Условия устойчивости длинного быстровращающегося вала

[Creatoryx 0]

Вертикальный стальной вал длиной 6000 мм,

диаметром d=35мм,

массой m,

с эксцентриситетом центра масс e (ввиду естественного отклонения формы)

вращается с числом оборотов n

Вопросы:

1. Эквивалентны ли кинематические схемы Б и В, расчетной схеме А ? (в файле pdf картинка четче)

2. Потеряет ли вращающийся вал устойчивость?

Вроде бы условия для этого есть. С другой стороны мне приходилось читать о свойстве гибких вращающихся валов самоустанавливаться при шарнирном закреплении концов. Полагаю, что данный вал можно рассматривать как гибкий в ввиду малого диаметра при большой длине.

Вращающийся_вал.PDF

[Di-mann 1 547]

По опыту. Аналогичным валом, даже по диаметру, стыковали улитку насоса к двигателю, улитку "топили". Вал бьёт даже на 1.5м. Подшипники там не живут...

[grifel 3]

В моем понимании, такое соотношение длины и диаметра при двух опорах недопустимо...

Впрочем, Вы не написали, для чего это и какие обороты (если там 1 об/мин, то не о чем и говорить)

Интересно, с чего бы это гибкий вал будет самоустанавливаться при шарнирном закреплении на концах? Не вижу возвращающих сил... Хотя, кажется, это бывает, когда частота вращения кратно больше частоты собственных колебаний вала. Вроде бы появляется не одна стоячая волна - как на Вашем рисунке - а две, три и т. д. Но, даже в этом случае, вал и подшипники сначала должны выдержать нагрузку от первой волны, да и потом будет не лучше. (Даже интересно, где Вы это прочли - дайте ссылку. Может чего не так поняли? Или у меня мозги набекрень...).

Попробуйте вставить вал в длинный тонкий корпус с промежуточными опорами, хотя бы, скольжения внутри. Может это спасет...

[EIV 59]

По формуле Эйлера прикинуть не пробовали

Подозреваю потерю устойчивости под собственным весом

[Creatoryx 0]

Впрочем, Вы не написали, для чего это и какие обороты (если там 1 об/мин, то не о чем и говорить)

Я потому не написал числа оборотов, чтобы задача была в общем виде. Ну, с какой скорости вращения, он потеряет устойчивость.

Интересно, с чего бы это гибкий вал будет самоустанавливаться при шарнирном закреплении на концах? Не вижу возвращающих сил... Хотя, кажется, это бывает, когда частота вращения кратно больше частоты собственных колебаний вала. Вроде бы появляется не одна стоячая волна - как на Вашем рисунке - а две, три и т. д. Но, даже в этом случае, вал и подшипники сначала должны выдержать нагрузку от первой волны, да и потом будет не лучше. (Даже интересно, где Вы это прочли - дайте ссылку. Может чего не так поняли? Или у меня мозги набекрень...).

Не помню где прочел. Было лет 20 назад. Смысл прочитанного: в валах каких-то турбин, однажды, пожертвовали жесткостью и прочностью в пользу гибкости и получили замечательный результат.

Попробуйте вставить вал в длинный тонкий корпус с промежуточными опорами, хотя бы, скольжения внутри. Может это спасет...

Конечно спасет. Но хотелось бы упростить конструкцию. Сейчас применены две промежуточные опоры (всего с концевыми - четыре опоры) со сферическими подшипниками. Вал погружен в воду, так что для подшипников в опорах необходимы корпуса с уплотнениями.

По формуле Эйлера прикинуть не пробовали

Подозреваю потерю устойчивости под собственным весом

Да что вы... вал висит.

По опыту. Аналогичным валом, даже по диаметру, стыковали улитку насоса к двигателю, улитку "топили". Вал бьёт даже на 1.5м. Подшипники там не живут...

Вот, у нас тоже с этой целью. Нужна надежная трансмиссия к улитке внизу.

Видать от промежуточных опор не уйти. А конструкцию хочется сделать разборной. А составной вал с фланцами как-то не вяжется с промежуточными опорами (трудно собирать - разбирать).

Может быть сферические подшипники "жить" будут?

Изменено 10 апреля 2012 пользователем Creatoryx

[EIV 59]

Частоты собственных колебаний такого вала начнутся с 3Гц и дальше с шагом около 6Гц

Резонанса не обойти

Может гибкий вал

[Hanter 11]

Читал, что для длинных валов используют растяжку. Может быть добавить упорных опор и растянуть вал или упорную опору добавить вверху, а внизу за шарнирной опорой на вал добавить груз.

[zwee 9]

Можно ещё попробовать увеличить жёсткость вала используя трубу с наружным диаметром больше чем 35 мм. А чтоб ещё больше увеличить жёсткость можно внутри вала протянуть стержень или трос, которым эту трубу стянуть с концов.

[Di-mann 1 547]

Если на валу одеть пару (тройку, четвёрку....) маховиков он будет центрироваться при гораздо меньших оборотах, но тут нужно считать диаметры и вес маховиков для исключения резонанса от нуля до номинала.

[ber2004 23]

Может помочь. Это применяют: массивный жесткий ротор на податливых опорах. При скоростях выше первой критической - вращается около своего ц.м., а эксцентриситеты "отрабатывают" легкие податливые опоры (трясутся).

-

Промежуточные опоры для части вала под водой можно сделать с гидродинамическими подшипниками - простейшая разъемная втулка.

[иг2014 0]

В моем понимании, такое соотношение длины и диаметра при двух опорах недопустимо...

Впрочем, Вы не написали, для чего это и какие обороты (если там 1 об/мин, то не о чем и говорить)

Интересно, с чего бы это гибкий вал будет самоустанавливаться при шарнирном закреплении на концах? Не вижу возвращающих сил... Хотя, кажется, это бывает, когда частота вращения кратно больше частоты собственных колебаний вала. Вроде бы появляется не одна стоячая волна - как на Вашем рисунке - а две, три и т. д. Но, даже в этом случае, вал и подшипники сначала должны выдержать нагрузку от первой волны, да и потом будет не лучше. (Даже интересно, где Вы это прочли - дайте ссылку. Может чего не так поняли? Или у меня мозги набекрень...).

Попробуйте вставить вал в длинный тонкий корпус с промежуточными опорами, хотя бы, скольжения внутри. Может это спасет...

 

ВСЕМ ДЕНЬ ДОБРЫЙ

а у меня задача такая возникла. Есть диссольвер - т.е. миксер для смешивания. Схема проста - сверху двигатель вертикально валом вниз, на валу закреплен второй вал длиной 1200мм диаметр 30 мм (цельный из нержавейки, вес 8-9 кг), нижний конец вала не закреплен. Частоты вращения будут меняться от 0 до 1200 об/мин, нижний конец вала с закрепленным на нем зубчатым диском (т.н. фрезой) будет вращаться в плотной и вязкой жидкости. Вопрос такой, приводит ли повышение скорости вращения вала к повышению его устойчивости, самоцентрированию?  Всем спасибо за ответы.