بررسی تحلیلی ارتعاش جانبی و پیچشی یک روتور اورهنگ با استفاده از مدل چهار درجه آزادی جفکات
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-10 (10)
کد مقاله : 1036-ISAV2022 (R1)
نویسندگان
1دانشکده مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی
2دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی
چکیده
سیستم های اورهنگ روتور-دیسک(پروانه) کاربردهای متنوع و متعددی در صنایع مختلف دارد. یکی از مهم ترین آن‌ها می‌توان به پیشرانش شناورها اشاره کرد. در این مقاله رفتار ارتعاش جانبی و پیچشی یک روتور اورهنگ مطالعه می‌شود. پس از مدلسازی، معادلات حاکم با استفاده از روش لاگرانژ استخراج می‌گردد. سپس با جایگذاری پارامتر های سیستم، پاسخ دینامیکی سیستم بدست می‌آید که این پاسخ ها در نموداری تحت عنوان کمبل ارائه می شود. با استفاده از نمودار کمبل می‌توان سرعت های بحرانی سیستم را در دو حالت پسرو و پیشرو بدست آورد. در ادامه تاثیر تغییر پارامترهای اصلی سیستم همانند تاثیر جرم دیسک بر سرعت بحرانی و تاثیر فاصله یاتاقان‌ها از یکدیگر و از دیسک بر روی فرکانس های طبیعی سیستم مورد بررسی قرار می‌گیرد و نتایج بدست آمده به صورت نمودارهایی ارائه می‌شوند. نتایج حاصل نشان می‌دهد پارامترهایی همچون جرم دیسک، فاصله یاتاقان سمت راست با یاتاقان میانی و فاصله یاتاقان میانی تا مرکز دیسک تاثیر بسزایی بر روی فرکانس های طبیعی سیستم و پایداری آن دارد. با توجه به این نکته که معادلات حرکت به صورت تحلیلی و با اعمال شرایط مرزی مختلف بدست آورده شده است می‌توان از پاسخ دینامیکی این معادلات در تحلیل و بررسی روتور های مشابه در صنایع مختلف استفاده شود.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Analytical study of lateral and torsional vibration of an overhanging rotor using Jeffcott's 4 DOF model
Authors
َAmir Hosain Arab, ََAbbas Rahi
Abstract
Overhanging rotor-disc (propeller) systems have diverse and numerous applications in various industries which Floating Propulsion is one of them. In this paper, the lateral and torsional vibration behavior of an overhung rotor has been studied. The equations of motion were extracted using the Lagrange method after modeling was completed. The dynamic response of the system was obtained by placing the parameters of the system and these responses are presented in the Campbell diagram. The critical speed of the system can be obtained in both backward and forward modes by using Campbell's diagram then the effects of changing the main parameters on the natural frequencies of the system, such as the effect of the disk mass on the critical speed and the effect of the bearing's distance from each other and the disk was studied and the results are available in multiple diagrams. The results showed that parameters like disk mass, the distance between the right bearing and the middle bearing, and the distance between the middle bearing and the center of the disk have a significant effect on the natural frequencies of the system and its stability. The dynamic response of motion equations can be used in other analyses and studies of similar rotors in different industries, considering that these equations have been obtained analytically by applying various boundary conditions.
Keywords
overhanging rotor, lateral vibration, torsional vibration, critical speed
مراجع
<p dir="ltr">1. Q. Huang, X. Yan, Y. Wang, C. Zhang, and Z. Wang, "Numerical modeling and experimental analysis on coupled torsional-longitudinal vibrations of a ship's propeller shaft," Ocean Engineering, vol. 136, pp. 272-282, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2017.03.017.</p>
<p dir="ltr">2. Q. Huang, X. Yan, C. Zhang, and H. Zhu, "Coupled transverse and torsional vibrations of the marine propeller shaft with multiple impact factors," Ocean Engineering, vol. 178, pp. 48-58, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.02.071.</p>
<p dir="ltr">3. Q. Huang, H. Liu, and Z. Ding, "Dynamical response of the shaft-bearing system of marine propeller shaft with velocity-dependent friction," Ocean Engineering, vol. 189, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106399.</p>
<p dir="ltr">4. M. Sakata, K. Kimura, S. K. Park, and H. Ohnabe, "Vibration of bladed flexible rotor due to gyroscopic moment," Journal of Sound and Vibration, vol. 131, no. 3, pp. 417-430, 1989, doi: https://doi.org/10.1016/0022-460X(89)91002-X.</p>
<p dir="ltr">5. D. Zou, L. Liu, Z. Rao, and N. Ta, "Coupled longitudinal–transverse dynamics of a marine propulsion shafting under primary and internal resonances," Journal of Sound and Vibration, vol. 372, pp. 299-316, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2016.03.001.</p>
<p dir="ltr">6. F. Chen, Y. Chen, and H. Hua, "Vibration analysis of a submarine elastic propeller-shaft-hull system using FRF-based substructuring method," Journal of Sound and Vibration, vol. 443, pp. 460-482, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2018.11.053.</p>
<p dir="ltr">7. M. L. Adams, "Rotating Machinery Vibration," second edition ed. New York: CRC Press, 2010, ch. 2, sec. 2.2, pp. 39-41.</p>
<p dir="ltr">8. Q. Han, Y. Chen, H. Zhang, L. Jiang, and X. Li, "Vibrations of rigid rotor systems with misalignment on squirrel cage supports," Journal of Vibroengineering, vol. 18, no. 7, pp. 4329-4339, 2016, doi: https://doi.org/10.21595/jve.2016.16860.</p>
<p dir="ltr">9. F. P. Beer, "Mechanics of Materials," SEVENTH EDITION ed. New York: McGraw-Hill Education, 2015, ch. 11, sec. 2, pp. 763-769.</p>
<p dir="ltr">10. J. H. Ginsberg, "Advanced Engineering Dynamics," second edition ed. New York: Cambridge University Press, 1995, ch. 6, sec. 6, pp. 285-297.</p>
<p dir="ltr">11. S. S. Rao, "Mechanical Vibrations," P. Griffin Ed., Sixth Edition ed. United Kingdom: Pearson Education Limited, 2018, ch. 6, sec. 16, pp. 660-670.</p>