ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO.,LTD. ตั้งอยู่ใน FengXian District ของ Shanghai บริษัท "BHS" ของ บริษัท เป็นมืออาชีพ ผู้ผลิตตลับลูกปืนกันรุนแผ่นเอียง และ โรงงานผลิตตลับลูกปืนตลับลูกปืน...
อุปกรณ์ที่หมุนได้ เช่น กังหัน คอมเพรสเซอร์ และปั๊ม ขึ้นอยู่กับวิธีการรองรับโรเตอร์ภายในตัวเครื่องเป็นอย่างมาก ประเภทของตลับลูกปืนที่เลือกจะส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของโรเตอร์ พฤติกรรมการสั่นสะเทือน และความเร็วสูงสุดที่เครื่องจักรสามารถเข้าถึงได้อย่างปลอดภัย เครื่องจักรหมุนทางอุตสาหกรรมมี 2 ประเภทกว้างๆ ได้แก่ ตลับลูกปืนทรงเรขาคณิตคงที่ ซึ่งพื้นผิวตลับลูกปืนมีส่วนโค้งแข็งเพียงส่วนเดียว และ แบริ่งแผ่นเอียง โดยที่พื้นผิวรับน้ำหนักถูกแบ่งออกเป็นแผ่นอิเล็กโทรดที่สามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระหลายแผ่น
ความแตกต่างนี้ไม่ใช่เพียงรายละเอียดการออกแบบเล็กๆ น้อยๆ โดยจะเปลี่ยนวิธีการทำงานของฟิล์มน้ำมันภายใต้ภาระ วิธีที่โรเตอร์ตอบสนองต่อสิ่งรบกวน และจำนวนวิศวกรที่ต้องสร้างระยะห่างในการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงความไม่เสถียร การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรเลือกประเภทตลับลูกปืนที่ถูกต้องเมื่อระบุอุปกรณ์ใหม่หรือแก้ไขปัญหาการสั่นสะเทือนที่เกิดซ้ำ
ตลับลูกปืนแบบปรับเอียงได้จะเข้ามาแทนที่การเจาะต่อเนื่องเดี่ยวของตลับลูกปืนแบบตายตัวด้วยชุดแผ่นรองแต่ละอันที่จัดเรียงไว้รอบๆ เพลา แต่ละแผ่นวางอยู่บนจุดหมุนและสามารถโยกเล็กน้อยตามแรงที่เกิดจากเพลาหมุน การหมุนรอบแกนนี้ช่วยให้แต่ละแผ่นสร้างลิ่มน้ำมันที่มาบรรจบกันเอง โดยไม่ขึ้นอยู่กับส่วนอื่นๆ
การออกแบบปรากฏในการกำหนดค่าหลักสองแบบ ขึ้นอยู่กับทิศทางของโหลดที่รองรับ
รองรับแรงรัศมีที่ตั้งฉากกับแกนเพลา แผ่นอิเล็กโทรดหลายแผ่นล้อมรอบเพลา โดยแต่ละแผ่นจะสร้างฟิล์มอุทกพลศาสตร์เฉพาะที่ซึ่งตอบสนองต่อตำแหน่งของเพลาแบบเรียลไทม์
รองรับแรงตามแนวแกนตามแนวแกนเพลา แผ่นอิเล็กโทรดถูกจัดเรียงในรูปแบบวงกลมโดยหันหน้าไปทางปลอกกันแรงขับ โดยแต่ละแผ่นจะเอียงเพื่อรักษาความหนาของฟิล์มน้ำมันให้เหมาะสมที่สุดเมื่อน้ำหนักบรรทุกและความเร็วเปลี่ยนไป
หลักการทำงานอาศัยการหล่อลื่นแบบไฮโดรไดนามิก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพแบบเดียวกับที่ควบคุมแบริ่งฟิล์มของไหลใดๆ ขณะที่เพลาหมุน มันจะลากน้ำมันเข้าไปในช่องว่างแคบระหว่างตัวมันเองกับพื้นผิวตลับลูกปืน ทำให้เกิดแรงดันที่ยกและตั้งศูนย์กลางเพลาโดยไม่มีการสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะ
ในแบริ่งคงที่ ลิ่มนี้จะก่อตัวตามส่วนโค้งคงที่เดียว ซึ่งหมายความว่าการกระจายแรงกดทั้งหมดถูกกำหนดโดยรูปทรงของรู ในตลับลูกปืนแบบแผ่นเอียง แต่ละแผ่นจะปรับมุมของตัวเองกับพื้นผิวเพลาตามแรงกดของฟิล์มเฉพาะที่ ดังนั้นรูปร่างลิ่มจึงปรับให้เหมาะสมได้เองในทุกตำแหน่งของแผ่นอิเล็กโทรดและในทุกสภาวะการทำงาน
