Vad är ett rotorlagersystem? Integrerad dynamik • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer Vad är ett rotorlagersystem? Integrerad dynamik • Bärbar balanseringsenhet, vibrationsanalysator "Balanset" för dynamisk balansering av krossar, fläktar, mulchers, skruvar på skördetröskor, axlar, centrifuger, turbiner och många andra rotorer

Vad är ett rotorlagersystem? Integrerad dynamik

Publicerad av admin på

Förstå rotorlagersystemet

Definition: Vad är ett rotorlagersystem?

A rotorlagersystem är den kompletta integrerade mekaniska enheten bestående av en roterande rotor (axel med anslutna komponenter), de stödjande lagren som begränsar dess rörelse och bär laster, och den stationära stödstrukturen (lagerhus, piedestaler, ram och fundament) som förbinder lagren med marken. Detta system analyseras som en integrerad helhet i rotordynamik eftersom varje komponents dynamiska beteende påverkar alla andra.

I stället för att analysera rotorn isolerat, behandlar korrekt rotordynamisk analys rotor-lagersystemet som ett kopplat mekaniskt system där rotoregenskaper (massa, styvhet, dämpning), lageregenskaper (styvhet, dämpning, spelrum) och stödstrukturegenskaper (flexibilitet, dämpning) alla samverkar för att bestämma kritiska hastigheter, vibration respons och stabilitet.

Komponenter i rotorlagersystemet

1. Rotoraggregatet

De roterande komponenterna inklusive:

  • Axel: Huvudroterande element som ger styvhet
  • Skivor och hjul: Impeller, turbinhjul, kopplingar, remskivor som ökar massa och tröghet
  • Distribuerad massa: Trumtyprotorer eller själva axelmassan
  • Kopplingar: Anslutning av rotorn till drivenheten eller driven utrustning

Rotorns egenskaper:

  • Massfördelning längs axeln
  • Axelns böjstyvhet (funktion av diameter, längd, material)
  • Polära och diametrala tröghetsmoment (som påverkar gyroskopiska effekter)
  • Intern dämpning (vanligtvis liten)

2. Lager

Gränssnittselementen som stöder rotorn och möjliggör rotation:

Lagertyper

  • Rullande elementlager: Kullager, rullager
  • Vätskefilmslager: Lager, tipplager, axiallager
  • Magnetiska lager: Aktiv elektromagnetisk suspension

Lageregenskaper

  • Styvhet: Motstånd mot nedböjning under belastning (N/m eller lbf/in)
  • Dämpning: Energiförlust i lagret (N·s/m)
  • Massa: Rörliga lagerkomponenter (vanligtvis små)
  • Klareringar: Radiellt och axiellt glapp som påverkar styvhet och icke-linjäritet
  • Hastighetsberoende: Vätskefilmslageregenskaper förändras avsevärt med hastigheten

3. Stödstruktur

De stationära grundelementen:

  • Lagerhus: Omedelbar struktur kring lager
  • Piedestaler: Vertikala stöd för lyftlager
  • Bottenplatta/ram: Horisontell struktur som förbinder piedestaler
  • Grund: Betong- eller stålkonstruktion som överför laster till marken
  • Isoleringselement: Fjädrar, dämpare eller fästen om vibrationsisolering används

Stödstrukturen bidrar till:

  • Ytterligare styvhet (kan vara jämförbar med eller mindre än rotorns styvhet)
  • Dämpning genom materialegenskaper och fogar
  • Massa som påverkar systemets övergripande naturliga frekvenser

Varför systemnivåanalys är avgörande

Kopplat beteende

Varje komponent påverkar de andra:

  • Rotorns avböjning skapar krafter på lager
  • Lagernedböjning ändrar rotorstödförhållandena
  • Flexibilitet i stödstrukturen tillåter lagerrörelse, vilket påverkar den synbara lagerstyvheten
  • Grundvibrationer matar tillbaka till rotorn via lager

Systemets naturliga frekvenser

Naturfrekvenser är egenskaper hos hela systemet, inte enskilda komponenter:

  • Mjuka lager + styv rotor = lägre kritiska varvtal
  • Styva lager + flexibel rotor = högre kritiska hastigheter
  • Flexibelt fundament kan sänka kritiska hastigheter även med styva lager
  • Systemets naturliga frekvens ≠ enbart rotorns naturliga frekvens

Analysmetoder

Förenklade modeller

För preliminär analys:

  • Enkel stödd balk: Rotor som balk med styva stöd (försummar lager och fundamentets flexibilitet)
  • Jeffcott-rotor: Koncentrerad massa på flexibel axel med fjäderstöd (inklusive lagerstyvhet)
  • Överföringsmatrismetod: Klassisk metod för flerskivsrotorer

Avancerade modeller

För noggrann analys av verkliga maskiner:

  • Finita elementanalys (FEA): Detaljerad modell av rotor med fjäderelement för lager
  • Lagermodeller: Icke-linjär lagerstyvhet och dämpning kontra hastighet, belastning, temperatur
  • Grundens flexibilitet: FEA eller modal modell av stödstruktur
  • Kopplad analys: Komplett system inklusive alla interaktiva effekter

Viktiga systemparametrar

Styvhetsbidrag

Total systemstyvhet är seriekombination:

  • 1/ktotal = 1/krotor + 1/klager + 1/kgrund
  • Det mjukaste elementet dominerar den totala styvheten
  • Vanligt fall: fundamentets flexibilitet minskar systemets styvhet under enbart rotorns styvhet

Dämpningsbidrag

  • Lagerdämpning: Vanligtvis dominerande källa (särskilt vätskefilmslager)
  • Grunddämpning: Strukturell och materialdämpning i stöd
  • Rotorns interna dämpning: Vanligtvis mycket liten, oftast försummad
  • Total dämpning: Summan av parallella dämpningselement

Praktiska konsekvenser

För maskindesign

  • Kan inte konstruera rotorn isolerat från lager och fundament
  • Lagerval påverkar uppnåeliga kritiska hastigheter
  • Fundamentets styvhet måste vara tillräcklig för rotorstöd
  • Systemoptimering kräver samtidig beaktande av alla element

För balansering

  • Påverkanskoefficienter representerar komplett systemrespons
  • Balansering av fält tar automatiskt hänsyn till systemegenskaper som installerat
  • Verkstadsbalansering på olika lager/stöd kanske inte överförs perfekt till installerat skick
  • Systemförändringar (lagerslitage, fundamentsättning) förändrar balansresponsen

För felsökning

  • Vibrationsproblem kan ha sitt ursprung i rotor, lager eller fundament
  • Måste beakta hela systemet vid problemdiagnostik
  • Förändringar i en komponent påverkar det övergripande beteendet
  • Exempel: Försämring av grunden kan sänka kritiska hastigheter

Vanliga systemkonfigurationer

Enkel konfiguration mellan lager

  • Rotorn stöds av två lager i ändarna
  • Vanligaste industriella konfigurationen
  • Enklaste systemet för analys
  • Standard tvåplansbalansering närma sig

Konfiguration av överhängande rotor

  • Rotorn förlängs bortom lagerstöd
  • Högre lagerbelastningar från momentarmen
  • Känsligare för obalans
  • Vanligt i fläktar, pumpar, vissa motorer

Flerlagersystem

  • Tre eller fler lager som stöder en enda rotor
  • Mer komplex lastfördelning
  • Uppriktning mellan lager är avgörande
  • Vanligt i stora turbiner, generatorer, pappersmaskinrullar

Kopplade flerrotorsystem

  • Flera rotorer anslutna med kopplingar (motor-pumpaggregat, turbin-generatoraggregat)
  • Varje rotor har egna lager men systemen är dynamiskt kopplade
  • Den mest komplexa konfigurationen för analys
  • Feljustering vid koppling skapas interaktionskrafter

Att förstå roterande maskiner som integrerade rotorlagersystem snarare än isolerade komponenter är grundläggande för effektiv design, analys och felsökning. Systemnivåperspektivet förklarar många vibrationsfenomen och vägleder korrekta korrigerande åtgärder för tillförlitlig och effektiv drift.

← Tillbaka till huvudmenyn

Kategorier:
WhatsApp