Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Determination of hydrodynamic power losses in a gearing

Stavytskyi Valerii, Bashta Oleksandr, Nosko Pavlo, Tsybrii Yurii

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 1

1--7

EN

Despite the relatively numerous experimental studies, there are few published works on the topic of development of mathemati-cal models that describe the hydrodynamic processes in gears. There is no generic analytical model that integrates all types of losses. The purpose of this work is to develop a modern generalised methodology for calculating the hydrodynamic power losses of high-speed gears. For each gear, partially or fully immersed into an oil bath, the power spent to overcome the hydromechanical resistance can be represented as the sum of the following: the Coriolis force moment arising from the radial movement of the oil in the tooth spaces of the rotating gear, the viscous friction forces moment on the periphery of the gear addendums in the oil bath and the viscous friction forces moment at the face of the gear in the oil bath. The hydrodynamic power losses due to the Coriolis force action, viscosity friction losses at the periphery of the gear and the viscosity friction at the face of the gear (both turbulent and laminar modes) were observed separately. From the mathematical simulation of the rotation processes when the gear is immersed into the oil bath, an analytical dependence was obtained. It allows predicting the influence of the geometrical parameters of the gearing on the hydrodynamic power losses. Analysis of the calculation results of the power losses due to the action of hydraulic resistance forces and results from experimental studies is provided for several gears with different hydromechanical parameters. The proposed method of calculating power loss due to hydromechanical resistance of the oil bath to the rotation of the gear gave results that were close to the experimental data. Acceptable coincidence of theoretical and experimental results allows recommending the received analytical dependencies for practical calculations of high-speed gears.

2

Combination of feedback control and spring-damper to reduce the vibration of crane payload

Nguyen Trong Kien

Archive of Mechanical Engineering

|

2021

|

LXVIII, nr 2

165--181

EN

Operating cranes is challenging because payloads can experience large and dangerous oscillations. Anti-sway control of crane payload can be approached by the active methods, such as feedback control, or passive methods. The feedback control uses the feedback measurement of swing vibration to produce the command sent to a motor. The feedback control shows good effectiveness, but conflict with the actions of the human operator is a challenge of this method. The passive method uses the spring-damper to dissipate energy. The passive method does not cause conflict with the human operator but has limited performance. This paper presents the combination of two methods to overcome the disadvantages of each separate one. The passive method is used to improve the efficiency of the feedback method to avoid conflicts with the human operator. The effectiveness of the combination is simulated in a 2D crane model.

3

Selected aspects involved in the optimization of cranes with pivoting booms

Chwastek S.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 4

159--171

EN

Certain crane operations – hoisting/lowering the payload connected to a slewing jib – require a nonlinear description to take Euler and Coriolis forces into account, the impacts of which should already be minimised at the stage of selection of the system parameters and mechanism structure. Optimal sets of parameters for the crane mechanisms thus obtained were optimised for the full range of slewing motion. It is demonstrated that the selection of the geometric dimensions of the structural elements of the hoisting mechanisms, i.e. the slewing system and counterbalances, enables the horizontal track error load to be minimised whilst the forces acting on the mechanism and inducing its vertical movement can be reduced. Thus, for the assumed lifting capacity and distance jaunt we get the structure of the crane mechanism that guarantees the minimal consumption of energy.

PL

Niektóre operacje żurawi: podnoszenie/opuszczanie ładunku połączone ze zwodzeniem wysięgnika wymagają nieliniowego opisu, biorąc pod uwagę siły Eulera i Coriolisa, których wpływ powinien być minimalizowany już na etapie doboru struktur i parametrów mechanizmów. Uzyskane w ten sposób optymalne zestawy parametrów mechanizmów żurawia zostały zoptymalizowane dla pełnego zakresu ruchu zwodzenia. Jak wykazano w pracy, poprzez właściwy dobór wymiarów geometrycznych elementów konstrukcji żurawia tworzących mechanizmy linowe: wypadu i przeciwwagi możliwe jest uzyskanie minimum błędu prostowodności poziomej toru ładunku oraz minimalizacja sił w mechanizmie zwodzenia. W efekcie dla założonych: udźwigów i odległości wypadu otrzymujemy struktury mechanizmów żurawia gwarantujące najmniejsze zapotrzebowanie energii.

