Förstå rotorn i roterande maskiner

Definition: Vad är en rotor?

A rotor är den primära roterande enheten i en maskin. Den består vanligtvis av en central axel på vilken andra komponenter – såsom impellrar, blad, magneter eller ankare – är monterade. Hela enheten stöds av lager och är konstruerad för att överföra vridmoment och utföra arbete. Studiet av hur en rotor beter sig medan den roterar, inklusive dess vibrationer och avböjningar, är känt som rotordynamik, ett kritiskt område inom maskinteknik.

Den grundläggande klassificeringen: Stela vs. flexibla rotorer

Den viktigaste skillnaden inom rotordynamik är huruvida en rotor beter sig som en "stel" eller "flexibel" kropp. Denna klassificering baseras inte på materialets egenskaper utan på förhållandet mellan maskinens driftshastighet och rotorns... kritiska hastigheter (dess naturliga böjningsfrekvenser).

Stela rotorer

En rotor betraktas stel om dess driftshastighet är långt under dess första kritiska böjningshastighet (vanligtvis mindre än 70% av den första kritiska hastigheten). Vid dessa hastigheter genomgår axeln inte någon betydande böjning eller böjning på grund av dynamiska krafter. Hela rotorn kan antas rotera som en enda, stel massa.

• Egenskaper: Tenderar att vara kortare, kraftigare och arbeta i lägre hastigheter.
• Balansering: Kan korrigeras helt med hjälp av tvåplans dynamisk balansering enligt principerna för stelkroppsmekanik.
• Exempel: De flesta vanliga elmotorer, lågvarviga fläktar, slipskivor och många pumphjul.

Flexibla rotorer

En rotor betraktas flexibel om den är konstruerad för att arbeta med en hastighet som är nära, vid eller över en eller flera av dess kritiska böjningshastigheter. När rotorn närmar sig en kritisk hastighet kommer axeln att börja böjas och böjas avsevärt. Formen på denna böjning kallas en "modform".

• Egenskaper: Tenderar att vara långa, smala och arbeta i höga hastigheter.
• Balansering: Tvåplansbalansering är otillräcklig. Flexibla rotorer kräver mer avancerade balanseringstekniker i flera plan som tar hänsyn till axelns böjning. Detta kan innebära "modal balansering" (balansering av varje modform individuellt) eller balansering med influenskoefficienter för flera hastigheter.
• Exempel: Stora ång- och gasturbiner, höghastighetskompressorer, långa drivaxlar och generatorrotorer.

Design och analys av flexibla rotorer är mycket mer komplex, eftersom deras dynamiska beteende förändras med hastigheten.

Vanliga komponenter i en rotorenhet

En rotor är mer än bara en axel. En typisk enhet kan innefatta:

• Axel: Den centrala komponenten som överför vridmoment.
• Impeller, blad eller skovlar: Komponenter som fungerar på en vätska (i pumpar, fläktar, turbiner).
• Ankare/lindningar: Den roterande delen av en elmotor eller generator.
• Tidskrifter: De högpolerade delarna av axeln som sitter inuti lagren.
• Kopplingar: Naven som används för att ansluta rotorn till en annan maskin.
• Tryckkragar: Komponenter som absorberar eventuella axiella krafter.
• Balansringar eller plan: Utsedda platser där korrektionsvikter läggs till under balansering.

Vanliga problem i samband med rotorer

Vibrationsanalys används för att upptäcka en mängd olika problem som har sitt ursprung i rotoraggregatet:

• Obalans: Det vanligaste problemet orsakas av en ojämn massfördelning.
• Böjd axel: En fysisk böjning eller bugning i skaftet.
• Axelspricka: En utvecklande utmattningsspricka som kan leda till katastrofalt fel.
• Feljustering: Även om det är ett problem mellan rotorer, inducerar det höga spänningar i rotoraggregatet.
• Rotor-stator-gnidning: Kontakt mellan maskinens roterande och stationära delar.
• Löshet: En lös passform av en komponent (som ett pumphjul) på axeln.

← Tillbaka till huvudmenyn