Rotordrehungen

Rotordrehungen bezeichnen die Rotation eines Rotors um seine Symmetrieachse. Sie kommen in vielen technischen Systemen vor, darunter Turbomaschinen, Kompressoren, Elektromotoren, Werkzeugspindeln und Flywheels. Die Bewegung wird durch die Winkelgeschwindigkeit ω beschrieben und durch das Trägheitsmoment I des Rotors beeinflusst.

Für einen idealen, starren Rotor gilt der Drehimpuls L = I ω und die kinetische Energie T = 1/2 I ω^2, wobei I das Massenträgheitsmoment um die Drehachse ist. In der Praxis weichen Rotoren von der Idealisierung ab; Unwucht, Achsversatz, Lagersteifigkeit und Dämpfung führen zu dynamischen Reaktionen, insbesondere in verblockten Systemen.

Typische dynamische Phänomene sind kritische Drehzahlen, bei denen die Anregungsfrequenz die Eigenfrequenz des Rotors trifft, was zu hohen Amplituden führt. Weiterhin können seitliche Bewegungen als Whirl oder Whip auftreten. Gyroskopische Effekte während der Rotation bewirken Präzession, wenn Querkräfte wirken, was Stabilität beeinflusst.

Die Rotoren-Dynamik wird durch Modellierung mit dynamischen Gleichungen (Lagrange), Finite-Elemente-Methoden oder lumped-parameter-Modellen beschrieben. Praktische Maßnahmen zur Sicherung des Betriebs sind Auswuchtung, präzise Ausrichtung, Lager- und Schmierungsoptimierung sowie Dämpfung. In der Industrie ist die Rotorendynamik entscheidend für Lebensdauer und Betriebssicherheit.

Anwendungsbeispiele umfassen Rotoren in Turbinen, Kompressoren, Elektromotoren, Flywheels und Wellen in Maschinen. Die Analyse von Rotordrehungen ist zentral in der Turbomaschinen- und Maschinenbauindustrie.

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