Varför monteras fläktbladen löst?

Jag gillar att expandera svaren på hur detta kan minska vibrationer, som det nämndes i en kommentar.

Därför skulle jag vilja titta på något helt annat: När datorer var utrustade med snabbare och snabbare CD-ROM-enheter blev minskningen av vibrationer orsakade av små obalanser i skivorna allt viktigare. Lösningen är visas nedan. Spindeln som sätter in CD-skivan innehåller en rundformad lund med några metallbollar, som kan röra sig fritt i lunden. Det ser lite ut som ett kullager som förlorat några bollar:

( Källa )

Låt oss fundera på att det bara finns fyra bollar. Om skivan är perfekt balanserad kommer bollarna att ordna sig så att alla centrifugalkrafter (svarta pilar) pekar bort från rotationsaxeln och avbryter varandra. Tyngdpunkten (COG) ligger på det geometriska centrumet, vilket också är rotationsaxeln:

Låtossnuövervägaenobalanssommodellerassomextramassahär,vilketkommerattflyttaCOGbortfråndetgeometriskacentretmotdennamassa(Mittbibliotekläggerstreckkodsetiketterpåsinacd-skivor...)

• OmskivanskullekunnaroterafrittskulledenroteraruntsinnyaCOG.
• Omspindelstödetärheltstyvt,tvingardetskivanattroteraruntsittgeometriskacentrum,menobalansenutövarencentrifugalkraftochkraftigvibrationpåstödet.
• Omstödetärflexibeltkommerdetattföljaobalansenscentrifugalkraftvidlågavarvtal.(Vänsteranimering)
• VidhögreRPMhändernågotkonstigt:Spindelnbörjarfungerasommotviktmotobalansen,ochskivanroterarruntenpunktmellanCOGochdetgeometriskacentret.Ändåutövarspindelnsrörelsekrafter,dvsvibrationerpåbäraren.(Rättanimering)

Dettaärenresonanseffektochlitesvårattförstå.Kanske,enanalog:Hållenfjädermedenviktinedredelen.Närdurördiglångsamtuppochner,kommertyngdenattföljadinrörelseexakt.Mennärduflyttardinhandmycketsnabbareänsystemetsresonansfrekvens,kommerdinhandochviktenalltidattrörasigimotsattariktningar.(Jagantarattdetfortfarandeinteklargördet,menjagharingenbättreförklaring...)

Men...Vadhändermedbollarna?
Jagharritatcentrifugalkrafterna(svarta)pådefyrabollarnaiminsistapunkt/högeranimation:

Skivan roterar runt den gröna x istället runt det geometriska centrumet (röd +). Centrifugalkrafterna pekar bort från den gröna x. Med avseende på det geometriska centrumet kan kraften på den övre och nedre bollen dissekeras i en radial (grå) och tangentiell (magenta) komponent. Eftersom bollarna kan röra sig fritt i lunden följer de tangentiella kraften till höger. Det betyder att en del massskift från vänster till höger och följaktligen är COG och rotationsaxeln mycket närmare det geometriska centret.
Slutligen kan denna princip eliminera vibrationerna i stor utsträckning.

Kommer tillbaka till en fläkt , fungerar de löst monterade blad som bollarna. Eftersom fläkten är säker redan väl balanserad är det tillräckligt om de bara kan luta lite i sin position.

Det finns några skäl att montera knivarna löst i gasturbinmotorn.

• Lösningen på fläktbladen gör det enkelt att installera / ta bort fläktbladen.

• Även om knivarna är lös medan knivarna är stationära, när motorn börjar spinna, trycker centrifugalkraften ut knivarna och som ett resultat blir de inte så lösa. Ändå kan bladen flytta något i sina bilagor för att dämpa vibrationen.

• En annan sak är att bladen (speciellt turbinblad) genomgår termisk expansion, i så fall kan de försvinna om det inte finns utrymme för expansion.

Du måste inse hur stor den radiella kraften på varje blad (orsakad av den roterande axeln) faktiskt är när motorn körs i sitt normala driftshastighetsområde. Dessa centripetala och centrifugalkrafter är bokstavligen tusentals gånger bladens vikt. På varje fläktblad av en stor turbofan-motor är radialbelastningen på knivrotten mer än 100 ton (eller ton, för icke-amerikanska läsare).

Det finns inget praktiskt sätt att klämma upp knivarna med krafter så stora som det när du monterade dem, även om det fanns någon anledning att göra det. Det är lättare att utforma fläkten så att den är lätt att montera och låta den klämma fast när den är i drift. Den enda nackdelen är att om rotorn svänger mycket långsamt, kan du ofta höra enskilda "klick" från knivarna som rör sig när de roterar, vilket kan skrämma de oinitierade.