Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Efficient rotordynamic simulations with semi-analytical computation of hydrodynamic forces

Pfeil Simon, Duvigneau Fabian, Woschke Elmar

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e148252

EN

A common problem in transient rotordynamic simulations is the numerical effort necessary for the computation of hydrodynamic bearing forces. Due to the nonlinear interaction between the rotordynamic and hydrodynamic systems, an adequate prediction of shaft oscillations requires a solution of the Reynolds equation at every time step. Since closed-form analytical solutions are only known for highly simplified models, numerical methods or look-up table techniques are usually employed. Numerical solutions provide excellent accuracy and allow a consideration of various physical influences that may affect the pressure generation in the bearing (e.g., cavitation or shaft tilting), but they are computationally expensive. Look-up tables are less universal because the interpolation effort and the database size increase significantly with every considered physical effect that introduces additional independent variables. In recent studies, the Reynolds equation was solved semianalytically by means of the scaled boundary finite element method (SBFEM). Compared to the finite element method (FEM), this solution is relatively fast if a small discretization error is desired or if the slenderness ratio of the bearing is large. The accuracy and efficiency of this approach, which have already been investigated for single calls of the Reynolds equation, are now examined in the context of rotordynamic simulations. For comparison of the simulation results and the computational effort, two numerical reference solutions based on the FEM and the finite volume method (FVM) are also analyzed.

2

Application of active thermography in study of the rotors dynamics

Bednarz Jarosław

Journal of Automation, Electronics and Electrical Engineering

|

2021

|

Vol. 3, No. 1

9--16

EN

The article presents the infrared measurement techniques for analyzing and monitoring the dynamic state of the structure using advanced thermal imaging techniques. The article present an overview of the infrared measurement techniques and algorithms proposed research design based on the selected infrared measurement techniques. The article presents the results of a series of studies on the possibility of applying the vibrothermography methods in SHM systems. In particular it focuses on the analysis of the possibility of studying the dynamics of the rotor and the detection of its failures during operation. The results of vibrothermography studies of impeller made of plastic are presented. The results of studies based on algorithms developed by the authors. The article also presents the concept of the use of thermal imaging research in fault detection and monitoring of the dynamic state of real objects.

PL

W artykule zaprezentowano techniki pomiarów termowizyjnych umożliwiających analizę oraz monitorowanie stanu dynamicznego konstrukcji za pomocą zaawansowanych technik termowizyjnych. Przedstawiono przegląd termowizyjnych technik pomiarowych oraz zaproponowano algorytmy badań konstrukcji w oparciu o wybrane techniki pomiarów termowizyjnych. W artykule przedstawiono wyniki serii badań dotyczących możliwości zastosowania metod wibrotermograficznych w systemach SHM. W szczególności skupiono się na analizie możliwości badania dynamiki wirników oraz detekcji ich uszkodzeń w czasie pracy. Przedstawiono wyniki badań wibrometrycznych i termowizyjnych wirnika z tworzywa sztucznego. Zaprezentowano wyniki badań opartych na algorytmach opracowanych przez autorów. W artykule zaprezentowano również koncepcję zastosowania badań termowizyjnych w detekcji uszkodzeń oraz monitorowania stanu dynamicznego obiektów rzeczywistych.

3

Transient simulation of a squeeze film damped turbocharger rotor under consideration of fluid inertia and cavitation