4

Analiza dynamiki ciała poruszającego się w układzie obrotowym : szczegółowe wyprowadzenie siły Coriolisa

Szostek Kamil

Problemy Nauk Stosowanych

|

2018

|

T. 9

61--78

PL

Wstęp i cele: W artykule wyprowadzone zostały równania, które pozwalają przeliczyć położenie, prędkość oraz przyśpieszenie ciała punktowego mierzone w układzie obrotowym do położenia, prędkości oraz przyśpieszenia mierzonego w układzie inercjalnym. Materiał i metody: W pracy zastosowano metodę dedukcji matematycznej. Wyniki: Równanie otrzymane dla przyśpieszenia posiada trzy składowe, z których jedna to siła dośrodkowa, natomiast druga to siła Coriolisa. Przedstawiona została także dyskusja na temat wyprowadzonego równania. Wniosek: W artykule został przedstawiony precyzyjniejszy zapis wzoru na prędkość oraz przyśpieszenie w układzie inercjalnym niż obecnie stosowane. Pokazane zostało na przykładzie, że przyśpieszenie Coriolisa nie jest niezależne od przyśpieszenia dośrodkowego. W rozważanym przykładzie te dwa przyśpieszenie przeciwdziałały sobie nawzajem.

EN

Introduction and aim: The article derives equations that allow the conversion of the position, velocity and acceleration of a point body measured in a rotational system to the position, velocity and acceleration measured in an inertial system. Material and methods: Mathematical deduction method has been used in the paper. Results: The equation obtained for acceleration has three components, one of which is centripetal force, while the other is Coriolis force. A discussion on the derived equation was also presented. Conclusion: The article presents a more precise record of the formula for speed and acceleration in an inertial system. It is shown on the example that Coriolis acceleration is not independent of centripetal acceleration. In the example under consideration these two accelerations counteracted each other.

5

Linear stability effect of densely distributed porous medium and Coriolis force on Soret driven ferrothermohaline convection

Sekar R., Murugan D.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2018

|

Vol. 23, no. 4

911--928

EN

The effect of Coriolis force on the Soret driven ferrothermohaline convection in a densely packed porous medium has been studied. A linear stability analysis is carried out using normal mode technique. It is found that stationary convection is favorable for the Darcy model, therefore oscillatory instability is studied. A small thermal perturbation is applied to the basic state and linear stability analysis is used for which the normal mode technique is applied. It is found that the presence of a porous medium favours the onset of convection. The porous medium is assumed to be variable and the effect of the permeable parameter is to destabilize the system. The present work has been carried out both for oscillatory as well as stationary instabilities. The results are depicted graphically.

6

Inertial oscillations indeced by propagation of Vistula Lagoon freshwater into the Baltic Sea

Yurov V. A., Yurova A. A.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2017

|

Vol. 21, No 2

121--134

EN

A mathematical model of the mechanism of the appearance of antisymmetric vortices during the propagation of freshwater into the seawater which is observed, in particular, at the exit from the Baltic Canal connecting the Vistula Lagoon and the Baltic Sea is constructed in the work. In particular it is shown that the main reason for the vortex formation in this case is the Coriolis force. The exact dependence of the circulation of velocity on time for the three simplest types of the “tongue” of the intrusion of freshwater is calculated analytically in the work as well.

7

Mathematical model of Coriolis effect

Sobczak E., Kasprzak J., Ringel T.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2017

|

Nr 1

23--25

EN

Mathematical model describing acceleration and the Coriolis force for an object moving along a longitude with a velocity v > 0 (northwards) or v < 0 (southwards) and at same time along a latitude with a velocity vs > 0 (eastwards) or vs < 0 (westwards) has been elaborated: ac = - ( ω + vs /r ) v sinϕ = - ωv sinϕ (1 + s/cosϕ). At a positive velocity along a latitude (vs > 0) an increase in the angular velocity of the Earth globe “cycle” (Δω = vs/r; r = R cosϕ and an increase in the absolute value of the acceleration lacl and the Coriolis force at a given object velocity along a longitude (v > 0 or v < 0) occur, while for a negative value of this velocity (vs < 0) a decrease by the similar value lacl appears. The acceleration and the Coriolis force are not observed when vs= - R ωcosϕ or ϕ= 0.

