Zastosowanie TKEO w procesie automatycznego wyważania wirnika

• Autorzy: Blaut Jędrzej , Rumin Rafał , Cieślik Jacek , Hyla Paweł , Szpytko Janusz

Identyfikatory

DOI

10.24136/atest.2019.028

Warianty tytułu

EN

Application of TKEO in the process of automatic balancing of the rotor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano przykład zastosowania Operatora Energetycznego Teagera-Kaisera w automatycznym wyważaniu wirnika. Operator Energetyczny Teagera-Kaisera jest metodą analizy sygnału, która pozwala w dla niektórych obiektów mechanicznych oszacować zmiany energii w ujęciu newtonowski za pomocą sygnału przemieszczenia. Wirniki są elementem konstrukcyjnym wykonującym obrót wokół osi. Tradycyjne wyważanie wirników polega na wprowadzaniu mas korekcyjnych, których celem jest zmniejszenie drgań i hałasu podczas pracy maszyn. Możliwe jest również nadążne wyważania rotorów. Może ono być realizowane przez system mas korekcyjnych o zmiennej odległości od osi obrotu. Zmiana odległości masy korekcyjnej od osi obrotu wpływa na zmianę bezwładności obiektu a tym samym zmniejsza niewyważenie. W zależności od konstrukcji urządzenia modernizacja może zakładać rozbudowę lub wymianę poszczególnych elementów. Poprawa pracy urządzenia wymaga selekcji elementów w zależności od całościowej ingerencji w pracę maszyny oraz wpływu na prace całego urządzenia. Przedstawiona autorska metoda sterowania automatycznego niewyważeniem z wykorzystaniem Operatora Energetycznego z doborem parametrów została wykonana na rzeczywistym stanowisku laboratoryjnym.

EN

The article presents an example of application of the Teager-Kaiser Energy Operator in automatic rotor balancing. The Teager-Kaiser Energy Operator is a signal analysis method, which allows for some mechanical objects to estimate energy changes in Newtonian terms by means of a displacement signal. Rotors are a structural element that rotates around an axis. Traditional balancing of the rotors is based on the introduction of correction masses, the aim of which is to reduce vibrations and noise during machine operation. Traditional balancing of the rotors is also possible. It can be realized by a system of correction masses with variable distance from the axis of rotation. The change of the correction mass distance from the axis of rotation influences the change of inertia of the object and thus reduces the unbalance. Depending on the design of the device, the modernization may assume extension or replacement of individual elements. Improvement of the operation of the device requires selection of elements depending on the overall interference in the operation of the machine and the impact on the operation of the entire device. The presented original method of automatic unbalance control with the use of the Energy Operator with the selection of parameters has been performed on a real laboratory stand.

Słowa kluczowe

PL

TKEO; Teager-Kaiser; operator energetyczny Teagera-Kaisera; aktywna kontrola drgań; maszyny wirnikowe; wyważanie wirników; regulator; dynamika wirnika

EN

TKEO; Teager-Kaiser; Teager-Kaiser energy operator; active vibration control; rotating machinery; rotor balancing; controller; rotor dynamics

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 20, nr 1-2
• Strony: 161--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Blaut Jędrzej

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Aleja Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Rumin Rafał

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Zarządzania, Aleja Mickiewicza 30, 30-059 Kraków (autor korespondencyjny)

autor

Cieślik Jacek

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Aleja Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Hyla Paweł

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Aleja Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Szpytko Janusz

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Aleja Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Blaut J., Korbiel T., Batko W. 2016. Application of the Teager-Kaiser energy operator to detect instability of a plain bearing. Diagnostyka 17
• 2. Rumin R., Cieślik J., Mańka M., Szlachetka A., Maliszewski M. 2012. Układ do redukcji drgań urządzeń wirujących. Zgłoszenie patentowe.
• 3. Rumin R., Cieślik J. 2010. Układ do automatycznego wyważania wirników przy pomocy ciągłej zmiany rozkładu masy korekcyjnej. Drgania w Układach Fizycznych vol. 24: 337–342
• 4. Maragos P., Kaiser J.F., Quatieri T. F. 1993. Energy separation in signal modulations with application to speech analysis. IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.41, No.10, 1993, pp. 3024-3051
• 5. Vakman D.. 1996. On the analytic signal, the Teager-Kaiser energy algorithm, and other methods for defining amplitude and frequency. IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.44, No.4, pp.791-797
• 6. F. C. Nelson, A Brief History of Early Rotor Dynamics, J. of Sound and Vib., 37 no 6, (2003).
• 7. S. Zhou and J. Shi , Active Balancing and Vibration Control of Rotating Machinery: A Survey, The Shock and Vibration Digest (2001).
• 8. R. Rumin and J. Cieślik, System for Automatic Rotor Balancing Using a Continuous Change of the Correction Mass Distribution, Vibrations in Physical Systems, vol. 24, (2010), 337-342.
• 9. S. V. Pantankar and D. B. Spalding, A calculation processure for heat, mass and momentum transfer in the three-dimensional parabolic flows, International Journal of Heat Mass Transfer, 15, (1972), 1787-1806.
• 10. T. C. Papanastasiou, G. C. Georgiou, A. N. Alexandrou, Viscous Fluid Flow: Chapter 6 - Unidirectional Flows, CRC Press, (2000).
• 11. J.P. Vanyo, Rotating Fluids in Engineering and Science, Dover Publications, (1993).
• 12. R. Gryboś, Podstawy mechaniki płynów. Cz. 1, Kinematyka, dynamika cieczy i gazów, hydrostatyka, Cz. 2, Turbulencja, metody numeryczne, zastosowania techniczne, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, (1998).
• 13. R. Puzyrewski, J. Sawicki, Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki, Wydaw. Naukowe PWN, (2000).
• 14. Gretchen B. Murri, Jeffery R. Schaffb, Fatigue Life Methodology For Tapered Hybrid Composite Flexbeams.
• 15. Maissan, T.M., The Effects of the Black Blades on Surface Temperatures for Wind Turbines, in W.A.T. J., Editor 2001, Université du Québec à Rimouski: Canada.
• 16. Alsabagh, Abdel, et al. "A Review of the Effects of Ice Accretion on the Structural Behavior of Wind Turbines." Wind Engineering 37.1 (2013): 59-70.
• 17. Teager , H. i Teager, S. 1983. A Phenomenological Model for Vowel Production in the Vocal Tract. San Diego: College-Hill Press.
• 18. Henríquez, P., White, P., Alonso, J., Ferrer, C. i Travieso, C. 2011. Application of Teager-Kaiser Energy Operator to the Analysis of Degradation of a Helicopter Input Pinion Bearing. The International Conference Surveillance 6.
• 19. Antoniadou, I., Manson, G., Staszewski, W., Barszcz, T. i Wordena, K. 2015, A time–frequency analysis approach for condition monitoring of a wind turbine gearbox under varying load conditions. Mechanical Systems and Signal Processing, s. 188–216.
• 20. Rumin R., Cieślik J. 2011, Vibration Control of Rotating Machinery. Conference Active Noise and Vibration Control Methods, Krakow-Wojanow, Poland.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).