Drapatow Thomas, Alber Oliver, Woschke Elmar

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e139201

EN

Squeeze film dampers (SFDs) are commonly used in turbomachinery in order to introduce external damping, thereby reducing rotor vibrations and acoustic emissions. Since SFDs are of similar geometry as hydrodynamic bearings, the REYNOLDS equation of lubrication can be utilised to predict their dynamic behaviour. However, under certain operating conditions, SFDs can experience significant fluid inertia effects, which are neglected in the usual REYNOLDS analysis. An algorithm for the prediction of these effects on the pressure build up inside a finite-length SFD is therefore presented. For this purpose, the REYNOLDS equation is extended with a first-order perturbation in the fluid velocities to account for the local and convective inertia terms of the NAVIER-STOKES equations. Cavitation is taken into account by means of a mass conserving two-phase model. The resulting equation is then discretized using the finite volume method and solved with an LU factorization. The developed algorithm is capable of calculating the pressure field, and thereby the damping force, inside an SFD for arbitrary operating points in a time-efficient manner. It is therefore suited for integration into transient simulations of turbo machinery without the need for bearing force coefficient maps, which are usually restricted to circular centralized orbits. The capabilities of the method are demonstrated on a transient run-up simulation of a turbocharger rotor with two semi-floating bearings. It can be shown that the consideration of fluid inertia effects introduces a significant shift of the pressure field inside the SFDs, and therefore the resulting damper force vector, at high oil temperatures and high rotational speeds. The effect of fluid inertia on the kinematic behaviour of the whole system on the other hand is rather limited for the examined rotor.

4

State-of-the-art rotordynamic analyses of pumps

Gaulard Frédéric, Schmied Joachim, Fuchs Andreas

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e139316

EN

State-of-the-art analyses for the rotordynamic assessment of pumps and specific requirements for the simulation tools are described. Examples are a horizontal multistage pump with two fluid film bearings in atmospheric pressure, a horizontal submerged multistage pump with many bearings, and a submerged vertical single-stage pump with water-lubricated bearings. The rotor of the horizontal pump on two bearings is statically overdetermined by the seals and the static bearing forces depend on the deflection in the seals and the bearings. The nonlinear force-displacement relation in the bearings is considered in this paper. The stability of pumps is assessed by Campbell diagrams considering linear seal and bearing properties. Cylindrical bearings can have a destabilizing effect in the case of low loads as in the examples of the submerged pumps. For the pump with many bearings, the influence of the bearing ambient pressure and the bearing specific load on the stability is analyzed. For the vertical pump, the limit cycle, i.e. the vibration level of stabilization, is determined with a nonlinear analysis. All examples have a practical background from engineering work, although they do not exactly correspond to real cases. Analyses were performed with the rotordynamic software MADYN 2000.

5

Rotor dynamics - four open questions

Kiciński Jan

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e139791

EN

Despite many years of development in the field of rotor dynamics, many issues still need to be resolved. This is due to the fact that turbomachines, even those with low output power, have a very complex design. The author of this article would like to signal these issues in the form of several questions, to which there are no precise answers. The questions are as follows: How can we build a coherent dynamic model of a turbomachine whose some subsystems have non-linear characteristics? How can we consider the so-called prehistory in our analysis, namely, the relation between future dynamic states and previous ones? Is heuristic modelling the future of rotor dynamics? What phenomena may occur when the stability limit of the system is exceeded? The attempt to find answers to these questions constitutes the subject of this article. There are obviously more similar questions, which encourage researchers from all over the world to further their research.

6

Quasi-analytical solutions for the whirling motion of multi-stepped rotors with arbitrarily distributed mass unbalance running in anisotropic linear bearings

Klanner Michael, Prem Marcel S., Ellermann Katrin

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e138999

EN

Vibration in rotating machinery leads to a series of undesired effects, e.g. noise, reduced service life or even machine failure. Even though there are many sources of vibrations in a rotating machine, the most common one is mass unbalance. Therefore, a detailed knowledge of the system behavior due to mass unbalance is crucial in the design phase of a rotor-bearing system. The modelling of the rotor and mass unbalance as a lumped system is a widely used approach to calculate the whirling motion of a rotor-bearing system. A more accurate representation of the real system can be found by a continuous model, especially if the mass unbalance is not constant and arbitrarily oriented in space. Therefore, a quasi-analytical method called Numerical Assembly Technique is extended in this paper, which allows for an efficient and accurate simulation of the unbalance response of a rotor-bearing system. The rotor shaft is modelled by the Rayleigh beam theory including rotatory inertia and gyroscopic effects. Rigid discs can be mounted onto the rotor and the bearings are modeled by linear translational/rotational springs/dampers, including cross-coupling effects. The effect of a constant axial force or torque on the system response is also examined in the simulation.