เนื่องจากแต่ละแผ่นทำปฏิกิริยาอย่างอิสระ แบริ่งแผ่นเอียงจึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนกับตลับลูกปืนขนาดเล็กหลายตัวที่ทำงานร่วมกัน แทนที่จะเป็นพื้นผิวแข็งต่อเนื่องเพียงอันเดียว
แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าตลับลูกปืนคงที่สร้างลิ่มน้ำมันต่อเนื่องเพียงชิ้นเดียวได้อย่างไร เปรียบเทียบกับวิธีที่ตลับลูกปืนแบบเอียงสร้างลิ่มอิสระหลายอันรอบๆ เพลา
ตลับลูกปืนแบบอยู่กับที่ทำงานได้ดีในการใช้งานทั่วไปหลายประเภท แต่เมื่อความเร็วของโรเตอร์เพิ่มขึ้น ตลับลูกปืนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเกิดปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนแบบตื่นเต้นในตัวเองที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อการหมุนวนของน้ำมัน และที่ความรุนแรงที่สูงขึ้นจะเกิดการหมุนวนของน้ำมัน ความไม่เสถียรนี้เกิดขึ้นเนื่องจากฟิล์มน้ำมันในแบริ่งคงที่สามารถพัฒนาความแข็งแบบครอสคัปเปิ้ลที่ป้อนพลังงานเข้าสู่การเคลื่อนที่ของโรเตอร์แทนที่จะทำให้หมาด ๆ
แบริ่งแผ่นเอียงส่วนใหญ่ช่วยลดผลกระทบจากข้อต่อขวางนี้ เนื่องจากแต่ละแผ่นมีอิสระในการหมุน จึงไม่สามารถส่งแรงในแนวสัมผัสที่ยั่งยืนกลับเข้าไปในเพลาได้เช่นเดียวกับที่เจาะแบบแข็งทำได้ นี่คือเหตุผลหลักที่ตลับลูกปืนแผ่นเอียงเป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับเครื่องจักรเทอร์โบความเร็วสูง
| ลักษณะเฉพาะ | แบริ่งคงที่ | แบริ่งแผ่นเอียง |
|---|---|---|
| ความเสถียรของฟิล์มน้ำมันที่ความเร็วสูง | มีแนวโน้มที่จะเกิดการหมุนวนของน้ำมันเหนือเกณฑ์ความเร็วที่กำหนด | มีเสถียรภาพมากขึ้นโดยธรรมชาติเนื่องจากการตอบสนองของแผ่นอิสระ |
| ความแข็งแบบครอสคัปเปิ้ล | ปัจจุบันและสามารถขับเคลื่อนความไม่มั่นคงได้ | น้อยที่สุด เนื่องจากแผ่นอิเล็กโทรดไม่สามารถรักษาการมีเพศสัมพันธ์ในวงสัมผัสได้ |
| ความซับซ้อนทางกล | เรียบง่าย ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลง | ซับซ้อนมากขึ้น ต้องใช้เดือยและแผ่นรองแต่ละอัน |
| ความสามารถในการรับน้ำหนักต่อหน่วยพื้นที่ | ปานกลาง | เปรียบเทียบหรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับจำนวนแผ่นและการออกแบบ |
| ช่วงการใช้งานทั่วไป | ปั๊มและพัดลมเอนกประสงค์ | กังหัน คอมเพรสเซอร์ ปั๊มความเร็วสูง |
| การบำรุงรักษาและการตรวจสอบ | ง่ายต่อการตรวจสอบและเปลี่ยน | ต้องให้ความสนใจกับการสึกหรอของเดือยและการจัดตำแหน่งแผ่นรอง |
โหลดในแนวแกนในเครื่องจักรที่กำลังหมุนเกิดขึ้นจากความแตกต่างของแรงดันระหว่างใบพัด แรงเฟืองเกลียว หรือน้ำหนักของโรเตอร์ในแนวตั้ง ตลับลูกปืนกันรุนแบบแผ่นเอียงจะจัดการกับโหลดเหล่านี้ด้วยหลักการจัดตำแหน่งตัวเองแบบเดียวกับที่ใช้กับเจอร์นัลแบริ่ง แต่เน้นไปที่การต้านทานการเคลื่อนที่ตามแนวแกนเพลา
