ทำความเข้าใจเกี่ยวกับแรงทางอากาศพลศาสตร์

อุปกรณ์

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

อะไหล่

Vibration sensor

$107.47

อะไหล่

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

อุปกรณ์

Balanset-4

$8,123.32

อะไหล่

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

อะไหล่

Reflective tape

$11.94

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

คำจำกัดความ: แรงอากาศพลศาสตร์คืออะไร?

แรงทางอากาศพลศาสตร์ คือแรงที่กระทำต่อส่วนประกอบที่หมุนและอยู่กับที่ในพัดลม โบลเวอร์ คอมเพรสเซอร์ และกังหัน โดยการเคลื่อนที่ของอากาศหรือก๊าซ แรงเหล่านี้เกิดจากความแตกต่างของความดัน การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมในก๊าซที่ไหล และปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลกับโครงสร้าง แรงทางอากาศพลศาสตร์ประกอบด้วยแรงคงที่ (แรงขับ แรงในแนวรัศมี) และแรงไม่คงที่ (แรงสั่นที่ ความถี่ในการเคลื่อนที่ของใบพัด, แรงสุ่มที่เกิดจากความปั่นป่วน) ที่สร้าง การสั่นสะเทือน, การโหลดบนตลับลูกปืนและโครงสร้าง และในบางกรณี ความไม่เสถียรที่เกิดจากการกระตุ้นตัวเอง.

แรงทางอากาศพลศาสตร์นั้นเทียบเท่ากับแรงไฮดรอลิกในปั๊มในสถานะก๊าซ แต่มีความแตกต่างที่สำคัญคือ ผลกระทบจากการบีบอัด การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นตามความดันและอุณหภูมิ และการมีปฏิสัมพันธ์ทางเสียงที่สามารถสร้างเสียงสะท้อนและความไม่เสถียรที่ไม่เกิดขึ้นในระบบของเหลวที่ไม่สามารถบีบอัดได้.

ประเภทของแรงอากาศพลศาสตร์

1. แรงผลักดัน

แรงตามแนวแกนจากแรงดันที่กระทำต่อพื้นผิวใบมีด:

• พัดลมแบบแรงเหวี่ยง: ความแตกต่างของแรงดันทำให้เกิดแรงขับดันไปทางทางเข้า
• พัดลมแกน: แรงปฏิกิริยาจากการเร่งอากาศ
• กังหัน: การขยายตัวของแก๊สทำให้เกิดแรงขับดันขนาดใหญ่บนใบพัด
• ขนาด: เป็นสัดส่วนกับการเพิ่มขึ้นของแรงดันและอัตราการไหล
• ผล: โหลด ตลับลูกปืนกันรุน, สร้าง การสั่นสะเทือนตามแนวแกน

2. แรงรัศมี

แรงด้านข้างจากการกระจายแรงกดที่ไม่สม่ำเสมอ:

แรงรัศมีคงที่

• แรงดันที่ไม่สมมาตรในตัวเรือน/ท่อ
• แตกต่างกันไปตามจุดปฏิบัติการ (อัตราการไหล)
• ขั้นต่ำที่จุดออกแบบ
• สร้างการรับน้ำหนักและการสั่นสะเทือน 1 เท่า

แรงหมุนในแนวรัศมี

• หากใบพัด/โรเตอร์มีภาระอากาศพลศาสตร์ที่ไม่สมมาตร
• แรงหมุนตามโรเตอร์
• สร้างแรงสั่นสะเทือน 1 เท่า เช่น ความไม่สมดุล
• สามารถจับคู่กับความไม่สมดุลทางกลได้

3. การเต้นของใบมีดผ่าน

พัลส์แรงดันเป็นระยะที่อัตราการผ่านของใบมีด:

• ความถี่: จำนวนใบพัด × รอบต่อนาที / 60
• สาเหตุ: ใบพัดแต่ละใบจะรบกวนสนามการไหล ทำให้เกิดพัลส์แรงดัน
• ปฏิสัมพันธ์: ระหว่างใบพัดหมุนและเสาคงที่ ใบพัด หรือตัวเรือน
• แอมพลิจูด: ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างใบพัดกับสเตเตอร์และสภาวะการไหล
• ผล: แหล่งกำเนิดหลักของเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนของพัดลม/คอมเพรสเซอร์

4. แรงที่เกิดจากความปั่นป่วน

• แรงสุ่ม: จากกระแสน้ำวนปั่นป่วนและการแยกตัวของกระแสน้ำ
• สเปกตรัมบรอดแบนด์: พลังงานกระจายไปทั่วช่วงความถี่กว้าง
• ขึ้นอยู่กับการไหล: เพิ่มขึ้นตามจำนวนเรย์โนลด์และการดำเนินการนอกการออกแบบ
• ความกังวลเรื่องความเหนื่อยล้า: การโหลดแบบสุ่มทำให้เกิดความล้าของส่วนประกอบ

5. แรงไหลที่ไม่เสถียร

คอกหมุน

• การแยกการไหลเฉพาะที่หมุนรอบวงแหวน
• ความถี่ซับซิงโครนัส (0.2-0.8× ความเร็วโรเตอร์)
• ก่อให้เกิดแรงสั่นสะเทือนรุนแรง
• มักเกิดขึ้นที่อัตราการไหลต่ำในคอมเพรสเซอร์

การกระชาก

• การแกว่งของการไหลทั่วทั้งระบบ (การไหลไปข้างหน้าและย้อนกลับ)
• ความถี่ต่ำมาก (0.5-10 เฮิรตซ์)
• แอมพลิจูดแรงสูงมาก
• สามารถทำลายคอมเพรสเซอร์ได้หากเกิดการหยุดชะงัก

แรงสั่นสะเทือนจากแหล่งกำเนิดอากาศพลศาสตร์

ความถี่ในการส่งผ่านใบมีด (BPF)

• องค์ประกอบการสั่นสะเทือนทางอากาศพลศาสตร์ที่โดดเด่น
• แอมพลิจูดจะแตกต่างกันไปตามจุดปฏิบัติการ
• สูงกว่าในสภาวะนอกการออกแบบ
• สามารถกระตุ้นการสั่นพ้องของโครงสร้างได้

การเต้นของชีพจรความถี่ต่ำ

• จากการหมุนเวียน การหยุดนิ่ง หรือไฟกระชาก
• แอมพลิจูดที่รุนแรงบ่อยครั้ง (อาจเกิน 1 เท่าของการสั่นสะเทือน)
• ระบุการทำงานที่ไกลจากจุดออกแบบ
• ต้องมีการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงาน

การสั่นสะเทือนบรอดแบนด์

• จากความปั่นป่วนและเสียงไหล
• ยกระดับในบริเวณที่มีความเร็วสูง
• เพิ่มขึ้นตามอัตราการไหลและความรุนแรงของการปั่นป่วน
• น่ากังวลน้อยกว่าองค์ประกอบโทนเสียงแต่บ่งบอกถึงคุณภาพการไหล

การเชื่อมต่อกับเอฟเฟกต์เชิงกล

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอากาศพลศาสตร์และกลไก

• แรงอากาศพลศาสตร์เบี่ยงเบนโรเตอร์
• การเบี่ยงเบนเปลี่ยนระยะห่าง ส่งผลต่อแรงทางอากาศพลศาสตร์
• สามารถสร้างความไม่เสถียรที่เชื่อมโยงกันได้
• ตัวอย่าง: แรงอากาศพลศาสตร์ในซีลมีส่วนทำให้โรเตอร์ไม่เสถียร

การหน่วงอากาศพลศาสตร์

• ความต้านทานอากาศช่วยลดการสั่นสะเทือนของโครงสร้าง
• ผลเชิงบวกโดยทั่วไป (ทำให้คงตัว)
• แต่สามารถเป็นลบ (ไม่เสถียร) ในสภาวะการไหลบางประเภทได้
• สิ่งสำคัญใน ไดนามิกของโรเตอร์ ของเครื่องจักรเทอร์โบ

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

การลดแรง

• ปรับมุมและระยะห่างของใบมีดให้เหมาะสม
• ใช้เครื่องกระจายกลิ่นหรือช่องระบายอากาศเพื่อลดการเต้นของชีพจร
• ออกแบบให้มีช่วงการทำงานที่กว้างและเสถียร
• พิจารณาจำนวนใบมีดเพื่อหลีกเลี่ยงเสียงสะท้อน

การออกแบบโครงสร้าง

• ตลับลูกปืนที่มีขนาดรับน้ำหนักตามหลักอากาศพลศาสตร์และน้ำหนักเชิงกล
• ความแข็งของเพลาเพียงพอต่อการโก่งตัวภายใต้แรงอากาศพลศาสตร์
• ความถี่ธรรมชาติของใบมีดแยกจากแหล่งกระตุ้น
• ตัวเรือนและโครงสร้างได้รับการออกแบบเพื่อรองรับภาระแรงดันแบบพัลส์

กลยุทธ์การดำเนินงาน

จุดปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุด

• ดำเนินการใกล้จุดออกแบบเพื่อให้แรงอากาศพลศาสตร์น้อยที่สุด
• หลีกเลี่ยงการไหลต่ำมาก (หมุนเวียน, หยุดชะงัก)
• หลีกเลี่ยงการไหลที่สูงมาก (ความเร็วสูง ความปั่นป่วน)
• ใช้ความเร็วแปรผันเพื่อรักษาจุดที่เหมาะสมที่สุด

หลีกเลี่ยงความไม่มั่นคง

• อยู่ทางขวาของสายกระชากในคอมเพรสเซอร์
• ดำเนินการควบคุมป้องกันไฟกระชาก
• มอนิเตอร์สำหรับการเริ่มต้นการหยุดนิ่ง
• การป้องกันการไหลขั้นต่ำสำหรับพัดลมและคอมเพรสเซอร์

แรงทางอากาศพลศาสตร์เป็นพื้นฐานสำคัญต่อการทำงานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ลำเลียงอากาศและก๊าซ การทำความเข้าใจว่าแรงเหล่านี้แปรผันตามสภาพการทำงานอย่างไร การรับรู้ลักษณะการสั่นสะเทือน และการออกแบบ/การใช้งานอุปกรณ์เพื่อลดแรงทางอากาศพลศาสตร์ที่ไม่คงที่ผ่านการทำงานใกล้จุดออกแบบ จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของพัดลม โบลเวอร์ คอมเพรสเซอร์ และกังหันในงานอุตสาหกรรม.

---

← กลับสู่ดัชนีหลัก