تحلیل ارتعاشات روتور دارای اثر غیرخطی هندسی با یاتاقان پد متحرک (تیلتینگ پد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی*فنی

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خوارزمی

3 دانشگاه خوارزمی تهران

چکیده

در این مقاله، ارتعاشات روتور پیوسته با مقطع دایروی یکنواخت که بر روی دو یاتاقان پد متحرک (تیلتینگ پد) قرار دارد مطالعه می‌شود. روتور لاغر فرض می شود و در نتیجه، اثر تغییر شکل برشی نادیده گرفته شده است ولی اثر ژیروسکوپی لحاظ می‌شود (تئوری تیر ریلی). به علاوه اثر غیرخطی هندسی ناشی از تغییر شکل بزرگ روتور در نظر گرفته می شود. بر اساس فرضیه یاتاقان کوتاه، یک مدل تحلیلی غیرخطی از یاتاقان پد متحرک که با سیال روانکاری شده و دارای جریان آرام و مغشوش می‌باشد مدل سازی شده است. معادلات حرکت روتور با دو یاتاقان پد متحرک که در ابتدا و انتهای آن قرار دارند استخراج می‌شود. به منظور گسسته سازی این معادله ها از روش گلرکین استفاده می‌شود که از یک مود برای این کار استفاده می شود. با حل عددی معادله‌های گسسته حاکم بر مسئله، منحنی پاسخ فرکانسی سیستم بدست می‌آید. با مقایسه پاسخ‌ها مشخص می شود که سیستم روتور غیرخطی-یاتاقان پد متحرک دارای دامنه کمتری نسبت به روتور خطی با یاتاقان پد متحرک می‌باشد. همچنین پاسخ سیستم روتور-یاتاقان پد متحرک با جریان مغشوش باعث سفت‌تر شدن یاتاقان و کاهش دامنه پاسخ سیستم می‌شود. با کاهش لزجت دینامیکی سیال، از سفتی یاتاقان کاسته می‌شود و سبب افزایش دامنه پاسخ می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Vibrations Analysis of a Rotor Supported by Tilting-Pad Journal Bearings with Considering of Geometric Nonlinearity

نویسندگان [English]

  • Seyed Ali Asghar Hosseini 1
  • A. Tamadon 2
  • Mahdi Zamanian 3
1 Kharazmi University
2 Department of Mechanical Engineering, Kharazmi University
3 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, P.O. Box 15719-14911, Tehran, Iran
چکیده [English]

Vibrations of a continuous rotor with uniform circular cross section supported by two tilting-pad journal bearings (TPJB) at both ends are analyzed. Since the shaft is slender, shear deformation is neglected, but, gyroscopic effect is considered (Rayleigh beam theory). In addition, geometric nonlinearity due to large deformation of the rotor is considered. Based on short bearing assumption, an analytical model of a TPJB with laminar and turbulence flow has been derived. Galerkin method is applied to discretize differential equations of motion. On mode (the first mode) is used for discretization. By solving discrete rotor-bearing system equations, the response is obtained. For further investigation, responses of rotor-bearing system in different situations are presented. Comparing the responses of the linear and nonlinear rotor with two TPJB at both ends shows that the nonlinear rotor has less amplitude than linear rotor and nonlinear rotor is closer to reality. In addition, nonlinear model has a larger natural frequency in comparison to the linear rotor. Using turbulence flow makes the bearing stiffer and have less amplitude than laminar flow. Reducing viscosity of lubricant leads to increase of amplitude of response and shows that higher viscosity make the bearing stiffer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nonlinear vibrations
  • Continuous rotor
  • Tilting-pad journal bearing
  • Rayleigh beam theory
  • Short bearing assumption