แผ่นแรงขับแต่ละอันจะเอียงเพื่อสร้างฟิล์มที่มาบรรจบกันระหว่างตัวมันเองกับปลอกแรงขับที่หมุนได้ เนื่องจากแผ่นอิเล็กโทรดสามารถปรับได้อย่างอิสระ การกระจายโหลดทั่วทั้งวงแหวนของแผ่นอิเล็กโทรดจึงมีแนวโน้มที่จะสม่ำเสมอมากกว่าที่พื้นผิวแรงขับคงที่สามารถทำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปลอกหุ้มไม่ได้ตั้งฉากกับเพลาอย่างสมบูรณ์เนื่องจากความทนทานต่อการผลิตหรือการเติบโตทางความร้อน
| ประเภทอุปกรณ์ | แหล่งโหลดตามแนวแกนทั่วไป |
|---|---|
| คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง | ความแตกต่างของแรงดันตลอดขั้นตอนของใบพัด |
| กังหันไอน้ำและก๊าซ | แรงปฏิกิริยาของใบมีดและการขยายตัวเนื่องจากความร้อน |
| ปั๊มแนวตั้ง | น้ำหนักของชุดประกอบแบบหมุนบวกกับแรงขับไฮดรอลิก |
| กระปุกเกียร์พร้อมเกียร์แบบเกลียว | ส่วนประกอบตามแนวแกนที่เกิดจากมุมฟันเฟือง |
การสั่นสะเทือนในอุปกรณ์ที่กำลังหมุนมักมีต้นกำเนิดมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดนามิกของโรเตอร์กับความแข็งของแบริ่งและคุณสมบัติการทำให้หมาด ๆ ก แบริ่งวารสารแผ่นเอียง ลดการสั่นสะเทือนผ่านกลไกที่เชื่อมต่อถึงกันหลายอย่างแทนที่จะเป็นคุณสมบัติเดียว
เนื่องจากแผ่นอิเล็กโทรดกระจายการตอบสนองของโหลดไปรอบๆ เส้นรอบวงเต็ม แทนที่จะกระจายแรงปฏิกิริยาไปที่ส่วนโค้งเดียว ความแข็งและการหน่วงโดยรวมที่ส่งไปยังโรเตอร์จึงมีความสม่ำเสมอมากขึ้นในทุกทิศทาง ความสม่ำเสมอนี้เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนที่วัดในเครื่องจักรที่มีตลับลูกปืนแบบเอียงมีแนวโน้มที่จะยังคงราบเรียบกว่าในช่วงความเร็วที่กว้างกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องจักรที่มีตลับลูกปืนอยู่กับที่ ซึ่งจุดสูงสุดของแอมพลิจูดอาจปรากฏอย่างรวดเร็วใกล้กับความเร็ววิกฤตบางค่า
ข้อมูลภาคสนามที่รวบรวมจากขบวนคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูงต่างๆ แสดงให้เห็นว่าการแปลงจากตลับลูกปืนคงที่ไปเป็นตลับลูกปืนแบบแผ่นเอียงในระหว่างการออกแบบไดนามิกของโรเตอร์สามารถลดความกว้างของการสั่นที่ความเร็ววิกฤติครั้งแรกได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมักจะทำให้การอ่านค่าอยู่ในเกณฑ์การยอมรับมาตรฐานที่ดี โดยที่การออกแบบตลับลูกปืนคงที่แบบเดิมมีค่าขอบหรือค่าที่ล้มเหลว
ใช่ ความสามารถด้านความเร็วสูงเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ทำให้ตลับลูกปืนประเภทนี้มีอยู่ แทร็กวิศวกรพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องคือผลคูณของความเร็วพื้นผิวเพลาและเส้นผ่านศูนย์กลางตลับลูกปืน ซึ่งมักแสดงเป็นค่า DN ตลับลูกปืนคงที่มีแนวโน้มที่จะถึงขีดจำกัดความเสถียรที่ค่า DN ต่ำกว่า เนื่องจากความเร็วขีดจำกัดการหมุนวนเป็นฟังก์ชันโดยตรงของรูปทรงและระยะห่างของตลับลูกปืน
แบริ่งแผ่นเอียงจะดันเกณฑ์นี้ให้สูงขึ้นอย่างมาก เนื่องจากคำความแข็งแบบครอสคัปเปิ้ลที่เหนี่ยวนำให้เกิดการหมุนวนจะถูกลบออกจากระบบเป็นส่วนใหญ่ นี่คือสาเหตุที่ตลับลูกปืนเจอร์นัลแผ่นเอียงเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในการใช้งาน เช่น กังหันไอน้ำ ชุดเครื่องกำเนิดกังหันก๊าซ คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงความเร็วสูง และปั๊มหลายใบพัดที่ทำงานเหนือช่วงความเร็วได้ดีซึ่งตลับลูกปืนคงที่ยังคงมีเสถียรภาพ