7

Balancing of a linear elastic rotor-bearing system with arbitrarily distributed unbalance using the Numerical Assembly Technique

Quinz Georg, Prem Marcel S., Klanner Michael, Ellermann Katrin

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e138237

EN

In this paper, a new application of the Numerical Assembly Technique is presented for the balancing of linear elastic rotor-bearing systems with a stepped shaft and arbitrarily distributed mass unbalance. The method improves existing balancing techniques by combining the advantages of modal balancing with the fast calculation of an efficient numerical method. The rotating stepped circular shaft is modelled according to the Rayleigh beam theory. The Numerical Assembly Technique is used to calculate the steady-state harmonic response, eigenvalues and the associated mode shapes of the rotor. The displacements of a simulation are compared to measured displacements of the rotor-bearing system to calculate the generalized unbalance for each eigenvalue. The generalized unbalances are modified according to modal theory to calculate orthogonal correction masses. In this manner, a rotor-bearing system is balanced using a single measurement of the displacement at one position on the rotor for every critical speed. Three numerical examples are used to show the accuracy and the balancing success of the proposed method.

8

Application of the Teager-Kaiser energy operator in diagnostics of a hydrodynamic bearing

Blaut Jędrzej, Breńkacz Łukasz

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 4

757--765

EN

The paper presents the use of the Teager-Kaiser energy operator (TKEO) to evaluate the state of rotor unbalance. The method was developed in 1990 by Kaiser and involves a simple calculation of signal energy. It has been used before in diagnostics, e.g. during the evaluation of instability of hydrodynamic bearings and as a diagnostic symptom of gearbox damage. This paper is the first to present the use of the Teager-Kaiser method to evaluate the rotor unbalance in hydrodynamic bearings.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie operatora energetycznego Teagera-Kaisera (TKEO) do oceny stanu niewyważenia wirnika. Metoda ta opracowana została w 1990 roku przez Kaisera i polega na prostym obliczeniu energii sygnału. Wykorzystywana była już wcześniej w diagnostyce np. przy ocenie niestabilności łożysk hydrodynamicznych oraz jako symptom diagnostyczny uszkodzenia przekładni. W artykule tym po raz pierwszy przedstawiono możliwość wykorzystania metody Teagera-Kaisera do oceny niewyważenia wirnika pracującego na łożyskach hydrodynamicznych.

9

Modelling of a rotor with gyroscopic coupling in a rotating reference frame using Ansys and Matlab

Kozioł Mateusz

Vibrations in Physical Systems

|

2019

|

Vol. 30, nr 2

art. no. 2019220

EN

The work presents a method that expands Ansys capabilities and allows for studying the dynamics of rotors with significant gyroscopic coupling in reference to rotating coordinates. The analyses of rotors in the rotating reference frame are less common, and in FEM software some limitations in such cases can be observed. There are specialised rotors for which the use of a non-inertial reference frame is inevitable. The current work proposes a solution. In the presented method, Ansys is used to generate and export systems matrices so that the manual creation of an FE model is unnecessary. The rest of the operations are realised in Matlab. A simple numerical example is presented to clarify all the steps and a more complex example concludes the paper.

10

Experimental investigation of rotor vibration by using full spectra from shaft mounted piezoelectric patches

Kozioł Mateusz, Cupiał Piotr

Vibrations in Physical Systems

|

2019

|

Vol. 30, nr 2

art. no. 2019203

EN

The work considers the applicability of signals coming from rotor-mounted sensors in machine diagnostics. In the experiments, such sensors were implemented by piezoelectric patches bonded to the surface of a shaft. The laboratory stand also included more common sensors: laser sensors that measured the displacement of the central disc, as well as accelerometers mounted on the supports. The signals measured are analysed using the so-called full FFT method and the spectra are compared. The results show that the signals from piezoelectric sensors can be processed so that their spectral content is similar to typical spectra obtained using stator-mounted sensors.