PL

Opracowano matematyczny model opisujący przyśpieszenie Coriolisa dla obiektu poruszającego się jednocześnie wzdłuż południka z prędkością v > 0 (na północ) lub v < 0 (na południe) oraz wzdłuż równoleżnika z prędkością vs > 0 (na wschód) lub vs < 0 (na zachód): ac = - ( ω + vs /r ) v sinϕ = - ωv sinϕ (1 + s/cosϕ). Dla dodatniej prędkości wzdłuż równoleżnika (vs > 0) następuje wzrost prędkości kątowej obiegu obiektu wokół osi kuli ziemskiej (Δω = vs/r; r = R cosϕ oraz wzrost bezwzględnej wartości przyśpieszenia Coriolisa lacl przy danej prędkości obiektu wzdłuż południka (v > 0 lub v < 0), natomiast dla (vs < 0) następuje zmniejszenie lacl. Przyśpieszenie Coriolisa zanika dla vs= - R ωcosϕ lub ϕ= 0.

8

Doświadczalna weryfikacja symulacji procesu odlewania odśrodkowego w formach ceramicznych

Leśniewski W., Wieliczko P., Małysza M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 1

23--29

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac związanych z ustaleniem rzeczywistego przepływu ciekłego metalu w formie podczas procesu odlewania odśrodkowego w indukcyjnym piecu próżniowym firmy SuperCast Linn HighTherm. W procesie odlewania odśrodkowego wykorzystywany jest wpływ siły odśrodkowej na przepływ ciekłego metalu w formie, a następnie powodowany nią wzrost ciśnienia ciekłego – krzepnącego metalu. Dla prędkości wirowania formy równej 250 rpm i odległości formy wynoszącej 0,2 m od osi obrotu wartość siły odśrodkowej działającej na ciekły metal jest 14 razy większa od siły grawitacji. Mimo tak dużej siły często obserwowano w odlewach wykonanych w indukcyjnych piecach odśrodkowych niedolewy, których przyczyny były niewyjaśnione. Działająca w tym przypadku siła grawitacji nie ma istotnego znaczenia na przepływ metalu w wirującej formie. Podczas wykonywania odlewów w piecu odśrodkowym na powierzchni tygla pozostaje pewna ilość metalu wskazująca, że podczas odlewania na ciekły metal muszą oddziaływać minimum dwie siły. Jedną z nich jest siła odśrodkowa wymuszająca przepływ metalu równolegle do promienia wodzącego wirującej formy. Zwrot drugiej siły jest skierowany prostopadle do kierunku promienia wodzącego, na co wskazuje pozostałość zakrzepniętego metalu w kanale wylewowym tygla. Wykorzystując specjalnie dobraną geometrię zestawu odlewniczego, przeprowadzono serię doświadczeń, umożliwiającą zaobserwowanie sposobu przepływu i wypełniania formy. Analiza uzyskanych wyników wskazuje, że podczas symulacji komputerowej prowadzonej w nieinercjalnych układach odniesienia uwzględnienie siły Coriolisa wyjaśnia przepływ metalu podczas odśrodkowego zalewania formy. Przeprowadzone obliczenia komputerowe potwierdziły zgodność z wynikami przeprowadzonych doświadczeń.

EN

This paper presents the results of work on the determination of actual molten metal flow in a mould during centrifugal casting in the SuperCast induction vacuum furnace manufactured by Linn HighTherm. The centrifugal casting process uses the effect of centrifugal force on the flow of liquid metal in the mould with a resulting increase of the liquid and solidifying metal pressure. At the mould rotational speed of 250 rpm and the mould distance of 0.2 m from the rotation axis, the centrifugal force acting on the liquid metal is 14 times higher than the force of gravity. Despite a high force, misruns of unexplained origin have been found in castings from centrifugal induction furnaces. Here the action of gravity is insignificant to the flow of metal within the rotating mould. When casting in centrifugal forces, a certain amount of metal remains on the crucible surface, indicative of a minimum two forces present and acting on the liquid metal during the process. One is the centrifugal force, which prompts the flow of metal in parallel to the radius vector of the rotating mould. The sense of the other force is directed perpendicularly to the radius vector direction, as suggested by the residues of solidified metal in the crucible spout. A specially designed geometry of the casting system has been used in a series of experiments to observe the way in which the flow and casting filling occur. The analysis of produced results suggests that the inclusion of the Coriolis force in the computer-aided simulation of non-inertial reference systems explains the metal flow during centrifugal pouring. The computer calculations have proven the results of the said experiments.

