obremenitev
- Kombinacija: Kotalni ležaj (prenaša obremenitev) + SFD (zagotavlja blaženje) = optimalen sistem za nekatere aplikacije
Gradbeništvo in oblikovanje
Osnovne komponente
- Notranji tek (ohišje ležaja): Zunanja površina ohišja kotalnega ležaja, ki se lahko radialno prosto premika
- Zunanji obroč (ohišje blažilnika): Stacionarno ohišje z natančno cilindrično izvrtino
- Obročna razdalja: Radialna reža med notranjo in zunanjo dirkališčem (običajno 0,1–0,5 mm)
- Oskrba z nafto: Olje pod tlakom, dovedeno v odprtino
- Končna tesnila: O-tesnila ali druga tesnila za aksialno zadrževanje olja
- Centriranje elementov: Vzmeti ali zadrževalni elementi za preprečevanje prekomernega gibanja
Parametri načrtovanja
- Radialni odmik (c): Določa koeficient dušenja (manjši = večje dušenje)
- Dolžina (D): Aksialna dolžina blažilnika (daljši = večje dušenje)
- Premer (D): Premer blažilnika (večji = večje dušenje)
- Viskoznost olja (µ): Višja viskoznost = več dušenja
- Vrsta končnega tesnila: Vpliva na puščanje olja in učinkovito dušenje
Prednosti blažilnikov stisljive folije
- Dodaja dušenje brez togosti: Poveča disipacijo energije brez bistvenega povečanja kritičnih hitrosti
- Zmanjša vibracije kritične hitrosti: Omejuje amplitude resonance na varne ravni
- Preprečuje nestabilnosti: Pomaga preprečiti oljni vrtinec, bič gredi, in druge samovzbujene vibracije
- Izolira prenesene sile: Zmanjša vibracije, ki se prenašajo na temelje
- Upošteva prehodne pojave: Pomaga nadzorovati vibracije med zagonom, izklopom in spremembami obremenitve
- Zmogljivost naknadne vgradnje: Lahko se doda obstoječim strojem brez večje prenove
- Pasivno delovanje: Ni potreben krmilni sistem ali napajanje
Aplikacije
Plinske turbine za letala
- Skoraj univerzalen v sodobnih letalskih motorjih
- Bistveno za nadzor vibracij med prehodi s kritično hitrostjo
- Omogoča uporabo kotalnih ležajev v aplikacijah z visokimi hitrostmi
- Kompaktna in lahka zasnova, ključna za vesoljsko industrijo
Industrijske plinske turbine
- Uporablja se v kombinaciji z valjčnimi ali nagibnimi ležaji
- Nadzoruje vibracije med zagoni in izklopi
- Zmanjša prenos vibracij na nosilno konstrukcijo
Visokohitrostni kompresorji
- Zagotavlja dodatno dušenje poleg dušenja ležajev
- Preprečuje nestabilnost pri rahlih obremenitvah
- Omogoča širši razpon delovanja
Aplikacije za naknadno vgradnjo
- Dodano obstoječim strojem s prekomernimi vibracijami pri kritični hitrosti
- Rešitev, ko uravnoteženje in poravnava ne zmanjšata vibracij v zadostni meri
- Alternativa večji prenovi rotorja ali ležaja
Oblikovalski vidiki
Izračun koeficienta dušenja
Dušilna sila, ki jo zagotavlja dušilec s stisljivo folijo, je približno:
- Ždušenje = C × hitrost
- Kjer je koeficient dušenja C ∝ (µ × D × L³) / c³
- Visoka občutljivost na zračnost (c): prepolovitev zračnosti poveča dušenje za 8×
- Zasnova optimalnega dušenja zahteva skrbno izbiro parametrov
Centrirne vzmeti
- Namen: Preprečite, da bi se blažilnik "dotaknil dna" (stik kovine s kovino)
- Izbira togosti: Mora biti dovolj mehak, da omogoča blažilno gibanje, vendar dovolj tog, da se centrira
- Pogoste vrste: Kletka veveričjega tipa (več obodnih žic), vijačne vzmeti, elastomerni elementi
Oskrba in odvodnjavanje nafte
- Dovod olja pod tlakom za vzdrževanje filma (običajno 1–5 barov)
- Zadosten pretok za odvajanje ustvarjene toplote
- Pravilna drenaža za preprečevanje poplavljanja z nafto
- Odzračevanje za preprečevanje kavitacije v filmu
Izzivi in omejitve
Izzivi oblikovanja
