製品開発の過程で、技術研究開発部門は、ローターの回転数が 10 万回転に達すると、より顕著な振動現象が発生することを発見しました。この問題は、製品の性能安定性に影響を与えるだけでなく、機器の耐用年数や安全性にも脅威を与える可能性があります。問題の根本原因を深く分析し、効果的な解決策を模索するために、私たちはこの技術検討会を積極的に開催し、原因を調査、分析しました。
1. ローター振動要因の解析
1.1 ローター自体のアンバランス
ローターの製造工程上、材料の偏りや加工精度の誤差等により、ローターの重心と回転中心が一致しない場合があります。高速回転時にはこのアンバランスにより遠心力が発生し、振動が発生します。低速では目立たない振動でも、10万回転程度まで回転数が上がると、微小なアンバランスが増幅され、振動が大きくなります。
1.2 軸受の性能と取り付け
ベアリングの種類の選択が不適切: ベアリングの種類が異なれば、耐荷重能力、速度制限、減衰特性も異なります。ボールベアリングのように、ロータの10万回転での高速・高精度動作を満足できない軸受を選択した場合、ボールと軌道面との摩擦、発熱、摩耗により高速で振動が発生することがあります。
ベアリングの取り付け精度が不十分である場合：取り付け時にベアリングの同軸度および垂直度の偏差が大きいと、回転中にロータにラジアル方向およびアキシャル方向の力が加わり、振動が発生します。さらに、不適切なベアリングの予圧も動作の安定性に影響を与えます。プリロードが過剰または不十分であると、振動の問題が発生する可能性があります。
1.3 シャフト系の剛性と共振
シャフト システムの剛性不足: シャフトの材質、直径、長さ、シャフトに接続されているコンポーネントのレイアウトなどの要因がシャフト システムの剛性に影響します。軸系の剛性が低いと、ローターの高速回転により発生する遠心力により軸がたわみ変形しやすくなり、振動が発生します。特に軸系の固有振動数に近づくと共振が起こりやすくなり、振動が急激に大きくなります。
共振の問題: ローター システムには独自の固有振動数があります。ローターの速度がその固有振動数に近いか等しい場合、共振が発生します。 100,000 rpm の高速動作下では、不均衡な力や空気流の乱れなどの小さな外部励振でも、シャフト システムの固有振動数と一致すると、強い共振振動が発生する可能性があります。
1.4 環境要因
温度変化：ローターの高速回転時、摩擦熱の発生などによりシステム温度が上昇します。シャフトやベアリングなどの部品の熱膨張係数が異なっていたり、放熱状態が悪かったりすると、部品間のはめあいクリアランスが変化し、振動が発生します。さらに、周囲温度の変動もローターシステムに影響を与える可能性があります。例えば、低温環境下では潤滑油の粘度が上昇し、軸受の潤滑効果に影響を及ぼし、振動が発生する可能性があります。
2. 改善計画と技術的手段
2.1 ローターの動的バランスの最適化
高精度の動的バランス装置を使用してローターの動的バランス補正を行います。まず、低速で予備的な動的バランシングテストを実行してローターのアンバランスとその位相を測定し、次にローターの特定の位置にカウンターウェイトを追加または削除することでアンバランスを徐々に減少させます。予備補正完了後、ローターを10万回転の高速まで上昇させ、精密なダイナミックバランス調整を行うことで、高速走行時のローターのアンバランスを極小範囲に制御し、アンバランスによる振動を効果的に低減します。
2.2 ベアリングの最適化の選択と正確な取り付け
軸受の選定を見直す：ローターの回転速度、荷重、使用温度などの使用条件を考慮し、軽量・高硬度の利点を持つセラミックボールベアリングなど、より高速動作に適した軸受の種類を選択します。 、低い摩擦係数、および高温耐性。 100,000 回転の高速でも安定性が向上し、振動レベルが低くなります。同時に、振動を効果的に吸収し抑制するために、減衰特性の優れたベアリングの使用を検討してください。
ベアリングの取り付け精度の向上：高度な取り付け技術と高精度の取り付けツールを使用して、ベアリング取り付け時の同軸度および垂直度の誤差を非常に小さい範囲内で厳密に制御します。たとえば、レーザー同軸度測定器を使用してベアリングの取り付けプロセスをリアルタイムで監視および調整し、シャフトとベアリングのマッチング精度を確保します。軸受の予圧に関しては、軸受の種類と特定の使用条件に応じて、正確な計算と実験を通じて適切な予圧値を決定し、特別な予圧装置を使用して予圧を適用および調整し、高負荷時の軸受の安定性を確保します。 -スピード操作。
2.3 軸系の剛性強化と共振の回避
軸系設計の最適化：有限要素解析などにより軸構造を最適設計し、軸の大径化や高強度材料の使用、断面形状の変更などにより軸系の剛性を向上させます。高速回転時のシャフトの曲げ変形を軽減するシャフト形状。同時に、シャフト上のコンポーネントのレイアウトが合理的に調整され、カンチレバー構造が縮小され、シャフトシステムの力がより均一になります。
共振周波数の調整と回避: シャフト システムの固有振動数を正確に計算し、長さ、直径、材料の弾性率などのシャフト システムの構造パラメーターを変更することでシャフト システムの固有振動数を調整します。 、または、共振の発生を避けるために、シャフトシステムにダンパー、ショックアブソーバー、その他のデバイスを追加して、ローターの動作速度（100,000 rpm）から遠ざけます。製品設計段階では、モーダル解析技術を使用して、起こり得る共振問題を予測し、事前に設計を最適化することもできます。
2.4 環境管理
温度制御と熱管理: 高速動作中のローター システムの温度安定性を確保するために、ヒートシンクの追加、強制空冷または液体冷却の使用など、合理的な放熱システムを設計します。予約された熱膨張ギャップを使用したり、熱膨張係数が一致する材料を使用したりするなど、シャフトやベアリングなどの主要コンポーネントの熱膨張を正確に計算して補正し、温度が変化したときにコンポーネント間のマッチング精度が影響を受けないようにします。同時に、装置の動作中に温度変化をリアルタイムで監視し、温度制御システムを通じて放熱強度を適時に調整して、システムの温度安定性を維持します。
3. まとめ
Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. の研究者は、ローターの振動に影響を与える要因の包括的かつ詳細な分析を実施し、ローター自体の不均衡、ベアリングの性能と取り付け、シャフトの剛性と共振、環境要因、およびローター自体のアンバランスの主要な要因を特定しました。作動媒体。これらの要因に対応して、一連の改善計画が提案され、対応する技術的手段が説明されました。その後の研究開発では、研究開発担当者がこれらの計画を段階的に実行し、ローターの振動を注意深く監視し、実際の結果に基づいてさらに最適化および調整することで、ローターが高速動作中により安定して確実に動作できるようにします。 、同社製品の性能向上と技術革新に対する強力な保証を提供します。この技術的な議論は、研究開発担当者の困難を克服する精神を反映するだけでなく、製品の品質を重視する同社の姿勢も反映します。 Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd.は、各顧客に高品質、より良い価格、より高品質の製品を提供することに尽力し、顧客に適した製品のみを開発し、専門的なワンストップソリューションを作成します。
投稿日時: 2024 年 11 月 22 日