9

Unsteady Hartmann flow in a rotating channel with perfectly conducting walls

Seth G. S., Ansari Md. S., Nandkeolyar R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2011

|

Vol. 16, no 4

1129-1146

EN

An unsteady Hartmann flow of a viscous incompressible electrically conducting fluid in a rotating channel with perfectly conducting walls under the action of a periodic pressure gradient is studied. An exact solution of the governing equations for the fully developed flow is obtained in a closed form. The expression for the shear stress at the upper plate is also derived. The solutions valid for vanishing and small finite magnetic Prandtl number are derived from the general solution. The asymptotic behavior of these solutions is analyzed, for large values of the frequency parameter […], to gain some physical insight into the flow pattern. It is found that a magnetic field tends to retard the fluid flow in both the primary and secondary flow directions whereas oscillations and rotation tend to accelerate it in both the directions. The magnetic field reduces primary and secondary induced magnetic fields whereas oscillations and rotation have reverse effect on it. The magnetic field reduces the primary as well as secondary shear stress at the upper plate […] whereas oscillations and rotation tend to increase it.

10

Compensative control chart of angular velocity sensor on basis of wave solid-state gyroscope

Gankevych Z., Kucher S., Bondar P.

Vibrations in Physical Systems

|

2010

|

Vol. 24

111--116

EN

This work is devoted to results of research wave solidstate gyroscope (WSG) with a metallic cylinder resonator and piezoelectric systems of excitation and pickup information, which works in the mode of compensation angular velocity sensor. This type of device becomes more and more attractive thanks to its low cost, considerable vibrostability, shockproof and enough high precision characteristics. In the work there are results of design the power balancing channel, which provides functioning of gyroscope in the compensative mode in the environment of MatLAB-Simulink. Numerical parameters, namely basic mode frequencies of vibration, which are used in model, were got by means of finite element analysis of real resonator model in the environment of ANSYS. It is shown that application of integral-position control law gives the desired dynamic characteristics both to the action of permanent angular speed and to the change of it by harmonic law.

11

Effect of wall conductance on MHD Couette flow and heat transfer in a rotating system

Guria M., Jana R. N., Ghosh S. K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2008

|

Vol. 13, no 1

75-90

EN

The effect of wall conductance on the hydromagnetic Couette flow and heat transfer between two parallel plates in a rotating frame of reference in the presence of an applied uniform transverse magnetic field is studied. An exact solution of the goveming equations has been obtained. It is found that both the primary and the secondary velocities decrease with an increase in wall conduetance parameter. It is also found that the induced magnetic field components increase with an increase in wall conduetance parameter. The shear stresses at the lower plate decrease with an increase in wall conductivity. The heat transfer characteristic has also been studied on taking viscous and Joule dissipation into account.

12

Hall effects on MHD plasma Couette flow in a rotating environment

Ghosh S. K., Pop I.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no 2

293-305

EN

The Magnetohydrodynamic (MHD) plasma Couette flow in a rotating frame of reference subject to the Hall current is studied. This problem is confined to a startup process, which deals with an impulsive start of the moving plate as well as an accelerated start of the moving plate. The solution is obtained by employing the Laplace inversion method. An asymptotic behavior of the solution is analysed for small as well as large time T to gain the physical insight into the flow pattern. As a consequence of the physical situation of interest the fully ionized neutral plasma interacts with the frictional layer when it starts in motion. The dimensionless velocity profiles are depicted graphically and the shear stresses are presented in tables.

13

Przepływ filtracyjny przez wysokoobrotowy ośrodek o strukturze porowatej

Zachara A.

Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka

|

2000

|

nr 117, vol. 1

287-292

PL

Praca zawiera obliczenia przepływu przez ośrodek porowaty w kształcie rury cylindrycznej, wirujący wokół swojej' osi. Wirnik tego typu ma zastosowanie w regeneracyjnych wymiennikach ciepła. Obliczenia procesów przepływowych przeprowadzone były przy wykorzystaniu liniowego prawa Darcy'ego, przy uwzględnieniu wpływu sił odśrodkowych i Coriolisa. Rozpatrzono przypadek jedno-i dwuwymiarowy. W przypadku pierwszym uzyskano rozwiązanie analityczne, zaś w drugim numeryczne. Wyznaczono rozkłady ciśnień i prędkości wewnątrz wirującego ośrodka i zbadano jego własności wentylatorowe.

EN

The paper presents calculations of the flow through the porous medium, which has a form of a cylindrical tube, rotating around its axis. Rotors of this kind found their application in regenerative rotating heat exchangers. Calculations were made using linear Darcy's law and centrifugal as well as Coriolis forces were taken into account. One- and two dimensional problems were considered. In the first case the analytical solution was derived and in the second the problem had to be solved numerically. Pressure and velocity distributions in the rotating medium have been calculated and its ventilation properties have been examined.