Шта је систем лежајева ротора? Интегрисана динамика • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора Шта је систем лежајева ротора? Интегрисана динамика • Преносни балансер, анализатор вибрација "Balanset" за динамичко балансирање дробилица, вентилатора, малчера, пужева на комбајнима, вратила, центрифуга, турбина и многих других ротора

Шта је систем лежајева ротора? Интегрисана динамика

Објавио admin на

Разумевање система лежајева ротора

Дефиниција: Шта је систем лежајева ротора?

A систем лежајева ротора је комплетан интегрисани механички склоп који се састоји од ротирајућег ротор (вратило са причвршћеним компонентама), носећи лежајеви који ограничавају његово кретање и носе оптерећења, и стационарна носећа структура (кућишта лежајева, постоља, оквир и темељ) која повезује лежајеве са земљом. Овај систем се анализира као интегрисана целина у динамика ротора јер динамичко понашање сваке компоненте утиче на све остале.

Уместо да се ротор анализира изоловано, правилна динамичка анализа ротора третира систем ротора и лежајева као спрегнути механички систем где својства ротора (маса, крутост, пригушење), карактеристике лежајева (крутост, пригушење, зазори) и својства носеће структуре (флексибилност, пригушење) међусобно делују како би се одредило критичне брзине, вибрација одговор и стабилност.

Компоненте система ротор-лежај

1. Склоп ротора

Ротирајући елементи, укључујући:

  • Осовина: Главни ротирајући елемент који обезбеђује крутост
  • Дискови и точкови: Импели, турбинска точкови, спојнице, ременице које додају масу и инерцију
  • Распределена маса: Ротори бубњастог типа или сама маса вратила
  • Спојнице: Повезивање ротора са погонском или погоњеном опремом

Карактеристике ротора:

  • Расподела масе дуж осе
  • Крутост вратила на савијање (функција пречника, дужине, материјала)
  • Поларни и дијаметрални моменти инерције (који утичу на жироскопске ефекте)
  • Унутрашње пригушење (обично мало)

2. Лежајеви

Елементи интерфејса који подржавају ротор и омогућавају ротацију:

Врсте лежајева

  • Котрљајући лежајеви: Куглични лежајеви, ваљкасти лежајеви
  • Лежајеви са флуидним филмом: Клизни лежајеви, лежајеви са нагибним плочицама, аксијални лежајеви
  • Магнетни лежајеви: Активно електромагнетно вешање

Карактеристике лежаја

  • Крутост: Отпорност на деформацију под оптерећењем (N/m или lbf/in)
  • Пригушење: Дисипација енергије у лежају (N·s/m)
  • Маса: Покретне компоненте лежаја (обично мале)
  • Дозвољена места: Радијални и аксијални зазор који утичу на крутост и нелинеарност
  • Зависност од брзине: Особине лежајева флуидног филма значајно се мењају са брзином

3. Структура подршке

Стационарни елементи темеља:

  • Кућишта лежајева: Непосредна структура која окружује лежајеве
  • Постоља: Вертикални носачи подижући лежајеве
  • Основна плоча/оквир: Хоризонтална структура која повезује постоља
  • Фондација: Бетонска или челична конструкција која преноси оптерећење на тло
  • Изолациони елементи: Опруге, јастучићи или носачи ако се користи изолација вибрација

Структура подршке доприноси:

  • Додатна крутост (може бити упоредива са крутошћу ротора или мања)
  • Пригушивање кроз својства материјала и спојеве
  • Маса која утиче на укупне природне фреквенције система

Зашто је анализа на нивоу система неопходна

Упарено понашање

Свака компонента утиче на остале:

  • Отклон ротора ствара силе на лежајевима
  • Деформација лежаја мења услове ослонца ротора
  • Флексибилност носеће структуре омогућава кретање лежаја, утичући на привидну крутост лежаја
  • Вибрације темеља враћа се до ротора кроз лежајеве

Природне фреквенције система

Природне фреквенције су својства целог система, а не појединачних компоненти:

  • Меки лежајеви + крут ротор = ниже критичне брзине
  • Крути лежајеви + флексибилан ротор = веће критичне брзине
  • Флексибилна подлога може смањити критичне брзине чак и са крутим лежајевима
  • Природна фреквенција система ≠ само природна фреквенција ротора

Методе анализе

Поједностављени модели

За прелиминарну анализу:

  • Једноставна подупрта греда: Ротор као греда са крутим носачима (занемарује се флексибилност лежаја и темеља)
  • Џефкот Ротор: Концентрисана маса на флексибилном вратилу са опружним носачима (укључујући крутост лежаја)
  • Метод матрице преноса: Класичан приступ за роторе са више дискова

Напредни модели

За прецизну анализу стварних машина:

  • Анализа коначних елемената (FEA): Детаљан модел ротора са опружним елементима за лежајеве
  • Модели лежајева: Нелинеарна крутост и пригушење лежајева у односу на брзину, оптерећење, температуру
  • Флексибилност темеља: FEA или модални модел носеће структуре
  • Упарена анализа: Комплетан систем, укључујући све интерактивне ефекте

Кључни системски параметри

Доприноси крутости

Укупна крутост система је серијска комбинација:

  • 1/кукупно = 1/kротор + 1/клежај + 1/ктемељ
  • Најмекши елемент доминира укупном крутоћом
  • Уобичајени случај: флексибилност темеља смањује крутост система испод крутости само ротора

Доприноси пригушења

  • Пригушивање лежајева: Обично доминантан извор (посебно лежајеви флуидног филма)
  • Пригушивање темеља: Структурно и материјално пригушење у носачима
  • Унутрашње пригушење ротора: Обично веома мали, обично занемарен
  • Укупно пригушење: Збир паралелних елемената пригушења

Практичне импликације

За пројектовање машина

  • Не може се пројектовати ротор изоловано од лежајева и темеља
  • Избор лежаја утиче на достижне критичне брзине
  • Крутост темеља мора бити адекватна за ослонац ротора
  • Оптимизација система захтева истовремено разматрање свих елемената

За балансирање

  • Influence coefficients представљају комплетан системски одговор
  • Балансирање поља аутоматски узима у обзир карактеристике инсталираног система
  • Балансирање у радионици на различитим лежајевима/носачима можда се неће савршено пренети у инсталирано стање
  • Промене система (хабање лежајева, слегање темеља) мењају равнотежу

За решавање проблема

  • Проблеми са вибрацијама могу настати у ротору, лежајевима или темељу
  • Мора се узети у обзир цео систем приликом дијагностиковања проблема
  • Промене у једној компоненти утичу на целокупно понашање
  • Пример: Погоршање темеља може смањити критичне брзине

Уобичајене системске конфигурације

Једноставна конфигурација између лежајева

  • Ротор ослоњен на два лежаја на крајевима
  • Најчешћа индустријска конфигурација
  • Најједноставнији систем за анализу
  • Стандардно балансирање у две равни приступ

Конфигурација надвисног ротора

  • Ротор се извлачи изнад подношљиве подршке
  • Већа оптерећења лежаја од крака момента
  • Осетљивији на неравнотежу
  • Уобичајено код вентилатора, пумпи, неких мотора

Системи са више лежајева

  • Три или више лежајева који носе један ротор
  • Сложенија расподела оптерећења
  • Поравнање између лежајева је критично
  • Уобичајено у великим турбинама, генераторима, ролнама машина за папир

Спојени вишероторни системи

  • Више ротора повезаних спојницама (агрегати мотор-пумпа, агрегати турбина-генератор)
  • Сваки ротор има сопствене лежајеве, али системи су динамички повезани
  • Најсложенија конфигурација за анализу
  • Неусклађеност при спајању ствара силе интеракције

Разумевање ротационих машина као интегрисаних система ротор-лежај, а не као изолованих компоненти, је фундаментално за ефикасан пројектовање, анализу и решавање проблема. Перспектива на нивоу система објашњава многе феномене вибрација и води одговарајуће корективне мере за поуздан и ефикасан рад.

← Назад на главни индекс

Categories:
WhatsApp