Rotor Dinamiklerinde Jiroskopik Etki Nedir? • Kırıcılar, fanlar, öğütücüler, biçerdöverlerdeki burgular, şaftlar, santrifüjler, türbinler ve diğer birçok rotorun dinamik dengelenmesi için taşınabilir dengeleyici, titreşim analizörü "Balanset" Rotor Dinamiklerinde Jiroskopik Etki Nedir? • Kırıcılar, fanlar, öğütücüler, biçerdöverlerdeki burgular, şaftlar, santrifüjler, türbinler ve diğer birçok rotorun dinamik dengelenmesi için taşınabilir dengeleyici, titreşim analizörü "Balanset"

Rotor Dinamiğinde Jiroskopik Etki Nedir?

admin tarafından tarihinde yayınlandı

Rotor Dinamiklerinde Jiroskopik Etkinin Anlaşılması

Tanım: Jiroskopik Etki Nedir?

Bu jiroskopik etki dönen bir cismin fiziksel bir olgusudur rotor dönme eksenindeki değişikliklere karşı koyar ve dönüş eksenine dik bir eksen etrafında açısal harekete maruz kaldığında momentler (torklar) üretir. rotor dinamikleri, Jiroskopik etkiler, dönen bir şaftın yanal olarak eğilmesi veya titreşmesi sonucu rotorun açısal momentum vektörünün yön değiştirmesine neden olan iç momentlerdir.

Bu jiroskopik momentler, dönen makinelerin dinamik davranışını önemli ölçüde etkileyerek, doğal frekanslar, kritik hızlar, mod şekilleri, ve kararlılık özellikleri. Bir rotor ne kadar hızlı dönerse ve kutupsal atalet momenti ne kadar büyükse, jiroskopik etkiler o kadar önemli hale gelir.

Fiziksel Temel: Açısal Momentum

Açısal Momentumun Korunumu

Dönen bir rotor açısal momentuma sahiptir (L = I × ω, burada I kutup atalet momenti ve ω açısal hızdır). Temel fiziğe göre, harici bir tork tarafından etkilenmediği sürece açısal momentum korunur. Rotorun dönüş ekseni yön değiştirmeye zorlandığında (yanal titreşim veya bükülme sırasında olduğu gibi), açısal momentumun korunumu ilkesi, bir jiroskopik momentin dirençle üretilmesini gerektirir.

Sağ El Kuralı

Jiroskopik momentin yönü sağ el kuralı kullanılarak belirlenebilir:

  • Başparmağınızı açısal momentumun (dönme ekseni) yönüne doğrultun
  • Parmaklarınızı uygulanan açısal hız yönünde kıvırın (eksen nasıl değişiyor)
  • Jiroskopik moment her ikisine de dik olarak etki eder ve değişime direnç gösterir

Rotor Dinamikleri Üzerindeki Etkiler

1. Doğal Frekans Bölme

Rotor dinamiğindeki en önemli etki, doğal frekansların ileri ve geri girdap modlarına ayrılmasıdır:

İleri Girdap Modları

  • Mil yörüngesi, mil dönüşüyle aynı yönde döner
  • Jiroskopik momentler ek sertlik (jiroskopik sertleşme) görevi görür
  • Doğal frekanslar dönme hızıyla artar
  • Daha kararlı, daha yüksek kritik hızlar

Geriye Dönük Girdap Modları

  • Mil yörüngesi, mil dönüşünün tersine döner
  • Jiroskopik momentler etkili sertliği azaltır (jiroskopik yumuşama)
  • Doğal frekanslar dönme hızıyla azalır
  • Daha az kararlı, daha düşük kritik hızlar

2. Kritik Hız Değişikliği

Jiroskopik etkiler rotor karakteristiklerine bağlı olarak kritik hızların değişmesine neden olur:

  • Jiroskopik Etkiler Olmadan: Kritik hız sabit olacaktır (sadece sertlik ve kütle tarafından belirlenir)
  • Jiroskopik Etkilerle: İleri kritik hızlar hızla artar; geri kritik hızlar azalır
  • Tasarım Etkisi: Yüksek hızlı rotorlar bazen jiroskopik sertleşme nedeniyle dönmeyen kritik hızlarının üzerinde çalışabilirler.

3. Mod Şekil Değişiklikleri

Jiroskopik kuplaj titreşim modu şekillerini etkiler:

  • İleri ve geri girdapların farklı sapma desenleri vardır
  • Çeviri ve dönme hareketi arasındaki bağlantı
  • Dönmeyen sistemlere göre daha karmaşık mod şekilleri

Jiroskopik Etki Büyüklüğünü Etkileyen Faktörler

Rotor Özellikleri

  • Kutupsal Eylemsizlik Momenti (Ip): Daha büyük disk benzeri kütleler daha güçlü jiroskopik etkiler yaratır
  • Diyametral Eylemsizlik Momenti (Id): Ip/Id oranı jiroskopik önemi gösterir
  • Disk Konumu: Orta açıklıktaki diskler maksimum jiroskopik bağlantı oluşturur
  • Disk Sayısı: Çoklu disk bileşik jiroskopik etkiler

