Dynamic compensation of dynamic forces in two planes for the rigid rotor

• Autorzy: Majewski T. , Domagalski R. , Melo M. M.

Warianty tytułu

PL

Automatyczna kompensacja sił dynamicznych w dwóch płaszczyznach dla sztywnego wirnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method of automatic compensation of dynamic forces acting on a rigid rotors as a result of their unbalance. I t is done by free elements located in two planes. The free elements rotate together with the rotor and generate forces that can be opposed to the rotor unbalance. The paper presents physical and mathematical models. It is shown for what positions of the free elements they can compensate the unbalance. Numerical simulations show that the elements status goes to these positions. The vibration forces were defined and it was pointed out that they push the free elements to these positions. The vibration forces take zero values in balI positions for which the system is balanced. They are positions of the equilibrium. The stability of the free elements in these positions is discussed. Ranges of the rotor velocity in whieh the system balances itself are defined. The paper presents a simulation of the behavior of the system during the balancing for different unbalance situation. The influence of resistance of the free elements on the efficiency of the method is verified. The theoretical results are verified during laboratory experiments.

PL

W pracy przedstawiono metodę automatycznego równoważenia sił dynamicznych działających na sztywny niewyważony wirnik. W tym celu użyto swobodnych elementów (kulek lub rolek) umieszczonych w dwóch płaszczyznach. Elementy swobodne wirujące razem z wirnikiem mogą zmieniać swoje położenie i generują siły, które mogą zrównoważyć niewyważenie wirnika. W pracy przedstawiono model fizyczny i matematyczny. Ustalono położenia elementów swobodnych, w których równoważą niewyważenie wirnika. Przeprowadzono symulację komputerową, która wykazała że elementy swobodne rzeczywiście dążą do tych położeń. Zdefiniowano siły wibracyjne, które wymuszają zmianę położenia elementów swobodnych względem wirnika. Wykazano, że siły wibracyjne zanikają, gdy elementy znajdują się w położenia, równoważących niewyważenie. Zbadano stateczność położeń końcowych. Analizowano wpływ oporów ruchu na końcowy stan wyważenia wirnika. Zbudowano stanowisko laboratoryjne i przeprowadzono eksperymenty, które wykazały, że elementy swobodne rzeczywiście przemieszczają się do położeń, w których równoważą siły dynamiczne działające na wirnik.

Słowa kluczowe

EN

rotor; vibration; self-organizing system

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 45 nr 2
• Strony: 379--403
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majewski T.

autor

Domagalski R.

autor

Melo M. M.

• Departamento de Ingeniera Mecanica e Industrial, Universidad de las Americas-Puebla, Puebla, Mexico and Faculty of Mechatronical Engineering, Warsaw University of Technology, Poland,

Bibliografia

• 1. Alfriend K.T., 1974, Partially filled viscous nutation damper, Journal of Spacecraft and Rockets, II, 383-395
• 2. Blekhman I.I., 1971, Synchronization of Dynamic Systems, Moscow, Nauka (in Russion)
• 3. Bovik P., Hogfors C., 1986, Autobalancing of rotors, Journal of Sound and Vibrations, 111, 3
• 4. Breal-Kjear, 1973, Dynamic balancing, Technical Review, 3
• 5. Chang C.O., Chou C.S., 1991, Stability analysis of a freely precesing gyroscope carrying a mercury ring damper, Journal of Sound and Vibration, 146, 39, 491-506
• 6. Gawlak G., 1986, Balancing of the grinding wheels, 3rd Conf. on Production Engineering, Design and Control ”PEDAC”, Alexandria
• 7. Gawlak G., Majewski T., 1991, Dynamic of device for automatic balancing of the rotor systems, Archive of Mechanical Engineering, XXXVIII, 3, 185-199
• 8. Harris C.M. (edit.), 1988, Shock and Vibration Handbook, McGraw-Hill Book Company
• 9. Krawczenko W.I., 1983, Investigation of the stability of the ball balancer (in Russian), Maszinostrojenie, I, 25-27
• 10. Majewski T., 1976, Automatic balancing of the rotor supported elastically in one direction, Archive of Mechanical Engineering, XXII, 3, 377-390
• 11. Majewski T., 1978, Automatic balancing of the rotor elastically supported in two directions (in Polish), Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 16, 1, 26-39
• 12. Majewski T., 1980, Automatic balancing in two planes, Archive of Mechanical Engineering, XVII, 192-212
• 13. Majewski T., 1987, Synchronous vibration eliminator for an object having one degree of freedom, Journal of Sound and Vibration, 112, 401-413
• 14. Majewski T., 1988, Position errors occurrence in self balancers used on rigid rotors of rotating machinery, Mechanism and Machine Theory, 23, 1, 71-78
• 15. Majewski T., 1994, Synchronous elimination of mechanical vibration, Publishing House of the Warsaw University of Technology, Mechanics, 155
• 16. Majewski T., 2000a, Synchronous elimination of vibration in the plane, Part 1: Analysis of occurrence of synchronous movements, Journal of Sound and Vibration, 232, 3, 553-570
• 17. Majewski T., 2000b, Synchronous elimination of vibration in the plane, Part 2: Method efficiency and its stability, Journal of Sound and Vibration, 232, 3, 571- 584
• 18. Majewski T., Domagalski R., 1997, Selection of system parameters for achieving appropriate balance class, Conference on Mechatronics’97, Warsaw, 523-528
• 19. Plainevaux J.E., 1954, Equilibruge automatique des rotors, Revue Generale de Mecanique, 11, 397-402
• 20. Plainevaux J.E., 1955, Equilibruge automatique des rotors, Revue Generale de Mecanique, 4, 131-136
• 21. Sokolowska R., 1981, Automatic balancing in rotation about a fixed point, Doctor Thesis, Warsaw Technical University
• 22. Thearle E.L., 1950, Automatic dynamic balancers, Machine Design, 9, 119-124, 10, 103-106, 11, 149-153