Khoảng cách ổ trục trong động lực học rôto là gì? • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác Khoảng cách ổ trục trong động lực học rôto là gì? • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều rôto khác

Khoảng cách ổ trục trong động lực học rôto là gì?

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về khoảng cách ổ trục trong động lực học rôto

Định nghĩa: Khoảng cách chịu lực là gì?

Khoảng cách chịu lực (còn gọi là khoảng cách ổ trục hoặc nhịp hỗ trợ) là khoảng cách từ tâm đến tâm giữa hai ổ trục hỗ trợ chính của một cánh quạt. Tham số hình học này là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong động lực học rôto bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng uốn của trục, từ đó quyết định tốc độ tới hạn, độ lệch tối đa, tải trọng chịu lực và hành vi động lực học tổng thể của rôto.

Với một đường kính và vật liệu trục nhất định, việc tăng khoảng cách ổ trục sẽ làm giảm độ cứng (trục trở nên linh hoạt hơn) và giảm tốc độ tới hạn, trong khi việc giảm khoảng cách sẽ làm tăng độ cứng và tăng tốc độ tới hạn. Mối quan hệ này khiến khoảng cách ổ trục trở thành một thông số thiết kế quan trọng trong máy móc quay.

Tác động đến độ cứng của rotor

Mối quan hệ cơ học dầm

Trục giữa các ổ trục hoạt động như một thanh dầm và độ cứng của nó tuân theo phương trình dầm cơ bản:

  • Độ lệch ∝ L³ / (E × I)
  • Trong đó L = nhịp chịu lực (chiều dài)
  • E = mô đun đàn hồi của vật liệu
  • I = mômen quán tính của trục (tỷ lệ thuận với đường kính⁴)
  • Nhận định quan trọng: Độ lệch (và do đó là độ linh hoạt) tăng theo lập phương của nhịp

Ý nghĩa thực tế

  • Nhân đôi nhịp chịu lực làm tăng độ võng lên 8 lần (2³ = 8)
  • Giảm nhịp đi 25% sẽ giảm độ võng đi khoảng 58%
  • Những thay đổi nhỏ về vị trí ổ trục có thể có tác động lớn đến độ cứng
  • Khoảng cách có ảnh hưởng lớn hơn đường kính trục đối với rôto dài

Tác động đến tốc độ quan trọng

Mối quan hệ cơ bản

Đối với một rôto đơn giản (trục đồng nhất, khối lượng tập trung ở tâm), đầu tiên tần số tự nhiên là xấp xỉ:

  • f ∝ √(k/m) trong đó k = độ cứng của trục, m = khối lượng rôto
  • Vì độ cứng ∝ 1/L³, nên f ∝ 1/L^(3/2)
  • Quy tắc thực tế: Tốc độ tới hạn đầu tiên tỷ lệ nghịch với khoảng cách ổ trục theo lũy thừa 1,5

Ý nghĩa thiết kế

  • Khoảng cách ngắn hơn: Tốc độ tới hạn cao hơn, rôto cứng hơn, tốt hơn cho hoạt động tốc độ cao
  • Khoảng cách dài hơn: Tốc độ tới hạn thấp hơn, rôto linh hoạt hơn, có thể hoạt động như rôto linh hoạt
  • Tối ưu hóa: Sự cân bằng giữa khả năng tiếp cận (khoảng cách dài hơn tốt hơn) và độ cứng (khoảng cách ngắn hơn tốt hơn)

Ví dụ tính toán

Xét một rôto động cơ có tốc độ tới hạn đầu tiên là 3000 vòng/phút với khoảng cách ổ trục là 500 mm:

  • Nếu khoảng cách ổ trục tăng lên 600 mm (tăng 20%):
  • Tốc độ tới hạn giảm xuống còn 3000 / (600/500)^1.5 ≈ 2600 vòng/phút
  • Việc giảm 13% ở tốc độ tới hạn này có thể đưa nó tiến gần hơn đến tốc độ hoạt động

Những cân nhắc về thiết kế

Chọn khoảng cách ổ trục

Các kỹ sư phải cân bằng nhiều yếu tố khi định vị vòng bi:

Ràng buộc cơ học

  • Kích thước khung máy và vỏ máy
  • Vị trí các bộ phận của rôto (cánh quạt, khớp nối, v.v.)
  • Truy cập để bảo trì và lắp ráp
  • Yêu cầu về khớp nối và truyền động

Yêu cầu động lực học của rôto

  • Tách tốc độ tới hạn: Vị trí vòng bi để đặt tốc độ quan trọng ±20-30% so với tốc độ vận hành
  • Cứng nhắc so với linh hoạt: Khoảng cách ngắn hơn giúp rôto cứng hơn; khoảng cách dài hơn có thể yêu cầu hoạt động như rôto linh hoạt
  • Giới hạn độ lệch: Đảm bảo độ lệch tối đa không gây ra ma sát hoặc hư hỏng lớp niêm phong
  • Tải trọng chịu lực: Khoảng cách dài hơn làm giảm tải trọng ổ trục cho trọng lượng rôto nhất định

Sản xuất và lắp ráp

  • Khoảng cách dài hơn cung cấp khả năng tiếp cận tốt hơn để cân bằng và lắp ráp
  • Căn chỉnh vòng bi dễ dàng hơn với khoảng cách có thể nhìn thấy
  • Nhịp ngắn hơn nhỏ gọn hơn, cần ít vật liệu khung hơn

