طوّر باحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية جهازًا فريدًا لموازنة هياكل الدوّارات ديناميكيًا. يتيح هذا الابتكار تعويض انحرافات تشغيل الدوّارات دون تعطيل عملية الإنتاج.
ويُعدّ هذا الابتكار، الذي طوّره باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية، مثالًا بارزًا على نقل التكنولوجيا من صناعة الطيران والفضاء إلى الهندسة الميكانيكية العامة. يُمكن تطبيق جهازهم الجديد على الهياكل الدوّارة مثل التوربينات الكبيرة، ودوّارات الآلات الصناعية، والأعمدة، والمراوح.
تُعدّ موازنة الدوّارات بالغة الأهمية. فعندما يكون الهيكل الدوّار غير متوازن، تتولد أحمال دوران إضافية، وقد يتعطل نظام الدعم، مما يُعيق تشغيل العمود أو التوربين بأكمله.
«قال يفغيني ميخائيلوف، الباحث المساعد في مختبر أبحاث مشاكل الكيمياء الفيزيائية وديناميكيات الغاز لأنظمة دفع مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام في جامعة جنوب الأورال الحكومية: مثال على ذلك عجلة السيارة - من الناحية المثالية، يجب أن تكون متناظرة وأن يقع مركز كتلتها على محور الدوران، مما يقلل من الانحراف. وأضاف: يسمح جهازنا بإجراء عملية موازنة الدوار تلقائيًا، مما يلغي الحاجة إلى إيقاف التوربين أو آلة الإنتاج، على سبيل المثال، لتفكيكها وموازنة الدوار غير المتوازن يدويًا».
عند حدوث عدم تناظر، ينزاح مركز الكتلة بعيدًا عن محور الدوران، وينحرف محور القصور الذاتي، مما يؤدي إلى أحمال إضافية قد تتسبب في عطل، كما هو الحال في توربينات محطات الطاقة الكهرومائية.
توجد حاليًا طرق لموازنة الدوارات باستخدام آلات الموازنة، إلا أن عيب هذه الطريقة يكمن في أنها تتطلب إيقاف تشغيل الجهاز بالكامل، وهو ما يستغرق وقتًا.
يُتيح جهاز فريد من نوعه، عبارة عن منصة ثابتة طوّرها علماء من تشيليابينسك، إعادة توزيع كتلة نظام الدوار بالكامل من خلال احتوائه على ثقل مدمج. أثناء التشغيل، يقوم الجهاز تلقائيًا بتحريك الثقل بالمسافة المطلوبة وإمالته بالزوايا اللازمة، مما يُعيد توازن النظام.
«أوضح يفغيني ميخائيلوف قائلاً: تسمح أنظمة الموازنة الآلية الحالية فقط بتغيير مركز كتلة الدوّار، لكنها لا تُزيل انحراف محور القصور الذاتي؛ أي أنها لا تُجري موازنة ديناميكية. وبالتالي، يتم تقليل عدم التوازن، ولكن ليس بنسبة 100%. إذا لزم إجراء موازنة ديناميكية للدوّار، يُمكن تركيب نظامين من هذا النوع، شريطة أن يسمح تصميم الدوّار بذلك، أو يُمكن تركيب جهازنا الأكثر تنوعًا، والذي يسمح بتصحيح مركز الكتلة ومحور القصور الذاتي بفعالية في خطوة واحدة».
يوجد حاليًا نموذج رياضي لجهاز الموازنة الديناميكية لهياكل الدوّارات، وقد أصبح تطويره جاهزًا للتنفيذ من قِبل الشركاء الصناعيين للجامعة.
المزيد من الأخبار على قناة جامعة جنوب الأورال الحكومية على МАХ .