Durante el proceso de desarrollo del producto, el departamento de investigación y desarrollo técnico descubrió que el rotor tenía un fenómeno de vibración más evidente cuando alcanzaba las 100.000 revoluciones. Este problema no sólo afecta la estabilidad del rendimiento del producto, sino que también puede suponer una amenaza para la vida útil y la seguridad del equipo. Con el fin de analizar en profundidad la causa raíz del problema y buscar soluciones efectivas, organizamos activamente esta reunión de discusión técnica para estudiar y analizar las razones.
1. Análisis de factores de vibración del rotor.
1.1 Desequilibrio del propio rotor
Durante el proceso de fabricación del rotor, debido a la distribución desigual del material, errores de precisión del mecanizado y otras razones, su centro de masa puede no coincidir con el centro de rotación. Al girar a alta velocidad, este desequilibrio generará fuerza centrífuga, lo que provocará vibraciones. Incluso si la vibración no es obvia a baja velocidad, a medida que la velocidad aumenta a 100.000 revoluciones, el pequeño desequilibrio se amplificará, provocando que la vibración se intensifique.
1.2 Rendimiento e instalación del rodamiento
Selección inadecuada del tipo de rodamiento: los diferentes tipos de rodamientos tienen diferentes capacidades de carga, límites de velocidad y características de amortiguación. Si el rodamiento seleccionado no puede cumplir con los requisitos de operación de alta velocidad y alta precisión del rotor a 100.000 revoluciones, como los rodamientos de bolas, pueden producirse vibraciones a altas velocidades debido a la fricción, el calentamiento y el desgaste entre la bola y la pista de rodadura.
Precisión insuficiente en la instalación del rodamiento: si las desviaciones de coaxialidad y verticalidad del rodamiento son grandes durante la instalación, el rotor estará sujeto a fuerzas radiales y axiales adicionales durante la rotación, lo que provocará vibraciones. Además, una precarga inadecuada del rodamiento también afectará su estabilidad operativa. Una precarga excesiva o insuficiente puede causar problemas de vibración.
1.3 Rigidez y resonancia del sistema de eje
Rigidez insuficiente del sistema de eje: factores como el material, el diámetro, la longitud del eje y la disposición de los componentes conectados al eje afectarán la rigidez del sistema de eje. Cuando la rigidez del sistema de eje es deficiente, el eje es propenso a doblarse y deformarse bajo la fuerza centrífuga generada por la rotación de alta velocidad del rotor, lo que a su vez provoca vibración. Especialmente cuando se acerca a la frecuencia natural del sistema de eje, es probable que se produzca resonancia, lo que hace que la vibración aumente bruscamente.
Problema de resonancia: el sistema del rotor tiene su propia frecuencia natural. Cuando la velocidad del rotor es cercana o igual a su frecuencia natural, se producirá resonancia. En condiciones de funcionamiento a alta velocidad de 100.000 rpm, incluso pequeñas excitaciones externas, como fuerzas desequilibradas, alteraciones del flujo de aire, etc., una vez que coinciden con la frecuencia natural del sistema de eje, pueden provocar una fuerte vibración resonante.
1.4 Factores ambientales
Cambios de temperatura: durante el funcionamiento a alta velocidad del rotor, la temperatura del sistema aumentará debido a la generación de calor por fricción y otras razones. Si los coeficientes de expansión térmica de componentes como el eje y el cojinete son diferentes, o las condiciones de disipación de calor son malas, el espacio de ajuste entre los componentes cambiará, provocando vibraciones. Además, las fluctuaciones de la temperatura ambiente también pueden afectar al sistema del rotor. Por ejemplo, en un ambiente de baja temperatura, la viscosidad del aceite lubricante aumenta, lo que puede afectar el efecto de lubricación del rodamiento y provocar vibraciones.
2. Planes de mejora y medios técnicos
2.1 Optimización del equilibrio dinámico del rotor
Utilice equipos de equilibrio dinámico de alta precisión para realizar la corrección del equilibrio dinámico en el rotor. Primero, realice una prueba de equilibrio dinámico preliminar a baja velocidad para medir el desequilibrio del rotor y su fase, y luego reduzca gradualmente el desequilibrio agregando o quitando contrapesos en posiciones específicas del rotor. Después de completar la corrección preliminar, el rotor se eleva a una alta velocidad de 100.000 revoluciones para realizar un ajuste de equilibrio dinámico preciso para garantizar que el desequilibrio del rotor se controle dentro de un rango muy pequeño durante el funcionamiento a alta velocidad, reduciendo así eficazmente la vibración causada por el desequilibrio.