Çalışma Hızı

  • Dönme hızına orantılı jiroskopik momentler
  • Düşük hızlarda etkileri önemsizdir
  • Yüksek hızlarda (tipik makineler için >10.000 RPM) baskın hale gelin
  • Türbinler, kompresörler ve yüksek hızlı miller için kritik

Rotor Geometrisi

  • Disk Tipi Rotorlar: Geniş, ince diskler (türbin çarkları, kompresör pervaneleri) yüksek Ip değerine sahiptir
  • İnce Şaftlar: Uzun şaft bağlantı diskleri jiroskopik bağlantıyı güçlendirir
  • Tambur Tipi Rotorlar: Silindirik rotorlar daha düşük Ip/Id oranına ve daha az jiroskopik etkiye sahiptir

Pratik Sonuçlar

Tasarım Hususları

  • Kritik Hız Analizi: Doğru tahminler için jiroskopik etkilerin dahil edilmesi gerekir
  • Campbell Diyagramları: Hızla farklılaşan ileri ve geri girdap eğrilerini göster
  • Rulman Seçimi: İleriye doğru dönüşü öncelikli olarak desteklemek için asimetrik sertliği göz önünde bulundurun
  • Çalışma Hız Aralığı: Jiroskopik sertleştirme, dönmeyen kritik hızın üzerinde çalışmaya izin verebilir

Dengeleme Sonuçları

  • Jiroskopik bağlantı şunları etkiler: etki katsayıları
  • Yanıt deneme ağırlıkları hıza göre değişir
  • Modal dengeleme esnek rotorların jiroskopik mod bölünmesini hesaba katması gerekir
  • Düzeltme düzlemi etkinliği, jiroskopik kuplajdan etkilenen mod şekline bağlıdır

Titreşim Analizi

  • İleri ve geri dönüşler farklı titreşim imzaları üretir
  • Yörünge analizi presesyon yönünü (ileri veya geri) ortaya çıkarır
  • Tam dolu spektrum analiz hem ileri hem de geri bileşenleri gösterebilir

Jiroskopik Etki Örnekleri

Uçak Türbin Motorları

  • Yüksek hızlı kompresör ve türbin diskleri (20.000-40.000 RPM)
  • Güçlü jiroskopik anlar uçak manevralarına direnç gösterir
  • Jiroskopik etkiler olmadan tahmin edilenden önemli ölçüde daha yüksek kritik hızlar
  • İleri girdap modları baskın

Güç Üretim Türbinleri

  • 3000-3600 RPM'de büyük türbin çarkları
  • Jiroskopik momentler, geçişler sırasında rotor tepkisini etkiler
  • Sismik analiz ve temel tasarımında dikkate alınmalıdır

Takım Tezgahı Milleri

  • Aynalı veya taşlama tekerlekli yüksek hızlı miller (10.000-40.000 RPM)
  • Jiroskopik sertleştirme, hesaplanan kritik hızların üzerinde çalışmaya olanak tanır
  • Kesme kuvvetlerini ve makine stabilitesini etkiler

Matematiksel Açıklama

Jiroskopik moment (Mg) matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:

  • Mg = Ip × ω × Ω
  • Burada Ip = kutupsal eylemsizlik momenti
  • ω = dönme hızı (rad/s)
  • Ω = şaft bükülmesi/presesyonunun açısal hızı (rad/s)

Bu moment, dönen sistemlerin hareket denklemlerinde, dik yönlerdeki yanal yer değiştirmeler arasındaki bağlantı terimleri olarak ortaya çıkar ve dönmeyen yapılara kıyasla sistemin dinamik davranışını temelden değiştirir.

İleri Konular

Jiroskopik Sertleştirme

Yüksek hızlarda jiroskopik etkiler şunlara neden olabilir:

  • Rotoru yanal sapmaya karşı önemli ölçüde sertleştirin
  • İleri kritik hızları 50-100% veya daha fazla artırın
  • Dönmeyen koşullarda kritik hızların üzerinde çalışmaya izin verin
  • İçin gerekli esnek rotor operasyon

Çoklu Rotorlu Sistemlerde Jiroskopik Bağlantı

Çok rotorlu sistemlerde:

  • Her rotordan gelen jiroskopik momentler etkileşime girer
  • Karmaşık bağlı modlar gelişebilir
  • Kritik hızların dağılımı daha karmaşık hale geliyor
  • Gelişmiş çok gövdeli dinamik analiz gerektirir

Jiroskopik etkilerin anlaşılması, yüksek hızlı dönen makinelerin doğru analizi için olmazsa olmazdır. Bu etkiler, rotorların sabit yapılara kıyasla nasıl davrandığını temelden değiştirir ve yüksek hızlı ekipmanların ciddi rotor dinamik analizlerinde, kritik hız tahminlerinde veya titreşim sorun gidermelerinde mutlaka dikkate alınmalıdır.

← Ana Dizin'e Geri Dön

Kategoriler: SözlükRotor Dengeleme
WhatsApp