회전 기계는 우리 일상 생활에서 거대하고 중요한 역할을 하지만 우리는 그것에 대해 거의 생각하지 않습니다. 발전소의 증기 터빈은 발전기 샤프트를 회전시켜 가정과 사무실로 들어오는 전기를 생산합니다. 출퇴근 시 차량 내연기관의 왕복운동으로 인해 변속기와 차량의 바퀴가 회전하게 되며, 전기차의 바퀴 작동은 유도모터의 회전으로 인해 발생하게 됩니다. 비행기에 탑승하면 터보 반응성 가스터빈 엔진의 회전으로 기체를 비행기 뒤쪽으로 이동, 압축, 던지면서 비행을 유지하는 데 효과적인 추력이 생성됩니다. 음식을 섞거나 옷장을 씻을 때 부엌에서 회전의 유용한 효과를 찾을 수도 있습니다.
이러한 회전 기계는 다르지만 회전자 동역학을 모델링하는 접근 방식은 거의 동일합니다. 왜냐하면 회전하는 부품에서 유사한 프로세스가 발생하고 비회전 기계의 진동이 다르기 때문입니다.
회전식 세탁기의 예를 기억하시나요? 옷장을 비우려고 바닥으로 뛰어오르는 것을 본 적이 있나요? 우리는 당신이 그랬을 것이라고 확신합니다. 이는 기계 진동의 진폭에 영향을 미치는 불균형 증가의 가장 간단한 예입니다. 세탁기는 작동 중에 깨지지 않고 눈에 띄는 진동을 경험할 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 임펠러와 케이싱 사이의 간격이 좁은 증기 터빈이나 압축기 로터는 그러한 여유를 자랑할 수 없습니다. 게다가 과도한 진동은 피로 증가로 인해 기계의 수명에 큰 영향을 미칩니다.
이것이 로터 동역학 예측이 회전 기계 분석에서 가장 중요한 부분 중 하나인 이유입니다. 기계 구성요소에 대한 포괄적인 응력-변형 조사보다 쉬워 보일 수도 있지만 경우에 따라 로터 동역학 분석이 가장 까다로운 부분일 수 있습니다.
일반적으로 로터 동역학 해석은 사용되는 로터 응답의 특성에 따라 측면 단계와 비틀림 단계로 구분됩니다. 이는 다양한 유형의 표준(API [1], ISO [2] 등)에서 논의됩니다. 작동 속도가 4rpm인 8856단 압축기 로터의 측면 진동의 예를 고려해 보겠습니다.
이 로터는 4개의 패드 틸팅, 패드 오일 필름 저널 베어링에서 회전합니다. 이러한 베어링의 특성은 과도한 마모, 발열 또는 마찰이 발생하지 않도록 주의 깊게 결정되어야 합니다.
게다가 베어링은 로터 모델에서 계산과 적절한 고려가 필요한 추가적인 강성과 감쇠 특성을 로터에 제공합니다.
로터 설계에는 샤프트로 연결된 XNUMX개의 임펠러가 포함됩니다. 임펠러 길이는 직경보다 상당히 작기 때문에 점 질량, 즉 길이가 XNUMX이지만 모든 관성 특성을 지닌 물체로 간주될 수 있습니다.
샤프트는 현대 사회에서 엔지니어의 가장 좋은 친구인 유한 요소법을 기반으로 한 빔 요소로 모델링됩니다.
결국 단순화된 로터 동역학 모델에는 샤프트가 포함됩니다. 임펠러는 연결된 점 질량으로 표시됩니다. 그리고 이전에 결정된 속성을 가진 스프링과 댐퍼로 모델링된 베어링; 베어링 시트 위치의 샤프트에 부착됩니다.
로터 동역학 분석의 추가 범위는 다양한 조건에서 로터 진동 특성을 예측하는 것입니다. 측면 분석에는 실제 베어링 특성에 대한 임계 속도 결정이 포함됩니다. 베어링 특성 변경에 대한 임계 속도 맵 플롯; 최대 진동 편향 위치에 배치된 최대 허용 잔류 불균형에 대한 불균형 응답 모델링 안정성 추정; 해당 여기 소스 등의 작용에 따른 고조파 및 과도 응답 예측.
불균형 응답 예측은 회전자 진동의 최대 진폭이 발생하는 위치를 나타내므로 이를 간격과 비교하여 엔지니어에게 이 응답이 안전한지 여부를 알 수 있습니다.
로터 동역학 해석 유형 외에도 해석 중에 고려해야 할 다양한 조건과 가진 소스가 엄청나게 많습니다. 이는 교차 커플링 힘, 씰, 모터, 기어 및 커플링 등입니다. 이를 단순화된 모델로 올바르게 표현하는 것은 여기에 특정 기계에 대한 오랜 모범 사례와 최신 연구를 연결하는 전문 기술을 갖춘 엔지니어의 의무입니다. 지금. 가장 강력한 로터 동역학 소프트웨어를 사용하는 숙련된 엔지니어는 세상을 모든 사람에게 더 좋고 안전한 곳으로 만듭니다.
로터 역학 시뮬레이션은 모든 터보 기계의 설계 프로세스에서 중요한 부분입니다. 이러한 시뮬레이션에는 다양한 여기 소스에서 일반적으로 측면 및 비틀림이 될 수 있는 베어링 매개변수 및 회전자 진동 응답에 대한 다양한 분석이 포함됩니다. AxSTREAM 베어링™ 및 AxSTREAM 로터다이내믹스™는 인정된 접근 방식과 API 표준을 기반으로 사용자에게 베어링 및 로터 작동에 대한 포괄적인 모델링을 제공합니다. 자세히 알아보려면 AxSTREAM 베어링™ 및 AxSTREAM 로터다이내믹스™, 다음 시간에 우리 팀과 회의 일정을 잡으세요. Info@SoftInWay.com or 여기에서 평가판을 요청하세요
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