Hiện tượng xoáy dầu trong ổ trục là gì?

Hiện tượng xoáy dầu là một dạng dao động tự kích thích trong các ổ trục (ổ trượt) có màng dầu, gây ra bởi lực đẩy của lớp dầu lên trục theo quỹ đạo tiền xoay. Hiện tượng này xảy ra ở tốc độ xấp xỉ 0,42–0,48 lần tốc độ trục (thường được trích dẫn là ~0,43 lần). Biên độ của hiện tượng xoáy dầu tăng theo tốc độ và có thể trở nên không ổn định nếu không được khắc phục.

Dầu đánh bông là gì và nó khác với dầu xoáy như thế nào?

Hiện tượng xoáy dầu xảy ra khi tần số xoáy dầu trùng với tần số tự nhiên đầu tiên của rôto (tốc độ tới hạn đầu tiên). Tại điểm này, xoáy dầu "khóa" vào tần số tự nhiên và không tăng thêm khi tốc độ tăng. Xoáy dầu là một tình trạng mất ổn định nghiêm trọng với biên độ có thể gây hư hại.

Làm thế nào để phân biệt xoáy dầu với các rung động dưới mức đồng bộ khác?

Xoáy dầu được xác định bởi: (1) tần số ở ~0,42–0,48× tốc độ trục, (2) quỹ đạo tiền chuyển thuận, (3) tần số theo tốc độ trục tỷ lệ thuận, (4) biên độ thường tăng theo tốc độ. Các nguồn dưới đồng bộ khác như ma sát hoặc các bộ phận lỏng lẻo thường xảy ra ở các sóng hài phụ chính xác (1/2×, 1/3×) và có thể thể hiện tiền chuyển ngược.

Nguyên nhân nào gây ra hiện tượng xoáy dầu?

Sự xuất hiện của hiện tượng xoáy dầu phụ thuộc vào: (1) tốc độ trục vượt quá ngưỡng ổn định, (2) tải trọng ổ trục nhẹ (các ổ trục chịu tải nhẹ dễ bị hơn), (3) độ nhớt dầu thấp (do nhiệt độ cao hoặc loại dầu không phù hợp), (4) khe hở ổ trục quá lớn và (5) sự lệch trục hoặc mất cân bằng ảnh hưởng đến sự phân bố tải trọng ổ trục.

Làm thế nào để ngăn ngừa hoặc khắc phục hiện tượng xoáy dầu và dầu bắn tung tóe?

Các giải pháp bao gồm: (1) tăng tải trọng ổ trục hoặc giảm khe hở, (2) sử dụng thiết kế ổ trục chống xoáy (đệm nghiêng, đập áp suất, lỗ hình quả chanh), (3) thay đổi độ nhớt của dầu (cấp độ hoặc kiểm soát nhiệt độ), (4) giảm tốc độ hoạt động xuống dưới ngưỡng mất ổn định, (5) cải thiện sự căn chỉnh và cân bằng để ổn định mô hình tải trọng ổ trục.

Công cụ kỹ thuật miễn phí

Tần suất lỗi ổ trục

Tính toán dải tần số xoáy dầu, chỉ báo oil whip, tần số trục và đặc tính rung động dưới đồng bộ cho ổ trục trượt/ổ trục bạc.

Dầu xoáy Oil whip Không đồng bộ

Kết quả

Dải tần số xoáy dầu

—

Xoáy dầu điển hình (ở tỷ lệ đã chọn)

—

Tần số trục (1×)

—

2 × Trục (kiểm tra độ lệch)

—

Tóm tắt tần suất chính

Tần số	Hz	CPM	Chỉ báo

⚠️ Oil whip: Nếu tốc độ vận hành vượt quá khoảng 2× tốc độ tới hạn bậc một, hiện tượng xoáy dầu có thể khóa vào tần số tự nhiên của rôto, tạo ra oil whip - một trạng thái mất ổn định nghiêm trọng. Cần theo dõi chặt chẽ các thành phần dưới đồng bộ.

Dầu xoáy

Xoáy dầu là một dạng rung động tự kích trong ổ trục trượt màng dầu. Nêm màng dầu tạo ra lực làm trục chuyển động theo quỹ đạo tiến động thuận ở tần số thấp hơn tốc độ trục:

Tỷ lệ xoáy điển hình là khoảng 0,43, nhưng dao động từ 0,42 đến 0,48 tùy thuộc vào hình dạng ổ trục, tải trọng, độ nhớt của dầu và khe hở.

Oil whip

Hiện tượng rung lắc dầu xảy ra khi tần số xoáy dầu trùng với tốc độ tới hạn uốn cong đầu tiên của rôto. Tại thời điểm này, dao động dưới đồng bộ "khóa" vào tốc độ tới hạn và không còn theo sát tốc độ trục nữa:

Oil whip là một trạng thái có khả năng phá hủy và cần được xử lý ngay lập tức.

Tần số trục

Các chỉ báo rung động chính

Tần số	Mẫu	Chỉ định
0,42–0,48× trục	Chuyển động tiến về phía trước, dưới đồng bộ	Xoáy dầu - bắt đầu mất ổn định ổ trục
Đồng bộ phụ bị khóa	Tần số cố định bất kể tốc độ	Oil whip - khóa vào tốc độ tới hạn bậc một
1× tần số trục	Đồng bộ	Phản ứng mất cân bằng bình thường
2× tần số trục	sóng hài bậc hai	Sự lệch trục, lỏng lẻo hoặc phản ứng phi tuyến tính

Ví dụ — Tuabin hơi nước ở tốc độ 3000 vòng/phút

Được cho: Tốc độ trục = 3000 vòng/phút, tỷ lệ xoáy = 0,43

Tần số trục = 3000 / 60 = 50,0 Hz

Dải xoáy dầu = 0,42×50 đến 0,48×50 = 21,0 – 24,0 Hz

Xoáy điển hình = 0,43 × 50 = 21,5 Hz (1.290 CPM)

2× trục = 100,0 Hz

Mẹo chẩn đoán: Hiện tượng xoáy dầu (oil whirl) theo sát tốc độ trục (tần số thay đổi tỷ lệ thuận). Hiện tượng giật dầu (oil whip) KHÔNG theo sát tốc độ — nó luôn giữ ở tốc độ tới hạn. Đây là cách chính để phân biệt giữa hai trạng thái này trong quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc.