Tel:+86-575 -87957662
Email:
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. beläget i FengXian District i Shanghai, företagets bry "BHS", är en professionell tillverkare av axiallager för lutningsdynor och Kullager fabrik...
Roterande utrustning som turbiner, kompressorer och pumpar beror mycket på hur rotorn stöds inuti maskinhöljet. Den valda lagertypen påverkar direkt rotorns stabilitet, vibrationsbeteende och den maximala hastighet som maskinen säkert kan nå. Två breda kategorier dominerar industriella roterande maskiner: lager med fast geometri, där lagerytan är en enda styv båge, och kullager , där den bärande ytan är uppdelad i flera oberoende rörliga dynor.
Denna distinktion är inte en mindre designdetalj. Det förändrar hur oljefilmen beter sig under belastning, hur rotorn reagerar på störningar och hur mycket spel ingenjörer måste bygga in i konstruktionen för att undvika instabilitet. Att förstå dessa skillnader hjälper ingenjörer att välja rätt lagertyp när de specificerar ny utrustning eller felsöker återkommande vibrationsproblem.
Ett kullager ersätter det enda kontinuerliga hålet i ett fast lager med en uppsättning individuella kuddar anordnade runt axeln. Varje dyna vilar på en vridpunkt och kan gunga något som svar på krafterna som genereras av den roterande axeln. Denna svängningsverkan gör att varje dyna kan bilda sin egen konvergerande oljekil, oberoende av de andra.
Designen visas i två primära konfigurationer beroende på riktningen för den last som stöds.
Stöder radiella belastningar vinkelrätt mot axelns axel. Flera kuddar omger skaftet, var och en genererar en lokaliserad hydrodynamisk film som reagerar på skaftets position i realtid.
Stöder axiella belastningar längs axelns axel. Kuddar är arrangerade i ett cirkulärt mönster vänd mot tryckkragen, var och en lutar för att bibehålla en optimal oljefilmtjocklek när belastning och hastighet ändras.
Funktionsprincipen bygger på hydrodynamisk smörjning, samma fysiska fenomen som styr alla vätskefilmlager. När axeln roterar, drar den olja in i ett avsmalnande gap mellan sig själv och lagerytan, vilket genererar ett tryck som lyfter och centrerar axeln utan metall till metall-kontakt.
I ett fast lager bildas denna kil längs en enda fast båge, vilket innebär att tryckfördelningen dikteras helt av hålets geometri. I ett tapplager med tiltdyna justerar varje dyna sin egen vinkel mot axelytan baserat på det lokala filmtrycket, så kilformen är självoptimerande vid varje dynplats och vid alla driftsförhållanden.
Eftersom varje dyna reagerar oberoende, beter sig ett kullager effektivt som flera små lager som arbetar tillsammans, snarare än en kontinuerlig stel yta.
Diagrammet nedan illustrerar hur ett fast lager bildar en enda kontinuerlig oljekil jämfört med hur ett lager med lutande kuddar bildar flera oberoende kilar runt axeln.
Fasta lager fungerar bra i många allmänna tillämpningar, men när rotorhastigheten ökar blir de benägna att få ett självexciterat vibrationsfenomen, allmänt känt som oil whirl, och vid högre svårighetsgrad, oil whip. Denna instabilitet uppstår eftersom oljefilmen i ett fast lager kan utveckla en korskopplad styvhet som matar in energi till rotorns rörelse snarare än att dämpa den.
Tilting pad lager eliminerar till stor del denna korskopplingseffekt. Eftersom varje dyna är fri att svänga, kan den inte överföra en ihållande tangentiell kraft tillbaka in i axeln på det sätt som en stel borrning kan. Detta är den främsta anledningen till att tipplagerlager är standardvalet för höghastighetsturbomaskiner.
| Karakteristiskt | Fast lager | Kullager |
|---|---|---|
| Oljefilmstabilitet vid hög hastighet | Benägen att oljevirvlar över vissa hastighetsgränser | Inneboende mer stabil på grund av oberoende pad-respons |
| Korskopplad styvhet | Närvarande och kan driva instabilitet | Minimal, eftersom kuddar inte kan upprätthålla tangentiell koppling |
| Mekanisk komplexitet | Enkla, färre rörliga delar | Mer komplex, kräver pivoter och individuella kuddar |
| Lastkapacitet per ytenhet | Måttlig | Jämförbar eller högre, beroende på antalet kuddar och design |
| Typiskt användningsområde | Allmänna pumpar och fläktar | Turbiner, kompressorer, höghastighetspumpar |
| Underhåll och inspektion | Enklare att inspektera och byta | Kräver uppmärksamhet på pivotslitage och inriktning av dynorna |
Axiella belastningar i roterande maskiner uppstår från tryckskillnader över pumphjul, spiralformade kugghjulskrafter eller vikten av en vertikalt orienterad rotor. Ett axiallager med tiltdyna adresserar dessa belastningar med samma självinställningsprincip som tillämpas på axellager, men orienterat för att motstå rörelse längs axelns axel.
