Oscillations of rotor supported on magnetic bearings with impacts in retainer bearings

• Autorzy: Pust L.

Warianty tytułu

PL

Oscylacje wirnika podpartego w łożyskach magnetycznych wywołane obciążeniem udarowym łożyska ustalającego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dynamic properties of a rotor supported on two passive magnetic bearings are investigated by means of the numerieal solution to the mathematical model of a prototype developed at the Institute of Thermomechanics ASCR. Magnetic supports always have to include the so-called retainer bearings in order to prevent the rotor from dangerous increase of oscillations due to damage in magnetic bearings. Retainer bearings are rolling bearings, the inner ring of which rotates after an oblique impact by the rotor journal. This rotation introduces an additional degree of freedom to the mathematical model of the rotor support. The main aim of this study is to gain the basic knowledge about the properties of such a system, therefore, a new model of impact motion with large amplitudes, introducing radial Hertz stiffness, material contact damping, tangential dry friction and viseous damping is developed. Dynamic properties of the system described by 6 differential equations containing strongly nonlinear terms are investigated, and the results are presented in form of response curves. Frequency intervals of periodie, quasi-periodic and chaotic motions are ascertained and effects of various parameters on the dynamic behavior of the studied system are determined.

PL

Dynamiczne właściwości wirnika podpartego w dwóch pasywnych łożyskach magnetycznych zbadano w drodze symulacji numerycznych matematycznego modelu prototypu zbudowanego w Instytucie Termomechaniki Akademii Nauk Czeskiej Republiki. Podpory magnetyczne zawsze muszą zawierać w swej strukturze tzw. łożyska ustalające, które zapobiegają przed gwałtownym wzrostem drgań wywołanych uszkodzeniem łożysk magnetycznych. Łożyska ustalające są łożyskami tocznymi, których wewnętrzny pierścień zaczyna się obracać po ukośnym uderzeniu czopa wirnika. To z kolei wprowadza dodatkowy stopień swobody do modelu. Głównym celem analizy jest uzyskanie wiedzy na temat właściwości takiego układu, dlatego też zbudowano nowy model odzwierciedlający ruch po udarze o dużej amplitudzie i uwzględniający promieniową sztywność Hertza, tłumienie materiałowe w strefie kontaktu, tarcie suche styczne i tłumienie wiskotyczne. Właściwości dynamiczne układu opisano 6 równaniami różniczkowymi ruchu zawierającymi człony nieliniowe. Rozwiązanie zaprezentowano w formie wykresów odpowiedzi układu. Stwierdzono występowanie przedziałów częstości odpowiadających ruchowi okresowemu, quasi-okresowemu oraz chaotycznemu. Określono też wpływ wielu parametrów układu na jego dynamikę.

Słowa kluczowe

EN

space oscillations; oscillations; passive magnetic bearing; rotor; retainer bearing; impact

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 45 nr 1
• Strony: 99--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Pust L.

• Institute of Thermomechanics, Academy of Sciences of Czech Republic, Prague, Czech Republic,

Bibliografia

• 1. Brepta R., Pust L., Turek F., 1994, Mechanical Vibrations (in Czech, TP71), Sobotales, Prague, pp. 589
• 2. Goldman P., Muszynska A., 1994, Chaotic behavior of rotor/stator systems with rubs, Transactions ASME, J. of Vibration and Acoustics, 116, 692-701
• 3. Isaaksson J.L., 1994, Chaotic response of rotor/stator rubs, Proc. 4. International Conference on Rotor Dynamics, Chicago, 91-95
• 4. Kudra G., Awrejcewicz J., 2003, The triple pendulum with barriers as a first step in modelling of the piston-connecting rod-crankshaft system, Proceedings 7th Conference on Dynamical Systems, Theory and Applications, Lodz, Awrejcewicz J., Owczarek A., Mrozowski J. (edit.), 1, 199-206
• 5. Pust L., 2003a, Dynamical properties of passive magnetic bearing, Engineering Mechanics, 10, 1, 1-16
• 6. Pust L., 2003b, Space oscillations of rotor supported on magnetic bearings with impacts in retainer bearings, Proceedings 7th Conference on Dynamical Systems, Theory and Applications, Lodz, Awrejcewicz J., Owczarek A., Mrozowski J. (edit.), 1, 65-84
• 7. Pust L., Koz´anek J., 2002, Vibration of rotor supported in magnetic bearing with impact, Proc. Engineering Mechanics, Svratka, VUT Brno, edition CD ROM, 10
• 8. Pust L., Koz´anek J., Vesel´y J., 2003, Rotor supported on magnetic bearings – numerical and experimental analysis, Engineering Mechanics, 10, 5, 345-358
• 9. Wei Yang, Kikuan Tang, 1994, Chaotic response of rotor/stator rubs, Proc. 4. International Conference on Rotor Dynamics, Chicago, 91-95