11

Experimental evaluation of the dynamic properties of an energy microturbine with defects in the rotating system

Żywica Grzegorz, Kaczmarczyk Tomasz Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 4

670--678

EN

Today’s energy systems increasingly use various types of microturbines to produce electricity. A specific feature of such machines is a high-speed rotor, whose rotational speed can be higher than 100,000 rpm. Failure-free operation of highspeed microturbine rotors requires both special design and high precision during the manufacturing process. What is more, proper procedures must be followed during run-up and coast-down phases; and also, dedicated diagnostic systems have to be used. This article discusses the experimental research conducted on a 2.5 kW vapour microturbine that operated in a prototypical combined heat and power plant. A series of measurements was carried out to evaluate the dynamic performance of the machine during normal operation. After the appearance of certain defects in the rotating system, it was necessary to perform a new series of measurements in order to assess the dynamic properties of the machine. The measurements results obtained in the form of vibration velocity spectrums made it possible to define diagnostic symptoms corresponding to particular defects. Similar diagnostic symptoms can occur during the operation of this class of turbomachines.

PL

We współczesnych systemach energetycznych coraz częściej do wytwarzania energii elektrycznej stosowane są różnego typu mikroturbiny. Charakterystyczną cechą takich maszyn są wysokoobrotowe wirniki, których prędkości obrotowe mogą przekraczać nawet 100 000 obr/min. Praca wirnika w takich warunkach wymaga zastosowania specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych i bardzo dużej precyzji wykonania, a podczas eksploatacji zachowania odpowiednich procedur przy rozruchu i odstawieniu, a także stosowania dedykowanych systemów diagnostycznych. W niniejszym artykule zostały omówione badania eksperymentalne mikroturbiny parowej o mocy 2,5 kW, pracującej w prototypowym układzie kogeneracyjnym. Wykonane pomiary obejmowały ocenę stanu dynamicznego podczas normalnej pracy maszyny oraz badania jej właściwości dynamicznych w obecności defektów układu wirującego. Uzyskane wyniki pomiarów, w postaci rozkładów częstotliwościowych drgań, pozwalają na zdefiniowanie symptomów diagnostycznych typowych dla różnych defektów, które mogą pojawić się podczas eksploatacji tej klasy maszyn wirnikowych.

12

Zastosowanie TKEO w procesie automatycznego wyważania wirnika

Blaut Jędrzej, Rumin Rafał, Cieślik Jacek, Hyla Paweł, Szpytko Janusz

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 1-2

161--166

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.

13

A proposition of the test stand for investigation of dynamic effects in the rotating systems

Chiliński B., Kacperek M.

Przegląd Mechaniczny

|

2018

|

nr 1

36--40

PL

Badanie wybranych efektów dynamicznych występujących w układach przeniesienia mocy wymaga każdorazowo zaprojektowania stanowiska badawczego odpowiedniego do analizowanego zjawiska. Celem artykułu jest przedstawienie uniwersalnego stanowiska modułowego, które pozwala na każdorazowe dopasowanie rozstawu łożysk, średnic czopów, sprzęgieł oraz przenoszonej mocy do badanego obiektu. Stanowisko umożliwia badanie drgań mechanicznych w wybranych punktach (stanów krytycznych). Głównie skoncentrowano się na symulacjach równań ruchu opisujących dynamikę projektowanego stanowiska.

EN

Studying selected dynamic effects occurring in power transmission systems requires the design of a test station suitable for the analyzed phenomenon. The purpose of this article is to present a universal modular stand, which allows to adjust the spacing of the bearings, the diameters of the pins, the couplings and the transmitted power to the object being inspected. The position allows the examination of mechanical vibrations at selected points (critical states). The focus was mostly put on simulations of motion equations describing the dynamics of the designed test stand.

