Turbomachine roottoreiden akselivoima on ratkaiseva tekijä, joka vaikuttaa turbiinien ja kompressorien suunnitteluun, toimintaan ja pitkäikäisyyteen. Se johtuu paineeroista roottorin lavojen välillä ja vaikuttaa kuormitusta ja roottorin vakautta kantaviin tekijöihin. Tämän voiman laskeminen on välttämätöntä koneenrakennusalalla työskenteleville insinööreille.

Mitä Axial Force on Turbokoneissa?

Aksiaalivoima, joka tunnetaan myös työntövoimana, on roottorin akselia pitkin kohdistuva voima. Voima syntyy pääasiassa roottorin sisäänmenon ja ulostulon välisten paineerojen vuoksi. Tämä voima voi aiheuttaa roottorin aksiaalisen siirtymän, joka on hallittava estämään mekaanista vikaa tai liiallista kulumista.

Aksiaalivoimaan vaikuttavat tekijät

Aksiaalisen voiman suuruus riippuu useista tekijöistä, kuten painesuhteesta, terän geometriasta ja virtausolosuhteista. Suuremmat paineerot tyypillisesti johtavat aksiaalivoimien lisääntymiseen. Lavan kulmilla ja roottorin nopeudella on myös merkittävä rooli määritettäessä tuloksena olevaa voimaa.

Aksiaalivoiman laskeminen

Aksiaalisen voiman peruskaava (Fa) sisältää paineeron ja roottorin poikkileikkauksen:

]F[]a] = (P[][]]out[]) × A[]]

jossa

  • [LLT:0]]P[[[LLT:1]][[LLT:2]][[[LLT:3]] = imupaine
  • [LLT:0]]P[[[LLT:1]]out[[LLT:2]][[[LLT:3]] = Ulkopaine
  • A = roottorin poikkipinta-ala

Entistä edistyneemmät laskelmat voivat sisältää virtausnopeuden, teräkulmat ja muita aerodynaamisia tekijöitä voiman estimoinnin tarkentamiseksi.