2.2 Selección de optimización de rodamientos e instalación de precisión
Reevaluar la selección de rodamientos: en combinación con la velocidad del rotor, la carga, la temperatura de funcionamiento y otras condiciones de trabajo, seleccione los tipos de rodamientos que sean más adecuados para el funcionamiento a alta velocidad, como los rodamientos de bolas cerámicos, que tienen las ventajas de ser livianos y de alta dureza. , bajo coeficiente de fricción y resistencia a altas temperaturas. Pueden proporcionar una mejor estabilidad y menores niveles de vibración a una alta velocidad de 100.000 revoluciones. Al mismo tiempo, considere utilizar rodamientos con buenas características de amortiguación para absorber y suprimir las vibraciones de forma eficaz.
Mejore la precisión de la instalación de los rodamientos: utilice tecnología de instalación avanzada y herramientas de instalación de alta precisión para controlar estrictamente los errores de coaxialidad y verticalidad durante la instalación de los rodamientos dentro de un rango muy pequeño. Por ejemplo, utilice un instrumento de medición de coaxialidad láser para monitorear y ajustar el proceso de instalación del rodamiento en tiempo real para garantizar la precisión de coincidencia entre el eje y el rodamiento. En términos de precarga del rodamiento, de acuerdo con el tipo y las condiciones de trabajo específicas del rodamiento, determine el valor de precarga apropiado mediante cálculos y experimentos precisos, y use un dispositivo de precarga especial para aplicar y ajustar la precarga para garantizar la estabilidad del rodamiento durante altas temperaturas. -Operación de velocidad.
2.3 Reforzar la rigidez del sistema de eje y evitar resonancias
Optimización del diseño del sistema de eje: mediante el análisis de elementos finitos y otros medios, se optimiza y diseña la estructura del eje, y se mejora la rigidez del sistema de eje aumentando el diámetro del eje, utilizando materiales de alta resistencia o cambiando la sección transversal. Forma del eje, para reducir la deformación por flexión del eje durante la rotación a alta velocidad. Al mismo tiempo, la disposición de los componentes en el eje se ajusta razonablemente para reducir la estructura en voladizo de modo que la fuerza del sistema de eje sea más uniforme.
Ajustar y evitar la frecuencia de resonancia: calcule con precisión la frecuencia natural del sistema de eje y ajuste la frecuencia natural del sistema de eje cambiando los parámetros estructurales del sistema de eje, como la longitud, el diámetro, el módulo elástico del material, etc. , o agregando amortiguadores, amortiguadores y otros dispositivos al sistema de eje para mantenerlo alejado de la velocidad de trabajo del rotor (100.000 rpm) para evitar la aparición de resonancia. En la etapa de diseño del producto, la tecnología de análisis modal también se puede utilizar para predecir posibles problemas de resonancia y optimizar el diseño por adelantado.
2.4 Control ambiental
Control de temperatura y gestión térmica: diseñe un sistema de disipación de calor razonable, como agregar disipadores de calor, usar refrigeración por aire forzado o refrigeración líquida, para garantizar la estabilidad de la temperatura del sistema del rotor durante el funcionamiento a alta velocidad. Calcule y compense con precisión la expansión térmica de componentes clave como ejes y cojinetes, como el uso de espacios de expansión térmica reservados o el uso de materiales con coeficientes de expansión térmica coincidentes, para garantizar que la precisión de coincidencia entre los componentes no se vea afectada cuando cambia la temperatura. Al mismo tiempo, durante el funcionamiento del equipo, controle los cambios de temperatura en tiempo real y ajuste la intensidad de disipación de calor a tiempo a través del sistema de control de temperatura para mantener la estabilidad de la temperatura del sistema.
3. Resumen
Los investigadores de Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. llevaron a cabo un análisis completo y profundo de los factores que afectan la vibración del rotor e identificaron los factores clave del propio desequilibrio del rotor, el rendimiento y la instalación del rodamiento, la rigidez y resonancia del eje, los factores ambientales y medio de trabajo. Ante estos factores se propusieron una serie de planes de mejora y se explicaron los medios técnicos correspondientes. En la investigación y el desarrollo posteriores, el personal de I+D implementará gradualmente estos planes, controlará de cerca la vibración del rotor y optimizará y ajustará aún más de acuerdo con los resultados reales para garantizar que el rotor pueda funcionar de manera más estable y confiable durante la operación a alta velocidad. , proporcionando una sólida garantía para la mejora del rendimiento y la innovación tecnológica de los productos de la empresa. Esta discusión técnica no sólo refleja el espíritu del personal de I+D de superar las dificultades, sino que también refleja el énfasis de la empresa en la calidad del producto. Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. se compromete a proporcionar a cada cliente productos de mayor calidad, mejor precio y mejor calidad, desarrollando solo productos adecuados para los clientes y creando soluciones profesionales integrales.
Hora de publicación: 22 de noviembre de 2024
