Durante o processo de desenvolvimento do produto, o departamento técnico de pesquisa e desenvolvimento descobriu que o rotor apresentava um fenômeno de vibração mais óbvio quando atingia 100.000 rotações. Este problema não afeta apenas a estabilidade do desempenho do produto, mas também pode representar uma ameaça à vida útil e à segurança do equipamento. A fim de analisar profundamente a causa raiz do problema e buscar soluções eficazes, organizamos ativamente esta reunião de discussão técnica para estudar e analisar as razões.
1. Análise de fatores de vibração do rotor
1.1 Desequilíbrio do próprio rotor
Durante o processo de fabricação do rotor, devido à distribuição irregular do material, erros de precisão de usinagem e outros motivos, seu centro de massa pode não coincidir com o centro de rotação. Ao girar em alta velocidade, esse desequilíbrio gerará força centrífuga, que causará vibração. Mesmo que a vibração não seja óbvia a baixa velocidade, à medida que a velocidade aumenta para 100.000 rotações, o pequeno desequilíbrio será amplificado, fazendo com que a vibração se intensifique.
1.2 Desempenho e instalação do rolamento
Seleção inadequada do tipo de rolamento: Diferentes tipos de rolamentos têm diferentes capacidades de carga, limites de velocidade e características de amortecimento. Se o rolamento selecionado não puder atender aos requisitos de operação de alta velocidade e alta precisão do rotor a 100.000 rotações, como rolamentos de esferas, poderá ocorrer vibração em altas velocidades devido ao atrito, aquecimento e desgaste entre a esfera e a pista.
Precisão de instalação do rolamento insuficiente: Se os desvios de coaxialidade e verticalidade do rolamento forem grandes durante a instalação, o rotor estará sujeito a forças radiais e axiais adicionais durante a rotação, causando vibração. Além disso, a pré-carga inadequada do rolamento também afetará sua estabilidade operacional. Pré-carga excessiva ou insuficiente pode causar problemas de vibração.
1.3 Rigidez e ressonância do sistema de eixo
Rigidez insuficiente do sistema de eixo: Fatores como material, diâmetro, comprimento do eixo e layout dos componentes conectados ao eixo afetarão a rigidez do sistema de eixo. Quando a rigidez do sistema de eixo é fraca, o eixo fica sujeito a flexão e deformação sob a força centrífuga gerada pela rotação em alta velocidade do rotor, que por sua vez causa vibração. Especialmente quando se aproxima da frequência natural do sistema de eixo, é provável que ocorra ressonância, fazendo com que a vibração aumente acentuadamente.
Problema de ressonância: O sistema do rotor possui sua própria frequência natural. Quando a velocidade do rotor estiver próxima ou igual à sua frequência natural, ocorrerá ressonância. Sob operação em alta velocidade de 100.000 rpm, mesmo pequenas excitações externas, como forças desequilibradas, distúrbios no fluxo de ar, etc., uma vez combinadas com a frequência natural do sistema de eixo, podem causar forte vibração ressonante.
1.4 Fatores ambientais
Mudanças de temperatura: Durante a operação do rotor em alta velocidade, a temperatura do sistema aumentará devido à geração de calor por atrito e outros motivos. Se os coeficientes de expansão térmica de componentes como o eixo e o rolamento forem diferentes, ou se as condições de dissipação de calor forem ruins, a folga de ajuste entre os componentes mudará, causando vibração. Além disso, as flutuações na temperatura ambiente também podem afetar o sistema do rotor. Por exemplo, em um ambiente de baixa temperatura, a viscosidade do óleo lubrificante aumenta, o que pode afetar o efeito de lubrificação do rolamento e causar vibração.
2. Planos de melhoria e meios técnicos
2.1 Otimização do equilíbrio dinâmico do rotor
Use equipamento de balanceamento dinâmico de alta precisão para realizar a correção do equilíbrio dinâmico no rotor. Primeiro, realize um teste preliminar de balanceamento dinâmico em baixa velocidade para medir o desequilíbrio do rotor e sua fase e, em seguida, reduza gradualmente o desequilíbrio adicionando ou removendo contrapesos em posições específicas no rotor. Depois de completar a correção preliminar, o rotor é elevado a uma alta velocidade de 100.000 rotações para um ajuste fino do equilíbrio dinâmico para garantir que o desequilíbrio do rotor seja controlado dentro de uma faixa muito pequena durante a operação em alta velocidade, reduzindo assim efetivamente a vibração causada pelo desequilíbrio.