14

Numerical analysis of the rotor of a 30 kw ORC microturbine considering properties of aerodynamic gas bearings

Breńkacz Ł., Żywica G., Bogulicz M.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 2

425--435

EN

The paper focuses on the analysis of a 30 kW microturbine operating in the organic Rankine cycle (ORC) with a low-boiling working medium. The nominal speed of the rotor is 40,000 rpm. The investigated microturbine is an oil-free machine, which means that its bearings use the ORC working medium as a lubricant. We created a numerical model, which was used to assess the dynamic properties of the newly designed microturbine. The conducted analyses covered, inter alia, the optimization of some geometrical parameters of each bearing in order to cause the lubricating film to be created at a correspondingly low rotational speed as well as to obtain optimal dynamic properties of the system. The article provides a full dynamic picture of the rotor supported by two aerodynamic gas bearings. The included graphs demonstrate the vibration amplitude of the shaft as a function of the rotational speed as well as the results of the modal analysis in the form of natural vibration modes of the system and their corresponding natural frequencies.

15

Application concept of the active magnetic suspension technology in the aircraft engine

Kurnyta-Mazurek P., Kurnyta A., Pręgowska A., Kaźmierczak K., Frąś L.

Aviation Advances & Maintenance

|

2018

|

Vol. 41, Issue 1

161--176; 177--193

EN

The paper presents the results of work on control and monitoring systems of an active magnetic bearings for the aircraft engine. Mathematic model of the active homopolar electromechanical actuator with permanent magnets is expanded. Mathematical model of the test object is developed what allows to propose a control algorithm. The experimental verification of this theory was performed on the laboratory test stand. Moreover, special monitoring system is also designed. Presented comprehensive approach allows increasing reliability of the aircraft engines, as well as in wind turbines, electric drives and machine tools spindles.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań w zakresie sterowania i monitorowania układu aktywnych łożysk magnetycznych w silniku lotniczym. W pierwszej części pracy przedstawiono model matematyczny homopolarnego aktywnego siłownika elektromechanicznego z magnesami trwałymi. Opracowany model matematyczny badanego obiektu umożliwił zaprojektowanie algorytmu sterowania, którego eksperymentalna weryfikacja została przeprowadzona na stanowisku badawczym. Dodatkowo, zaprojektowano również dedykowany system monitorowania. Przedstawione kompleksowe analizy pokazują możliwość zwiększenia niezawodności silników lotniczych, turbin wiatrowych, napędów elektrycznych oraz wrzecion obrabiarek poprzez zastosowanie aktywnych zawieszeń magnetycznych.

16

Experimental investigation of ceramic ball bearings for microturbines

Bagiński P., Andrearczyk A., Żywica G.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 1

51--58

EN

This article presents the experimental research on ball bearings, which could be applied in vapour microturbines operating in CHP systems. The bearings are of three kinds, according to their constructional solution: 1. all-steel (all components are made of steel); 2. ceramic-steel-hybrid (ceramic balls, steel cage and races); 3. all-ceramic (the balls, as well as external and internal races, are made from ceramic silicon nitride - Si3N4, while the cage is made of PTFE). The test rig and the research method were discussed. In order to have a better picture of vibrations of the rotor-bearing system, we applied the bearing system with a flexible rotor. That option entailed some difficulties, however. In each case, both the analysis of the ball bearings' properties and of the impact of ceramic components on the dynamic performance of the rotor was carried out. The results of these analyses are presented in the following forms: displacement amplitudes of the rotor, colormap graphs of the type Order Spectrum Analysis and three-dimensional vibration trajectories. The bearings were analysed on the basis of colormap graphs, while the analysis of the rotating rotor was conducted using graphs depicting 3D vibration trajectories and displacement amplitudes at the disk location. As a result of all this work that we have mentioned, useful information on the possible application of tested bearings for vapour microturbines has been gained.

PL

W artykule przedstawiono opis badań trzech rodzajów łożysk kulkowych, które mogłyby być zastosowane w mikroturbinach parowych pracujących w układach kogeneracyjnych. Rodzaje badanych łożysk to: stalowe, hybrydowe (kulki ceramiczne, bieżnie stalowe, koszyk stalowy, ceramiczne gdzie elementy takie jak bieżnie wew. i zew. oraz kulki zostały wykonane z azotku krzemu (Si3N4) a koszyk z PTFE. Opisano budowę stanowiska badawczego i metodę badań. Aby drgania układu wirnik - łożyska były lepiej widoczne zastosowano wiotki wirnik, co sprawiało dodatkowe trudności podczas badań. W każdym z przypadków porównano właściwości badanych łożysk tocznych oraz wpływ elementów ceramicznych na dynamikę wirnika. Wyniki te przedstawiono w formie przebiegów, histogramów (Order Spectrum Analysis) i wykresów trajektorii drgań. Na podstawie map ekspozycji przeprowadzono analizę łożysk natomiast za pomocą przebiegów amplitudy przemieszczenia dysku i trajektorii 3D analizę wirującego wiotkiego wirnika. W rezultacie oceniono możliwość zastosowania badanych łożysk w mikroturbinach parowych.

17

Dynamic state assessment of the high-speed rotor based on a structural-flow model of a foil bearing

Żywica G., Bagiński P., Breńkacz Ł., Miąskowski W., Pietkiewicz P., Nalepa K.

Diagnostyka

|

2017

|

Vol. 18, No. 1

95--102

EN

In the recent years, foil bearings have increasingly been used over a wide variety of different high-speed fluid-flow machinery. Since modern bearings of this type are the complex result of an assembly of several interdependent components, both their theoretical description and their modelling is very problematic. This article provides an analysis of the rotor supported by foil bearings conducted on the basis of an in-house developed numerical model. The model takes into account both structural and flow-related parameters, and makes it possible to determine the characteristics of a foil bearing under various operating conditions. The developed model allows analysing the dynamic performance of different foil bearings, taking into account the lubricating medium's properties as well as the geometry and characteristics of structural materials (top foil and bump foil). It gives an opportunity to shape the bearing freely so as to optimise its structure. An example of such an optimisation, which aims to minimise vibration of the rotor, was presented in the article.

PL

Łożyska foliowe są w ostatnich latach coraz częściej stosowane w różnego rodzaju wysokoobrotowych maszynach wirnikowych. Ponieważ współczesne łożyska tego typu stanowią wynik połączenia kilku współzależnych części składowych, zarówno ich opis teoretyczny jak i ich modelowanie nastręcza wielu trudności. W artykule przedstawiono przykład analizy wirnika z łożyskami foliowymi, wykonanej w oparciu o własny model numeryczny. W modelu tym uwzględniono zarówno parametry przepływowe jak i strukturalne, co pozwoliło na wyznaczenie charakterystyk układu w zależności od warunków pracy. Opracowany model pozwala na analizę właściwości różnego typu łożysk foliowych z uwzględnieniem właściwości czynnika smarnego oraz geometrii i charakterystyk materiałów konstrukcyjnych (folii ślizgowej i nośnej). Daje to możliwość dowolnego kształtowania właściwości łożyska oraz optymalizacji. Przykład takiej optymalizacji, której celem była minimalizacja drgań wirnika, został przedstawiony w artykule.

18

Wpływ temperatury na dynamikę układu wirnik – łożyska foliowe

Bagiński P., Żywica G.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 7

634--635

PL

Artykuł przedstawia badania wpływu wzrostu temperatury, w jakiej pracuje wirnik podparty na łożyskach foliowych, na dynamikę całego układu. Badania przeprowadzono na zbudowanym stanowisku badawczym z modułem do podnoszenia temperatury otoczenia wokół łożysk. Podczas badań zarejestrowano przebiegi czasowe drgań oraz przemieszczenia i temperaturę wewnątrz łożyska foliowego. Następnie podniesiono temperaturę w obrębie jednej podpory łożyskowej do ok. 160 °C. Ponownie zarejestrowano przebiegi czasowe i porównano je ze sobą. Po analizie otrzymanych wyników można było stwierdzić, że układ wykazywał dużą wrażliwość na zmianę warunków termicznych pracy wirnika. Wirnik zwiększał swoją średnicę, przez co zmniejszała się szczelina smarna w łożyskach. Mimo niekorzystnych warunków pracy wirnika można powiedzieć, że układ dalej pracował stabilnie.