Varje tryckdyna lutar för att bilda en konvergerande film mellan sig själv och den roterande tryckkragen. Eftersom dynorna kan justeras oberoende, tenderar belastningsfördelningen över hela ringen av dynor att vara jämnare än vad en fast tryckyta kan uppnå, särskilt när kragen inte är perfekt vinkelrät mot axeln på grund av tillverkningstoleranser eller termisk tillväxt.
| Typ av utrustning | Typisk axiell belastningskälla |
|---|---|
| Centrifugalkompressorer | Tryckskillnad över impellersteg |
| Ång- och gasturbiner | Bladreaktionskrafter och termisk expansion |
| Vertikala pumpar | Vikt av roterande enhet plus hydraulisk dragkraft |
| Växellådor med spiralutväxling | Axiell komponent genererad av kuggvinkeln |
Vibrationer i roterande utrustning härrör ofta från samspelet mellan rotordynamiken och lagerstyvhet och dämpningsegenskaper. A tipplagerlager reducerar vibrationer genom flera sammankopplade mekanismer snarare än en enda funktion.
Eftersom dynorna fördelar belastningsreaktionen runt hela omkretsen snarare än att koncentrera reaktionskrafterna vid en båge, blir den totala styvheten och dämpningen som presenteras för rotorn mer enhetlig i alla riktningar. Denna likformighet är en av huvudorsakerna till att vibrationsamplituder som mäts på maskiner med tipplager tenderar att förbli plattare över ett bredare hastighetsområde jämfört med maskiner med fasta lager, där amplitudtoppar kan uppträda skarpt nära vissa kritiska hastigheter.
Fältdata som samlats in över olika höghastighetskompressortåg har visat att konvertering från fasta lager till kullager under en rotordynamisk omkonstruktion kan reducera vibrationsamplituden vid den första kritiska hastigheten med en avsevärd marginal, vilket ofta ger avläsningar väl inom standardacceptanskriterier där den ursprungliga designen av fasta lager hade marginella eller felaktiga värden.
Ja. Höghastighetskapacitet är en av de främsta anledningarna till att denna lagertyp finns. Den relevanta parameteringenjörernas spår är produkten av axelythastighet och lagerdiameter, ofta uttryckt som ett DN-värde. Fasta lager tenderar att nå sin stabilitetsgräns vid lägre DN-värden eftersom virveltröskelhastigheten är en direkt funktion av lagergeometri och spel.
Tiltande kuddslager pressar denna tröskel betydligt högre eftersom den virvelinducerande korskopplade styvhetstermen till stor del tas bort från systemet. Det är därför tapplager med tippplattor är standardutrustning i applikationer som ångturbiner, gasturbingeneratorer, höghastighets centrifugalkompressorer och flerstegspumpar som arbetar långt över hastighetsintervallen där fasta lager förblir stabila.
Inte alla maskiner kräver ett kullager. Urvalet bör baseras på driftsförhållanden snarare än att anta att den mer komplexa designen alltid är det bättre valet.
Drifthastigheten håller sig långt under stabilitetströskeln, lastriktningen är konstant och applikationen tolererar enklare underhåll med färre precisionskomponenter.
Maskinen arbetar med hög relativ hastighet, upplever variabel eller lätt belastning eller har tidigare visat vibrationsinstabilitet som korrelerar med en virvelfrekvens nära hälften av körhastigheten.
När en maskin utrustad med kullager har vibrationer eller termiska problem, är grundorsaken ofta relaterad till dynans skick, smörjtillförsel eller inriktning snarare än den grundläggande lagerdesignen.
| Symptom | Trolig orsak |
|---|---|
| Förhöjd lagertemperatur | Otillräckligt oljeflöde eller försämrad smörjmedelsviskositet |
| Subsynkron vibrationskomponent | Slitage på kuddar som minskar den självinställande responsen |
| Ojämnt slitagemönster för dynan | Axelfeljustering eller ojämn lastfördelning |
| Plötslig vibrationsökning vid start | Otillräcklig oljefilm under drift med låg hastighet |
Rutinövervakning av lagrets metalltemperatur och vibrationsspektra är fortfarande det mest tillförlitliga sättet att fånga upp utvecklande padslitage innan det går vidare till ett funktionsfel.
Tilting pad lager är hydrodynamiska lager gjorda av flera oberoende kuddar som svänger för att bilda självjusterande oljefilmer, som används för att stödja radiella eller axiella belastningar i roterande utrustning.
Varje dyna svänger som svar på lokalt oljefilmstryck, vilket gör att den kan bilda en optimal konvergerande kil som axelhastighet och belastningsändring, vilket håller axeln centrerad utan metall till metall-kontakt.
De eliminerar till stor del den korskopplade styvheten som orsakar oljevirvling och oljepisk i fasta lager, vilket gör att maskiner kan gå stabilt med mycket högre hastigheter.
Genom att fördela belastningsreaktionen jämnt runt axeln och minimera korskopplingskrafterna, producerar de mer enhetlig styvhet och dämpning, vilket plattar ut vibrationsresponsen över driftshastighetsområdet.
Ja, de är speciellt designade för höghastighetsapplikationer och är standard i turbiner, kompressorer och höghastighetspumpar där fasta lager skulle bli instabila.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. beläget i FengXian District i Shanghai, företagets bry "BHS", är en professionell tillverkare av axiallager för lutningsdynor och Kullager fabrik...
upphovsrätt © 2017 ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Okej Reserverad. Kina Tilting Pad Journal Bearings Tillverkare
