Sert Rotoru Anlamak
A sert rotor bir rotor kendi dengesizlik kuvvetleri altında hizmet çalışma hızında önemli ölçüde bükülmeyen, esneyen veya şeklini değiştirmeyen. Dengeleme amacıyla bir rotor, birinci kritik hız — geleneksel olarak bunun –75'inden daha az — hızının oldukça altında çalıştığında rijit olarak değerlendirilir. Şekli sabit kaldığından, rijit rotor dengelemesi en basit ve en ekonomik rotor sınıfıdır; gündelik endüstriyel makinelerin büyük çoğunluğu bu kategoriye girer.
1. Tanım: Sert Rotor Nedir?
Rijit rotor davranışının belirleyici ilkesi şudur: dağıtım dengesizliğin rotor boyunca dağılımı, rotorun hızı değiştiğinde değişmez. Ağır noktalar yerli yerinde kalır. Bir dengeleme makinesi üzerinde düşük, uygun bir hızda elde edilen denge durumu, rotor daha sonra çok daha yüksek hizmet hızında çalıştırıldığında da geçerliliğini ve etkinliğini korur.
Bu kararlılık, rotorun birincisinden yeterince uzak kalmasından kaynaklanır. kritik hız. Bu hızın yaklaşık –75'inin altında, merkezkaç kuvveti neden olduğu sehim, kütlenin geometrik dışmerkezliğiyle karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeyde kalır; bu nedenle rotor, kendi ekseni etrafında dönen tek bir katı cisim gibi davranır. Kütle ekseni ile mil ekseni, devir sayısından bağımsız olarak birbirine göre sabit kalır.
Mühendislerin rijit rotor olarak değerlendirdiği gündelik makineler arasında elektrik motoru armatürleri, tek kademeli fanlar ve körükler, pompa çarkları, volantlar, kasnaklar, taşlama taşları ve disk tipi bileşenler yer alır. Bunlar için düşük hızda yapılan çift düzlem dengesi, makinenin çalışma koşullarındaki gerçek dengesizlik durumunu ortaya koyar.
2. Rijit ve Esnek Rotor
Rijit rotor ile esnek rotor arasındaki ayrım, dengeleme stratejisinin tamamını belirlediğinden rotor dengeleme alanındaki en önemli kavramlardan biridir.
Sert Rotor
- Çalışma hızı: genellikle ilk kritik hızının 'inin oldukça altında.
- Davranışlar: santrifüj kuvvetleri altında bükülmez veya esnememez. Dengesizlik özellikleri hızdan bağımsızdır.
- Dengeleme prosedürü: tek, uygun düşük bir hızda dengelenebilir. Standart bir iki düzlemli balans herhangi bir dengesizliği düzeltmek için yeterlidir; dinamik dengesizlikister statik, ister çift kuvvet (couple) isterse ikisinin kombinasyonu olsun. Rijit rotor dengeleme için yönetici standart şudur: ISO 21940-11 (bu standart, uzun süredir bilinen ISO 1940-1 standardının yerini almıştır).
Esnek Rotor
- Çalışma hızı: kritik hızlarından birine veya birkaçına yaklaşır, bunları geçer veya bu hızların çok üzerinde çalışır.
- Davranışlar: kritik bir hızdan geçerken bükülür ve esner. Dengesizlik kuvvetleri rotorun şeklini değiştirmesine (saptırmasına) neden olur; “ağır nokta”nın görünür konumu, rotor bükülmüş bir mod şekli.
- Dengeleme prosedürü: çok daha karmaşıktır. Şunları gerektirir: çoklu düzlem dengeleme (çoğunlukla ikiden fazla düzlem) gerektirir ve rotorun esnekliğini hesaba katmak için servis hızında veya buna yakın bir hızda gerçekleştirilmelidir. Özel modal teknikler gereklidir ve çalışma ISO 21940-12 standardına tabidir.
3. "Katı" Varsayımın Önemi
Bir rotorun katı (rijit) davrandığı varsayımı, endüstriyel balans makinelerinde pratik, ekonomik ve güvenli dengelemeyi mümkün kılan temel unsurdur. Bu makineler, güvenlik, daha düşük tahrik gücü ve mekanik sadelik açısından rotorları genellikle görece düşük hızlarda — birkaç yüz RPM — döndürür.
Bir rotor gerçek anlamda rijit ise, balans makinesinde 400 RPM'de ölçülen dengesizlik, sahada 3600 RPM'de titreşime yol açan dengesizliğin ta kendisidir. Düşük hızda yapılan düzeltme, yüksek hız sorununu da çözer. Rotor esnek olsaydı, bu düşük hızlı denge etkisiz kalırdı: rotor kritik hızına yaklaşırken eğilir ve servis hızında tamamen farklı bir dengesizlik durumu ortaya çıkardı — bazen durağanken iyi dengeli görünür, ancak çalışırken şiddetli titreşim üretirdi. Esnek bir rotoru rijit olarak yanlış değerlendirmek, “dengelenmiş” olduğu hâlde titreyen makinelerin klasik bir nedenidir.
4. Bir Rotor Ne Zaman Rijit Olarak Kabul Edilir?
Bir rotorun rijit olarak kabul edilmesi kararı, geometrisine ve çalışma hızına bağlıdır:
- Kısa, bodur rotorlar: uzunluklarına kıyasla büyük çaplı rotorlar — taşlama taşı, disk fren, tek kademeli pompa çarkı — neredeyse her zaman rijittir.
- Uzun, ince rotorlar: uzun ve ince rotorlar; örneğin bir tahrik mili veya çok kademeli kompresör rotoru, özellikle yüksek hızda çalıştıklarında esnek olma olasılıkları çok daha yüksektir.
Nihai belirleyici test, çalışma hızının birinci kritik hıza oranıdır. Bu oran düşükse rijit rotor dengeleme yaklaşımı uygundur ve başarılı olur; oran yüksekse esnek rotor yöntemlerine ihtiyaç duyulur. Her dengeleme kararının temelinde rotor dinamikleri ve her kritik hızın nerede konumlandığına dair bilgi yatmaktadır.
5. Rijit Bir Rotorun Sahada Dengelenmesi ve Doğrulanması
Birçok rijit rotor, balans makinesinden sökülerek monte edilmek yerine kendi yatakları içinde yerinde dengelenmesi en uygun yöntemdir. Bu, alan dengelemeolup rijit varsayımın kapsadığı fanlar, pompalar ve motorlar için tam anlamıyla uygundur. Şöyle bir taşınabilir iki kanallı analizör Denge-1a 1× genliği ölçer ve faz her yatakta, rotorun’un etki katsayıları bir deneme ağırlığı çalışmasından hesaplar ve bir ya da iki düzlem için düzeltme kütlelerini belirler. Rotor rijit olduğundan, bu tek düşük maliyetli düzeltme tüm hız aralığında geçerliliğini korur; ardından cihaz kalan dengesizlik seçilen ISO 21940-11 sınıfı içinde kaldığını doğrulayabilir. Bir denge sınıfını ve servis hızını izin verilen g·mm toleransına dönüştürmek için Kalan Dengesizlik Hesaplayıcı (ISO 21940-11) başlamadan önce.