Tác động đến tải trọng chịu lực

Phân phối tải

Khoảng cách giữa các ổ trục ảnh hưởng đến cách trọng lượng và lực của rôto được phân bổ đến các ổ trục:

  • Khoảng cách dài hơn: Tải trọng ổ trục thấp hơn cho cùng trọng lượng rôto (cánh tay đòn dài hơn)
  • Khoảng cách ngắn hơn: Tải trọng chịu lực cao hơn nhưng phân bố đều hơn
  • Tải trọng nhô ra: Hiệu ứng của các thành phần nhô ra được khuếch đại với khoảng cách dài hơn

Tải trọng động từ sự mất cân bằng

  • Tải trọng chịu lực động từ mất cân bằng phụ thuộc vào độ lệch
  • Khoảng cách dài hơn cho phép độ võng lớn hơn, có thể giảm tải trọng chịu lực
  • Nhưng cũng làm tăng biên độ rung động
  • Sự cân bằng giữa tuổi thọ ổ trục và mức độ rung động

Mối quan hệ với đường kính trục

Khoảng cách ổ trục phải được xem xét cùng với đường kính trục:

Tỷ lệ nhịp/đường kính (L/D)

  • L/D < 5: Rất cứng, hành vi rotor cứng điển hình
  • 5 < L/D < 20: Độ linh hoạt vừa phải, hầu hết các máy móc công nghiệp
  • L/D > 20: Cần cân nhắc đến tính linh hoạt cao, rotor linh hoạt

Chiến lược tối ưu hóa

  • Khoảng cách cố định: Tăng đường kính để tăng tốc độ quan trọng
  • Đường kính cố định: Giảm nhịp để tăng tốc độ quan trọng
  • Tối ưu hóa kết hợp: Điều chỉnh cả hai để đáp ứng các yêu cầu về tốc độ và độ lệch quan trọng
  • Hạn chế thực tế: Các ràng buộc về không gian thường cố định một tham số

Nhiều cấu hình ổ trục

Hỗ trợ hai ổ trục tiêu chuẩn

  • Cấu hình phổ biến nhất
  • Một nhịp chịu lực xác định hệ thống
  • Phân tích và thiết kế đơn giản

Hệ thống đa ổ trục

Các rôto có nhiều hơn hai ổ trục có nhiều nhịp:

  • Ba vòng bi: Hai nhịp (ví dụ, động cơ có ổ trục trung tâm)
  • Bốn hoặc nhiều hơn: Nhiều nhịp, yêu cầu phân tích phức tạp
  • Khoảng cách hiệu quả: Đối với phân tích rung động, có thể cần xác định khoảng cách hiệu quả cho từng chế độ
  • Động lực học kết hợp: Các khoảng tương tác, ảnh hưởng đến hành vi tổng thể của hệ thống

Đo lường và Xác minh

Xác minh theo bản dựng

  • Đo khoảng cách chịu lực thực tế trong quá trình lắp đặt
  • Xác minh các thông số kỹ thuật thiết kế phù hợp (thường là dung sai ±5 mm)
  • Tài liệu kích thước xây dựng cho tính toán động lực học rôto
  • Kiểm tra sự căn chỉnh của đường tâm ổ trục

Tác động của các biến thể cài đặt

  • Lỗi vị trí ổ trục ảnh hưởng đến tốc độ quan trọng dự kiến
  • Sự không thẳng hàng tạo ra thêm tải trọng
  • Độ lún của nền móng có thể thay đổi khoảng cách hiệu quả theo thời gian
  • Sự tăng trưởng nhiệt có thể làm thay đổi khoảng cách hiệu quả ở nhiệt độ hoạt động

Sửa đổi và cải tiến

Khi nào cần sửa đổi khoảng cách ổ trục

Việc định vị lại ổ trục được xem xét khi:

  • Vận hành quá gần tốc độ tới hạn (di chuyển ổ trục để thay đổi tốc độ tới hạn)
  • Độ lệch trục quá mức gây ra sự cọ xát hoặc vấn đề về phớt
  • Chịu tải quá cao hoặc phân bố không đều
  • Chuyển đổi từ hoạt động của rôto cứng sang rôto mềm (hoặc ngược lại)

Những thách thức của việc sửa đổi nhịp

  • Những thay đổi về cấu trúc: Có thể yêu cầu sửa đổi khung hoặc vỏ
  • Tác động của sự căn chỉnh: Vị trí ổ trục thay đổi ảnh hưởng đến sự liên kết với thiết bị được truyền động
  • Trị giá: Chi phí sửa đổi đáng kể phải được chứng minh bằng lợi ích
  • Yêu cầu xác thực: Cần thử nghiệm để xác nhận cải tiến

Khoảng cách ổ trục là một thông số hình học cơ bản ảnh hưởng sâu sắc đến hành vi động lực học của rô-to. Việc lựa chọn đúng trong quá trình thiết kế và kiểm tra chính xác trong quá trình lắp đặt là rất quan trọng để đạt được khoảng cách tốc độ tới hạn mong muốn, mức độ rung động chấp nhận được và hoạt động đáng tin cậy lâu dài của máy móc quay.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp