Damping of vibrations in a power transmission system containing a friction clutch

• Autorzy: Skup Z.

Warianty tytułu

PL

Tłumienie drgań w układzie napędowym zawierającym sprzęgło cierne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a theoretical study of the process of damping of non-linear vibrations in a three-mass model of a power transmission system with a multi-disc flexible friction clutch switched on and off electromagnetically. Steady-state motion of the system is subject to harmonic excitation. The problem is considered on the assumption of a uniform unit pressure distribution between the contacting surfaces of the cooperating friction discs. Structural friction, small relative sliding of the clutch discs and linear viscotic damping have also been taken into account. In the case of sliding, the friction coefficient is not constant but depends on the relative angular velocity of slowly sliding discs. The aim of the analysis is to assess the influence of geometric parameters of the system, its external load, unit pressure, viscotic damping on resonance curves and phase shift angle of steady-state vibrations. The equations of motion of the examined system are solved by means of the slowly varying parameters (Van der Pol) method and digital simulation.

PL

Artykuł przedstawia rozważania teoretyczne procesu tłumienia drgań nieliniowych w układzie napędowym o trzech stopniach swobody ze sprzęgłem ciernym włączanym elektromagnetycznie. Przedmiotem rozważań jest ruch ustalony układu poddanego wymuszeniu harmonicznemu. Zagadnienie rozpatrywane jest przy założeniu stałego rozkładu nacisku pomiędzy współpracującymi powierzchniami tarcz ciernych. Uwzględniane jest tarcie konstrukcyjne, mały względny poślizg tarcz sprzęgła oraz liniowe tłumienie wiskotyczne. W przypadku poślizgu współczynnik tarcia nie jest stały, a zależy od względnej prędkości powoli ślizgających się tarcz. Celem analizy jest zbadanie wpływu geometrycznych parametrów układu, obciążenia zewnętrznego, nacisku jednostkowego, wiskotycznego współczynnika tłumienia na krzywe rezonansowe i kąta przesunięcia fazowego dla drgań ustalonych. Równania ruchu badanego układu zostały rozwiązane metodą powoli zmieniających się parametrów (metoda Van der Pola) i metodą symulacji cyfrowej.

Słowa kluczowe

EN

non-linear vibrations; viscotic damping; friction clutch; structural friction; hysteresis loop

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 43 nr 4
• Strony: 875--892
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Skup Z.

• Institute of Machine Design Fundamentals, Warsaw University of Technology,

Bibliografia

• 1. Buczkowski R., 1999, Statistical modeling of rough surfaces and fnite element contact analysis, Rozprawa habilitacyjna, Prace IPPT-PAN, 3
• 2. Buczkowski R., Kleiber M., 1997, Elasto-plastic interface model for 3D frictional orthotropic contact problems, Int. Numer. Methods Eng., 40, 599-619
• 3. Caughey T. K., 1960, Sinusoidal excitation of a system with bilinear hysteresis, Trans. ASME, 82, 640-643
• 4. Gałkowski Z., 1981, Analysis of non-stationary processes in a dynamical system with structural friction, Ph.D. thesis, (original title in Polish: Badanie procesów niestacjonarnych układu dynamicznego z uwzględnieniem tarcia konstrukcyjnego), Warsaw University of Technology
• 5. Giergiel J., 1990, Tłumienie drgań mechanicznych, PWN, Warszawa
• 6. Goodman L.E., Klamp I.H., 1956, Analysis of slip damping, with reference to turbine-blade vibration, Journal of Applied Mechanics, Transactions ASME, 78, 421-429
• 7. Grudziński K., Kissing W., Zapłata L., 1992, Untersuchung Selbsterregter Reibungsschwingungen mit Hilfe eines Numerischen Simulationsverfahrens, Technische Mechanik, 13, 7-14
• 8. Kołacin T., 1971, Determination of friction characteristics of porous bearings based on measurements of parameters brought about by the friction, (original title in Polish: Wyznaczanie charakterystyk tarcia łożysk porowatych z pomiarów parametrów drgań wywołanych tarciem), Ph.D. thesis, Warsaw University of Technology, No. 1, pp. 41-60
• 9. Kosior A., Wróbel J., 1986, Test of inuence the forced variance on Dynamics system of a two-degree-of-freedom with hysteretic loop, Books Sciences Rzeszów University of Technology, Mechanics, 12, 49-52
• 10. Osiński Z., 1986, Tłumienie drgań mechanicznych, PWN, Warszawa
• 11. Osiński Z., 1998, Damping of Vibrations, A.A. BALKEMA/Rotterdam/Brook_eld, 1998
• 12. Pian T.H.H., 1957, Structural damping of a simple built-up beam with riveted joints in bending, Journal of Applied Mechanics, 24, 35-38
• 13. Pietrzakowski M., 1986, Analysis of a simple system with structural friction by the space-time FEM, XXII Symposium Vibrations in Physical Systems, Błańejewko, 222-223
• 14. Popp K., Stelter P., 1990, Stick-slip vibrations and chaos, Phil. Trans. R.Soc. Lond., 332, 89-105
• 15. Skup Z., 1991,a Forced vibration of a nonlinear stationary system with a friction clutch, structural friction, being taken into consideration, Engineering Transactions, 39, 69-87
• 16. Skup Z., 1991b, Vibration of a system with friction clutch with consideration of structural friction due to a random process, Nonlinear Vibrations Problems, 24, 195-209
• 17. Skup Z., 1998, Wpływ tarcia konstrukcyjnego w wielotarczowym sprzęgle ciernym na drgania w układzie nap¦dowym, Prace naukowe PW, Mechanika, 167
• 18. Skup Z., 2001, Analysis of frictional vibration damper with structural friction taken into consideration, Machine Dynamics Problems, 25, 2, 103-114
• 19. Skup Z., 2003, Active and passive damping of vibrations by torsional damper during steady state motion of a power transmission system, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 41, 1, 155-167.
• 20. Skup Z., 2004, Vibration damping in a power transmission system containing a friction clutch, Mathematik and Mechanik, PAMM, 4, Issue 1, 111-121
• 21. Szadkowski A., Morford R.B., 1992, Clutch engagement simulation: engagement without throttle, SAE Technical Paper Series, 920766, 103-116
• 22. Zboiński G., Ostachowicz A., 1997, A general FE algorithm for 3D incremental analysis of frictional contact problems of elastoplasticity, Finite Elements in Analysis and Design, 27, 289-305