EN

The article presented research of growth temperature effect at which the working rotor supported on the foil bearings on the dynamics of this system. Tests were carried out on the test rig constructed with the module to raise the ambient temperature around the bearings. During the study recorded time courses of vibration, displacement and temperature which were inside the foil bearing. Then, the temperature was raised within one of the bearing support to approx. 160°C. Time courses was again recorded and compare them. After analyzing the results could be noted that, the system was sensitive to the changing in temperature conditions of the rotor. Shaft increased diameter thus reduced the lubricating gap in bearings. Despite the unfavorable working conditions of the rotor could be said the system was further worked stably.

19

Numeryczne wyznaczanie liniowych i nieliniowych współczynników sztywności i tłumienia poprzecznych łożysk hydrodynamicznych

Breńkacz Ł., Żywica G.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 7

648--649

PL

W artykule przedstawiono numeryczne obliczenia współczynników sztywności i tłumienia hydrodynamicznych poprzecznych łożysk ślizgowych. Oprócz liniowych i nieliniowych obliczeń wykonano badania eksperymentalne, podczas których zmierzono przemieszczenia czopów łożyskowych dla wirnika pracującego w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Trajektorie drgań zmierzone eksperymentalnie zostały porównane z wynikami obliczeń numerycznych.

EN

The article presents numerical calculations of stiffness and damping coefficients of hydrodynamic journal bearings. In addition to linear and nonlinear calculations, the experimental studies were performed in which the displacements of bearing journals were measured for a wide range of rotational speeds. The trajectories were compared with the results from numerical calculations.

20

Analysis of dynamical properties of a 700 kW turbine rotor designed to operate in an ORC installation

Breńkacz Ł., Żywica G., Bogulicz M.

Diagnostyka

|

2016

|

Vol. 17, No. 2

17--23

EN

The article presents the results of structural and dynamic analyses carried out for an axial-flow turbine with a capacity of 700 kW. The turbine is specifically designed for operation in an ORC (Organic Rankine Cycle) installation. The turbine rotor was supported by the following hydrodynamic bearings: two radial bearings and one bidirectional axial bearing. During numerical computation, both forces affecting the blade system and the rotor's torsional moments affecting the shaft were taken into account. Static, modal and forced vibration analysis of the turbine rotor was presented. The article also discusses the process of bearing selection and their geometry optimization to keep the rotor vibration level as low as possible. The computations of radial hydrodynamic bearings were carried out for various bearing clearance shapes. Madyn 2000 software and the in-house developed computer programs that are included in the MESWIR system were used during computer modeling.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy wytrzymałościowej i dynamicznej turbiny osiowej o mocy 700 kW. Turbina zaprojektowana została do pracy w obiegu ORC (Organic Rankine Cycle). Wirnik turbiny łożyskowany był za pomocą dwóch poprzecznych łożysk hydrodynamicznych oraz dwukierunkowego hydrodynamicznego łożyska osiowego. W obliczeniach numerycznych uwzględniono siły działające na układ łopatkowy oraz momenty skrętne działające na wirnik. Przedstawione zostały analiza statyczna, analiza modalna oraz analiza drgań wymuszonych. Zaprezentowany został proces doboru łożysk i optymalizacja ich geometrii pod kątem minimalizacji drgań wirnika. Wykonane zostały obliczenia poprzecznych łożysk hydrodynamicznych dla różnych kształtów szczeliny smarnej. Podczas pracy użyty został program Madyn 2000 oraz programy ze środowiska MESWIR opracowane w IMP PAN w Gdańsku.