22620

بررسي اثر انطباق تداخلي در ديناميك روتورها

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1394/11/28

دكتر حميد احمديان

مكانيك

چكيده در علم مهندسي، موضوع اصلي در طراحي مجموعه روتور- محور مونتاژ شده با استفاده از روش انطباق تداخلي و با عملكرد در سرعتهاي بالا ، طراحي آن به صورت يك مجموعه يكپارچه است. هنگامي كه روتور در محدوده سرعتهاي فوق بحراني دوران ميكند، ممكن است پديده اي بنام ناپايداري ديناميكي رخ دهد.وقوع اين پديده ممكن است ناشي از عوامل متعددي از قبيل: اصطكاك داخلي ناشي از لغزش لايه هاي دروني ماده روي يكديگر، اصطكاك ناشي از لغزش اجزاء مختلف سازه اي روتور نسبت به يكديگر،اثرات ژايروسكوپي ناشي از دوران روتور حول محورهاي مختصات و تاثير ياتاقانها روي ديناميك روتور باشد. اصطكاك داخلي يا سازه اي در روتور مي تواند سبب خود تحريكي و در نتيجه ارتعاشات جانبي شود. خصوصاً روتورهايي كه با استفاده از روش انطباق تداخلي مونتاژ شده است، بيشتر در معرض چنين ناپايداري قرار مي گيرد. در همين راستا براي تدوين يك مدل رياضي بمنظور پيش بيني و مطالعه ديناميك روتور نياز مند توجه ويژه اي است. توصيف مشخصه هاي ديناميكي از قبيل ضرايب ميرايي و سختي در ناحيه اتصال همواره موضوع تحقيقات انجام شده بوده است. معرفي يك مدول يانگ موضعي متاثر از سختي موضعي محور در محل انطباق رويكرد ديگري است كه در اين حوزه مورد توجه قرار گرفته است در اين پايان نامه، تجزيه و تحليل ديناميكي روي محور- روتور يك توربين با دو ايمپلركه با استفاده از انطباق تداخلي مونتاژ شده و توسط شركت توربو كمپرسور نفت (OTC) ساخته شده است مورد بررسي قرار گرفته است. اساس مطالعه صورت گرفته تئوري تماس بين دو جسم و فشار ناشي از انطباق مي باشد. در ادامه با استفاده از نرم افزار ANSYS فركانسهاي طبيعي و پاسخ (نابالانسي) فركانسي نمونه آزمايش در شرايط مختلف پرداخت سطوح انطباق مورد بررسي قرار گرفته است. در پايان دياگرام كمپل براي شرايط مختلف ياد شده ترسيم شده است. با توجه به ماهيت غير خطي بودن مساله، ترسيم نمودار پاسخ نابالانسي و دياگرام كمپل كه در تحقيقات قبلي انجام نشده و به عنوان يك كار جديد در اين حوزه محسوب مي شود، در اينجا به آن پرداخته شده است. واژه‌هاي كليدي: انطباق تداخلي، المانهاي تماسي،مدول يانگ موضعي معادل، پايداري روتور

1399/08/14

Shrink Fit effects On Rotordynamics

2/17/2016 12:00:00 AM

Abstract: In general engineering practice, one key factor in designing a motor built-in high-speed spindle is to assemble the motor rotor and shaft by means of hot-fit to form a new rotor-shaft assembly. When rotors operate in supercritical speeds, a phenomenon known as rotordynamic instability may occur. This can be brought about by internal friction occurring both in the material and in the structural elements, gyroscopic effects, and it is a cause of self-excited lateral vibrations. Always the dynamical characteristics in interference fit such as damping, stiffness, has been the subject of researches. Another approach that is taken for this mention to be an equivalent localized Young’s modulus as the local stiffness to account for the additive interference fit rotor. In this thesis, the dynamic analysis of a shrink-fit rotor in a rotor-shaft assembly of turbine rotor built in OTC Company by using 3D contact element is proposed. Contact pressure between the rotor and the shaft is firstly calculated through contact theory. The stress state is thus determined. The finite element modal analysis then follows with the stress state as a pre-stressed condition. The accuracy and the validity of the finite contact element results are verified by theoretical formulation. The results presented herein indicate that it is accurate and effective in analyzing the dynamic behavior of the rotary shaft system with a shrink-fit component by using contact element. In the following, Campbell diagram are conducted to evaluate the critical speed, although it has been non-linear analysis. Finally the results of the unbalanced response analysis are conducted for different interference fits. Campbell diagram and unbalance response analysis is a new work in this filed. Keywords: Interference Fit; contact element; rotor- shaft assembly; rotor stability; high-speed spindle.