2.2 Seleção de otimização de rolamento e instalação de precisão
Reavaliar a seleção de rolamentos: Combinado com a velocidade do rotor, carga, temperatura operacional e outras condições de trabalho, selecione tipos de rolamentos que sejam mais adequados para operação em alta velocidade, como rolamentos de esferas de cerâmica, que têm as vantagens de peso leve e alta dureza , baixo coeficiente de atrito e resistência a altas temperaturas. Eles podem fornecer melhor estabilidade e níveis mais baixos de vibração em alta velocidade de 100.000 rotações. Ao mesmo tempo, considere o uso de rolamentos com boas características de amortecimento para absorver e suprimir eficazmente a vibração.
Melhore a precisão da instalação do rolamento: Use tecnologia de instalação avançada e ferramentas de instalação de alta precisão para controlar estritamente os erros de coaxialidade e verticalidade durante a instalação do rolamento dentro de uma faixa muito pequena. Por exemplo, use um instrumento de medição de coaxialidade a laser para monitorar e ajustar o processo de instalação do rolamento em tempo real para garantir a precisão da correspondência entre o eixo e o rolamento. Em termos de pré-carga do rolamento, de acordo com o tipo e condições específicas de trabalho do rolamento, determine o valor de pré-carga apropriado por meio de cálculos e experimentos precisos e use um dispositivo de pré-carga especial para aplicar e ajustar a pré-carga para garantir a estabilidade do rolamento durante altas -operação de velocidade.
2.3 Reforçando a rigidez do sistema de eixo e evitando ressonância
Otimizando o projeto do sistema de eixo: Através da análise de elementos finitos e outros meios, a estrutura do eixo é otimizada e projetada, e a rigidez do sistema de eixo é melhorada aumentando o diâmetro do eixo, usando materiais de alta resistência ou alterando a seção transversal forma do eixo, de modo a reduzir a deformação por flexão do eixo durante a rotação em alta velocidade. Ao mesmo tempo, o layout dos componentes no eixo é razoavelmente ajustado para reduzir a estrutura cantilever, de modo que a força do sistema de eixo seja mais uniforme.
Ajustando e evitando a frequência de ressonância: Calcule com precisão a frequência natural do sistema de eixo e ajuste a frequência natural do sistema de eixo alterando os parâmetros estruturais do sistema de eixo, como comprimento, diâmetro, módulo de elasticidade do material, etc. , ou adicionar amortecedores, amortecedores e outros dispositivos ao sistema de eixo para mantê-lo afastado da velocidade de trabalho do rotor (100.000 rpm) para evitar a ocorrência de ressonância. Na fase de projeto do produto, a tecnologia de análise modal também pode ser usada para prever possíveis problemas de ressonância e otimizar o projeto antecipadamente.
2.4 Controle ambiental
Controle de temperatura e gerenciamento térmico: Projete um sistema de dissipação de calor razoável, como adicionar dissipadores de calor, usar resfriamento de ar forçado ou resfriamento líquido, para garantir a estabilidade de temperatura do sistema do rotor durante operação em alta velocidade. Calcule e compense com precisão a expansão térmica dos principais componentes, como eixos e rolamentos, como o uso de folgas de expansão térmica reservadas ou o uso de materiais com coeficientes de expansão térmica correspondentes, para garantir que a precisão da correspondência entre os componentes não seja afetada quando a temperatura muda. Ao mesmo tempo, durante a operação do equipamento, monitore as mudanças de temperatura em tempo real e ajuste a tempo a intensidade da dissipação de calor através do sistema de controle de temperatura para manter a estabilidade da temperatura do sistema.
3. Resumo
Os pesquisadores da Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. conduziram uma análise abrangente e aprofundada dos fatores que afetam a vibração do rotor e identificaram os principais fatores do desequilíbrio do próprio rotor, desempenho e instalação do rolamento, rigidez e ressonância do eixo, fatores ambientais e meio de trabalho. Em resposta a estes factores, foi proposta uma série de planos de melhoria e explicados os meios técnicos correspondentes. Na pesquisa e desenvolvimento subsequentes, o pessoal de P&D implementará gradualmente esses planos, monitorará de perto a vibração do rotor e otimizará e ajustará ainda mais de acordo com os resultados reais para garantir que o rotor possa funcionar de forma mais estável e confiável durante a operação em alta velocidade. , proporcionando uma forte garantia de melhoria de desempenho e inovação tecnológica dos produtos da empresa. Esta discussão técnica não reflete apenas o espírito de superação das dificuldades do pessoal de P&D, mas também reflete a ênfase da empresa na qualidade do produto. está comprometida em fornecer a cada cliente produtos de maior qualidade, melhor preço e melhor qualidade, desenvolvendo apenas produtos adequados para os clientes e criando soluções profissionais completas!
Horário da postagem: 22 de novembro de 2024
