From the author [original text from the Polsih version of the book]
W monografii omówiono wybrane aspekty eksperymentalnego i numerycznego wyznaczania współczynników dynamicznych poprzecznych łożysk hydrodynamicznych. Łożyska są jednym z podstawowych elementów wpływających na dynamikę maszyn wirnikowych. Głównymi parametrami opisującymi działanie łożysk (a więc i działanie całego układu wirującego) są ich współczynniki sztywności i tłumienia. Za ich pomocą opisać można każdy rodzaj łożysk. Analizy w niniejszej monografii przeprowadzone były na przykładzie łożysk hydrodynamicznych, ale bezpośrednie analogie można znaleźć do każdego innego rodzaju łożysk. Przedstawiono metodę eksperymentalnego wyznaczania współczynników dynamicznych łożysk hydrodynamicznych oraz opisano metody numeryczne (liniowe i nieliniowe) obliczania tych współczynników. Na podstawie porównania wyników symulacji numerycznych i rezultatów pomiarów parametrów pracy maszyny wirnikowej wyposażonej w łożyska hydrodynamiczne o wyraźnie nieliniowych charakterystykach określony został zakres stosowalności różnych metod obliczeniowych.
Badania eksperymentalne przeprowadzono z wykorzystaniem metody impulsowej, na podstawie której wyznaczono parametry dynamiczne łożysk hydrodynamicznych. Zastosowana metoda z liniowym algorytmem obliczeń umożliwia wyznaczenie współczynników sztywności i tłumienia oraz wyznaczenie współczynników masy w jednym algorytmie. Współczynniki sztywności i tłumienia nie mogą być wyznaczane bezpośrednio, dlatego stosowane są pośrednie metody ich obliczania. Jedynie masa wirnika jest parametrem bezpośrednio mierzalnym. Porównanie obliczonych pośrednio współczynników masy ze znaną masą wirnika. pozwoliło na wstępne oszacowanie poprawności otrzymanych wyników.
W ramach pracy przeprowadzono analizę wrażliwości, wspomnianej wcześniej, metody eksperymentalnej przy użyciu modelu stworzonego w programie Samcef Rotors. Analizowany był wpływ niewyważenia, przesunięcia czujników pomiarowych oraz różnych wariantów siły wymuszającej. Na podstawie badań eksperymentalnych wyznaczono współczynniki dynamiczne łożysk hydrodynamicznych w szerokim zakresie prędkości obrotowych, uwzględniających prędkości rezonansowe i nadrezonansowe. Ich weryfikację przeprowadzono za pomocą programu Abaqus.
Wykonano również numeryczne obliczenia współczynników sztywności i tłumienia łożysk hydrodynamicznych z użyciem liniowych i nieliniowych modeli obliczeniowych opracowanych w Instytucie Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku (IMP PAN). Wyznaczone za pomocą numerycznych modeli (liniowych i nieliniowych) parametry sztywności i tłumienia łożysk hydrodynamicznych porównano z wynikami badań eksperymentalnych. Na bazie tego porównania możliwe było ocenienie różnic pomiędzy wartościami współczynników dynamicznych łożysk obliczonymi liniową i nieliniową metodą numeryczną oraz metodą eksperymentalną.
Książka niniejsza jest przetłumaczoną i rozszerzoną wersją monografii zatytułowanej „Bearing dynamic coefficients in rotordynamics: Computational methods and practical applications” wydanej wspólnie przez wydawnictwo John Wiley & Sons Ltd oraz ASME Press. Zagadnienia te były również poruszane w rozprawie doktorskiej [1] i kilkunastu artykułach naukowych. Uwzględniając możliwości eksperymentalnych i numerycznych metod wyznaczania współczynników dynamicznych łożysk oraz ich ograniczenia można stwierdzić, że stanowią one użyteczne narzędzie pracy inżyniera.
Składam serdeczne podziękowania wszystkim Pracownikom Zakładu Dynamiki i Diagnostyki Turbin za ich życzliwość, za atmosferę przyjaźni, która towarzyszyła mi przez cały okres pracy, i za to, że na ich pomoc i doświadczenie badawcze zawsze mogłem liczyć. W szczególności wyrazy wdzięczności kieruję do prof. Grzegorza Żywicy oraz prof. Jana Kicińskiego.
Otrzymanie wyników badań przedstawionych w książce nie byłoby możliwe bez finansowanego wsparcia w ramach kilku projektów:
- Część prac wykonana została w ramach programu ACTIVERING w temacie: Aktywne łożyska foliowe ze zmiennymi właściwościami dynamicznymi, umowa nr LIDER/51/0200/L9/17/NCBR/2018, pogrom LIDER.
- Praca częściowo sfinansowana została ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2015/17/N/ST8/01825 w ramach projektu Preludium.
- Część badań wykonanych została podczas rocznego stażu (od 01.04.2013 do 31.03.2014) w firmie LMS International w Leuven w Belgii w ramach projektu STA-DY-WI-CO. Temat zadania badawczego: Identification of the nonlinear systems structural dynamics based on the rotating machinery test stand.
- Cześć prac wykonanych została przy wsparciu projektu kluczowego POIG.01.01.02-00-016/08 – „Modelowe kompleksy agroenergetyczne, jako przykład kogeneracji rozproszonej opartej na lokalnych i odnawialnych źródłach energii”.
- Część prac wykonanych została przy wsparciu Programu Strategicznego NCBR „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii, zadanie badawcze nr 4 Programu Strategicznego: „Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych”.
- Obliczenia wykonano na komputerach Centrum Informatycznego Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej.