Rotor Kararsızlığını Anlamak
Tanım: Rotor Kararsızlığı Nedir?
Rotor kararsızlığı döner makinelerde bir durumdur kendi kendini uyaran titreşim sınırsız bir şekilde gelişir ve büyür (sadece doğrusal olmayan etkiler veya sistem arızasıyla sınırlıdır). Titreşimden farklı olarak dengesizlik veya yanlış hizalama, Dış kuvvetlere tepki olarak oluşan zorlanmış titreşimler olan rotor kararsızlığı, şaftın sabit dönme hareketinden sürekli olarak enerjinin çıkarılıp titreşim hareketine beslendiği, kendi kendini sürdüren bir salınımdır.
Rotor dengesizliği, havacılıktaki en tehlikeli koşullardan biridir. rotor dinamikleri çünkü aniden ortaya çıkabilir, yıkıcı genliklere hızla büyüyebilir ve düzeltilemez dengeleme veya hizalama. Altta yatan istikrarsızlaştırıcı mekanizmanın derhal kapatılmasını ve düzeltilmesini gerektirir.
Temel Fark: Zorlamalı ve Kendiliğinden Uyarılan Titreşim
Zorlanmış Titreşim (Kararlı)
En yaygın makine titreşimleri şunlardır:
- Dış kuvvet (dengesizlik, yanlış hizalama) titreşimi tetikler
- Titreşim genliği zorlama büyüklüğüne orantılıdır
- Frekans, zorlama frekansına (1X, 2X, vb.) karşılık gelir.
- Kuvvetin kaldırılması titreşimi ortadan kaldırır
- Sistem kararlıdır; titreşim sınırsız büyümez
Kendiliğinden Uyarılan Titreşim (Kararsız)
Rotor dengesizliği kendi kendini uyaran titreşime neden olur:
- Enerji, dış kuvvetlerden değil, dönüşün kendisinden elde edilir
- Eşik hızı aşıldığında genlik üstel olarak artar
- Frekans genellikle bir veya daha fazla doğal frekans (genellikle eş zamanlı olmayan)
- Dengesizlik ortadan kalksa bile devam eder ve büyür
- Sistem kararsızdır; yalnızca kapatma veya düzeltici eylem onu durdurabilir
Rotor Kararsızlığının Yaygın Türleri
1. Yağ Girdabı
Petrol girdabı Akışkan filmli yatak sistemlerinde en sık görülen kararsızlık nedir:
- Mekanizma: Yataktaki yağ kama şaft üzerinde teğetsel kuvvet oluşturur
- Sıklık: Tipik olarak 0,42-0,48x çalışma hızı (eşzamansız)
- Eşik: Hız, ilk kritik hızın yaklaşık iki katını aştığında meydana gelir
- Belirti: Hızla artan yüksek genlikli, senkron altı titreşim
- Çözüm: Yatak tasarımı değişiklikleri, ön yükleme veya ofset yapılandırmaları
2. Yağ Kırbacı (Şiddetli Kararsızlık)
Yağ kırbacı, yağ girdabının şiddetli bir biçimidir:
- Mekanizma: Petrol girdabı doğal bir frekansa kilitleniyor
- Sıklık: Hız artışlarından bağımsız olarak ilk doğal frekansta kilitlenir
- Eşik: İlk kritik hızın 2 katında meydana gelir
- Belirti: Hız değişikliklerine rağmen çok yüksek genlik, sabit frekans
- Tehlike: Dakikalar içinde felaket düzeyinde yatak ve şaft hasarına neden olabilir
3. Buhar Girdabı
Labirent contalı buhar türbinlerinde görülür:
- Mekanizma: Conta boşluklarındaki aerodinamik çapraz bağlantı kuvvetleri
- Sıklık: Eşzamanlı olmayan, doğal frekansa yakın
- Koşullar: Contalar arasında yüksek basınç farkları
- Çözüm: Girdap frenleri, girdap önleyici cihazlar, conta tasarımı değişiklikleri
4. Şaft Kırbacı
Çeşitli kendiliğinden uyarılan dengesizliklerin genel adı:
- Mil malzemesindeki iç sönümlemeden kaynaklanabilir
- Fok balıklarından veya sürtünmelerden kuru sürtünme kırbacı
- Aerodinamik veya hidrodinamik çapraz bağlantı kuvvetleri
Özellikler ve Belirtiler
Titreşim İmzası
Rotor dengesizliği belirgin titreşim desenleri üretir:
- Alt-Senkron Frekans: Titreşim frekansı çalışma hızının 1 katından az (genellikle 0,4-0,5 katı)
- Hız Bağımsızlığı: Kararsızlık bir kez kilitlendiğinde, hız değişse bile frekans sabit kalır
- Hızlı Büyüme: Eşik hızı aşıldığında genlik üstel olarak artar
- Yüksek Genlik: Dengesizlik titreşiminin genliğinin 2-10 katına ulaşabilir
- İleri Presesyon: Mil yörüngesi, mil dönüşüyle aynı yönde döner
Başlangıç Davranışı
- Kararsızlığın genellikle bir eşik hızı vardır
- Eşik değerinin altında: sistem kararlıdır, yalnızca zorunlu titreşim mevcuttur
- Eşikte: küçük bir rahatsızlık başlangıcı tetikler
- Eşiğin üstünde: istikrarsızlık hızla gelişiyor
- Başlangıçta aralıklı olabilir, daha sonra sürekli hale gelebilir
Tanısal Tanımlama
Temel Tanı Göstergeleri
Kararsızlığı diğer titreşim kaynaklarından ayırın:
| Özellik | Dengesizlik (Zorlama) | Kararsızlık (Kendiliğinden Uyarılma) |
|---|---|---|
| Sıklık | 1× koşu hızı | Eşzamanlı altı (genellikle ~0,45×) |
| Genlik ve Hız | Hızla düzgün bir şekilde artar² | Eşiğin üzerinde ani başlangıç |
| Dengelemeye Yanıt | Titreşim azaltıldı | Hiçbir gelişme yok |
| Frekans ve Hız | Hız içeren parçalar (sabit sıra) | Sabit frekans (sıra değişir) |
| Kapatma Davranışı | Hızla azalır | Hız düşüşlerinden sonra kısa bir süre devam edebilir |
Kararsızlığı Onaylamak
- Rol yapmak sipariş analizi—istikrarsızlık, sabit frekans, değişen düzen olarak kendini gösterir
- Şelale arsası frekansın hızla takip edilmediğini gösteriyor
- Dengelemenin alt senkron bileşen üzerinde hiçbir etkisi yoktur
- Yörünge analizi doğal frekansta ileri doğru presesyon gösterir
Önleme ve Azaltma
Tasarım Hususları
- Yeterli Sönümleme: Yeterli tasarımlı yatak sistemleri sönümleme istikrarsızlığı önlemek için
- Rulman Seçimi: İyi sönümleme sağlayan yatak tiplerini ve yapılandırmalarını seçin (eğimli yataklar, önceden yüklenmiş yataklar)
- Sertlik Optimizasyonu: Uygun şaft ve yatak sertlik oranları
- Çalışma Hız Aralığı: Kararsızlık eşiğinin altındaki hızlarda çalışacak şekilde tasarlandı
Rulman Tasarım Çözümleri
- Eğimli Yataklar: Yüksek hızlı uygulamalar için doğal olarak kararlı rulman tipi
- Basınç Barajı Yatakları: Etkili sönümlemeyi artırmak için değiştirilmiş geometri
- Rulman Ön Yükü: Sertliği ve sönümlemeyi artırır, eşik hızını yükseltir
- Sıkıştırma Film Damperleri: Yatakları çevreleyen harici sönümleme cihazları
Operasyonel Çözümler
- Hız Sınırlaması: Maksimum hızı eşik değerinin altında sınırlayın
- Yük Artışı: Daha yüksek yatak yükleri stabilite marjlarını iyileştirebilir
- Sıcaklık Kontrolü: Rulman yağı sıcaklığı viskoziteyi ve sönümlemeyi etkiler
- Sürekli İzleme: Erken tespit, hasar meydana gelmeden önce kapatmaya olanak tanır
Acil Müdahale
Çalışma sırasında rotor kararsızlığı tespit edilirse:
- Acil Eylem: Hızı azaltın veya hemen kapatın
- Dengelemeye çalışmayın: Dengeleme, istikrarsızlığı düzeltmez ve zaman kaybına neden olur
- Belge Koşulları: Başlangıçta rekor hız, frekans, genlik ilerlemesi
- Kök Nedeni Araştırın: Hangi kararsızlık mekanizmasının mevcut olduğunu belirleyin
- Düzeltmeyi Uygula: Gerektiğinde yatakları, contaları veya çalışma koşullarını değiştirin
- Düzeltmeyi Doğrula: Hizmete geri dönmeden önce yakın takiple dikkatlice test edin
Kararlılık Analizi
Mühendisler, istikrar analizi yoluyla istikrarsızlığı öngörür ve önler:
- Rotor-yatak sisteminin özdeğerlerini hesaplayın
- Özdeğerin gerçek kısmı kararlılığı gösterir (negatif = kararlı, pozitif = kararsız)
- Stabilitenin değiştiği eşik hızlarını belirleyin
- Yeterli stabilite marjlarını sağlamak için tasarım değişiklikleri
- Genellikle özel rotor dinamiği yazılımı gerektirir
Rotor dengesizliği, dengesizlik veya hizalama hatasından daha az yaygın olsa da, dönen makinelerdeki en ciddi titreşim sorunlarından biridir. Mekanizmalarını anlamak, belirtilerini tanımak ve uygun düzeltici önlemleri bilmek, yüksek hızlı dönen ekipmanlarla çalışan mühendisler ve teknisyenler için temel becerilerdir.
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 