- Kavitacija: Oljni film lahko kavitira (tvori parne mehurčke), kar zmanjša učinkovito dušenje
- Zaužitje zraka: Vnesen zrak zmanjša učinkovitost dušenja
- Frekvenčna odvisnost: Učinkovitost dušenja se spreminja glede na frekvenco vibracij
- Nelinearno vedenje: Zmogljivost se spreminja z amplitudo (veliki premiki lahko presežejo prostor)
Operativni izzivi
- Temperaturna občutljivost: Spremembe viskoznosti olja s temperaturo vplivajo na dušenje
- Zahteve glede čistoče: Kontaminacija lahko blokira dovod vode ali poškoduje površine
- Odvisnost od oskrbe z nafto: Izguba tlaka olja odpravi dušenje
- Obraba tesnil: Končna tesnila se sčasoma poslabšajo, kar zmanjša učinkovitost
Zahteve za vzdrževanje
- Spremljajte tlak in temperaturo dovoda olja
- Občasno preverite končna tesnila
- Med remontom preverite ustrezne razmike
- Preverite stanje centrirne vzmeti
- Očistite oljne kanale in filtre
Napredni modeli
Blažilniki batnih obročev
- Namesto O-tesnil uporabite batne obročke
- Za boljšo porazdelitev tlaka pustite nekaj puščanja olja
- Zmanjšajte nagnjenost k kavitaciji
Odprti blažilniki
- Brez končnih tesnil, olje teče aksialno
- Preprostejša zasnova, brez težav z obrabo tesnil
- Zahtevajo večje pretoke olja
- Bolj dosledne lastnosti dušenja
Integralni blažilniki
- Dušilna folija, ki se tvori med hrbtno stranjo ležaja in ohišjem
- Brez ločene komponente blažilnika
- Kompaktna, vendar omejena zmogljivost dušenja
Učinkovitost in uspešnost
Zmanjšanje vibracij
- Lahko zmanjša vibracije kritične hitrosti za 50-80%
- Posebej učinkovito za nadzor resonance
- Razširi kritične hitrostne vrhove (jih naredi manj ostre)
- Omogoča varnejši prehod skozi kritične hitrosti
Izboljšanje stabilnosti
- Poveča prag hitrosti za nestabilnosti
- Lahko prepreči oljni vrtinec pri uporabi z valjčnimi ležaji
- Dodaja pozitivno dušenje za preprečevanje destabilizacijskih sil
Orodja za načrtovanje in analizo
Pravilna zasnova blažilnika stiskalne folije zahteva:
- Dinamična analiza rotorja: Integrirano modeliranje sistema rotor-ležaj-blažilnik
- Analiza tekočega filma: Rešitve Reynoldsove enačbe za porazdelitev tlaka
- Nelinearna analiza: Upoštevajte kavitacijo, odvisno od amplitude
- Termična analiza: Temperatura olja in odvajanje toplote
- Specializirana programska oprema: Orodja, kot sta DyRoBeS in XLTRC, vključujejo modele SFD
Kdaj uporabiti blažilnike iz stisljive folije
Priporočene aplikacije
- Visokohitrostni stroji: Delovanje blizu ali nad kritičnimi hitrostmi
- Sistemi kotalnih ležajev: Dodajanje dušenja tam, kjer ležaji zagotavljajo minimalno dušenje
- Fleksibilni rotorji: Delovanje nad prvo kritično hitrostjo
- Težave s stabilnostjo: Ko obstaja tveganje za nestabilnost rotorja
- Nadzor prehodnih vibracij: Zmanjšanje vibracij ob zagonu/izklopu
Ni priporočljivo, kdaj
- Delovanje pri nizki hitrosti, kjer dušenje ni ključnega pomena
- Prostorske omejitve preprečujejo namestitev
- Sistem za oskrbo z oljem ni na voljo ali ni zanesljiv
- Vzdrževalni viri so omejeni (blažilniki zahtevajo vzdrževanje oljnega sistema)
- Enostavnejše rešitve (uravnoteženje, poravnava) so ustrezne
Filmski dušilci predstavljajo elegantno rešitev za nadzor vibracij v visokohitrostnih vrtečih se strojih. Z zagotavljanjem znatnega dušenja brez dodajanja togosti omogočajo delovanje pri kritičnih hitrostih, preprečujejo destruktivne nestabilnosti in razširjajo območje delovanja vrteče se opreme, hkrati pa ohranjajo kompaktne, pasivne zasnove.
Kategorije:
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 