ไม่ใช่ทุกเครื่องที่ต้องใช้ลูกปืนแผ่นเอียง การเลือกควรขึ้นอยู่กับสภาพการใช้งานมากกว่าการคิดว่าการออกแบบที่ซับซ้อนกว่านั้นเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเสมอไป
ความเร็วในการทำงานต่ำกว่าเกณฑ์ความเสถียรอย่างมาก ทิศทางโหลดคงที่ และการใช้งานทนทานต่อการบำรุงรักษาที่ง่ายกว่าโดยมีส่วนประกอบที่มีความแม่นยำน้อยลง
เครื่องจักรทำงานที่ความเร็วสัมพัทธ์สูง มีภาระที่แปรผันหรือเบา หรือก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นความไม่มั่นคงในการสั่นสะเทือนซึ่งสัมพันธ์กับความถี่ลมวนใกล้ครึ่งหนึ่งของความเร็วการทำงาน
เมื่อเครื่องจักรที่ติดตั้งตลับลูกปืนแบบปรับเอียงได้เกิดปัญหาการสั่นสะเทือนหรือความร้อน สาเหตุที่แท้จริงมักเกี่ยวข้องกับสภาพของแผ่นรอง การจ่ายสารหล่อลื่น หรือการจัดตำแหน่ง มากกว่าการออกแบบตลับลูกปืนพื้นฐาน
| อาการ | สาเหตุน่าจะ |
|---|---|
| อุณหภูมิแบริ่งที่สูงขึ้น | การไหลของน้ำมันไม่เพียงพอหรือความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นลดลง |
| ส่วนประกอบการสั่นสะเทือนแบบ Subsynchronous | การสึกหรอของเดือยแผ่นลดการตอบสนองในการจัดตำแหน่งตัวเอง |
| รูปแบบการสึกหรอของแผ่นอิเล็กโทรดไม่สม่ำเสมอ | เพลาไม่ตรงหรือการกระจายโหลดไม่เท่ากัน |
| การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเมื่อเริ่มต้น | ฟิล์มน้ำมันไม่เพียงพอระหว่างการทำงานที่ความเร็วต่ำ |
การตรวจสอบสเปกตรัมอุณหภูมิและการสั่นสะเทือนของโลหะแบริ่งเป็นประจำยังคงเป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการตรวจจับการสึกหรอของแผ่นพัฒนาก่อนที่จะลุกลามไปสู่ความล้มเหลวในการทำงาน
แบริ่งแผ่นเอียงเป็นแบริ่งอุทกพลศาสตร์ที่ทำจากแผ่นอิเล็กโทรดอิสระหลายแผ่นที่หมุนเพื่อสร้างฟิล์มน้ำมันที่ปรับเองได้ ซึ่งใช้เพื่อรองรับโหลดในแนวรัศมีหรือแนวแกนในอุปกรณ์ที่กำลังหมุน
แผ่นแต่ละแผ่นจะหมุนเพื่อตอบสนองต่อแรงดันฟิล์มน้ำมันในท้องถิ่น ช่วยให้สร้างลิ่มที่บรรจบกันอย่างเหมาะสมตามความเร็วเพลาและการเปลี่ยนแปลงโหลด ซึ่งช่วยให้เพลาอยู่ตรงกลางโดยไม่มีการสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะ
โดยส่วนใหญ่จะกำจัดความแข็งแบบครอสคัปเปิ้ลที่ทำให้เกิดการหมุนวนของน้ำมันและแส้น้ำมันในตลับลูกปืนคงที่ ทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างเสถียรที่ความเร็วที่สูงขึ้นมาก
ด้วยการกระจายการตอบสนองโหลดเท่าๆ กันรอบๆ เพลา และลดแรงข้อต่อข้ามให้เหลือน้อยที่สุด พวกมันจึงสร้างความแข็งและการหน่วงที่สม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งจะทำให้การตอบสนองการสั่นสะเทือนเรียบลงตลอดช่วงความเร็วการทำงาน
ใช่ ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูง และเป็นมาตรฐานในกังหัน คอมเพรสเซอร์ และปั๊มความเร็วสูง ซึ่งตลับลูกปืนคงที่จะไม่เสถียร