Współczynniki dynamiczne łożysk [Bearing dynamic coefficients]

  • Łukasz Breńkacz
Abstract:
Od Autora W monografii omówiono wybrane aspekty eksperymentalnego i numerycznego wyznaczania współczynników dynamicznych poprzecznych łożysk hydrodyna-micznych. Łożyska są jednym z podstawowych elementów wpływających na dy-namikę maszyn wirnikowych. Głównymi parametrami opisującymi działanie ło-żysk (a więc i działanie całego układu wirującego) są ich współczynniki sztywno-ści i tłumienia. Za ich pomocą opisać można każdy rodzaj łożysk. Analizy w ni-niejszej monografii przeprowadzone były na przykładzie łożysk hydrodynamicz-nych, ale bezpośrednie analogie można znaleźć do każdego innego rodzaju łożysk. Przedstawiono metodę eksperymentalnego wyznaczania współczynników dyna-micznych łożysk hydrodynamicznych oraz opisano metody numeryczne (liniowe i nieliniowe) obliczania tych współczynników. Na podstawie porównania wyni-ków symulacji numerycznych i rezultatów pomiarów parametrów pracy maszyny wirnikowej wyposażonej w łożyska hydrodynamiczne o wyraźnie nieliniowych charakterystykach określony został zakres stosowalności różnych metod oblicze-niowych. Badania eksperymentalne przeprowadzono z wykorzystaniem metody impul-sowej, na podstawie której wyznaczono parametry dynamiczne łożysk hydrody-namicznych. Zastosowana metoda z liniowym algorytmem obliczeń umożliwia wyznaczenie współczynników sztywności i tłumienia oraz wyznaczenie współ-czynników 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. Po-równanie obliczonych pośrednio współczynników masy ze znaną masą wirnika. pozwoliło na wstępne oszacowanie poprawności otrzymanych wyników. W ramach pracy przeprowadzono analizę wrażliwości, wspomnianej wcze-śniej, 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 hydrodyna-micznych w szerokim zakresie prędkości obrotowych, uwzględniających prędko-ści 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 mo-deli obliczeniowych opracowanych w Instytucie Maszyn Przepływowych im. Ro-berta Szewalskiego, Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku (IMP PAN). Wyzna-czone 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 po-między wartościami współczynników dynamicznych łożysk obliczonymi liniową i nieliniową metodą numeryczną oraz metodą eksperymentalną. Książka niniejsza jest przetłumaczoną i rozszerzoną wersją monografii zaty-tułowanej „Bearing dynamic coefficients in rotordynamics: Computational met-hods and practical applications” wydanej wspólnie przez wydawnictwo John Wi-ley & Sons Ltd oraz ASME Press. Zagadnienia te były również poruszane w roz-prawie doktorskiej [1] i kilkunastu artykułach naukowych. Uwzględniając możli-wości 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 Dyna-miki i Diagnostyki Turbin za ich życzliwość, za atmosferę przyjaźni, która towa-rzyszyła mi przez cały okres pracy, i za to, że na ich pomoc i doświadczenie ba-dawcze 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 te-macie: Aktywne łożyska foliowe ze zmiennymi właściwościami dyna-micznymi, umowa nr LIDER/51/0200/L9/17/NCBR/2018, pogrom LI-DER. • 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 machin-ery 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 odnawial-nych źródłach energii”. • Część prac wykonanych została przy wsparciu Programu Strategicznego NCBR „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii, zadanie ba-dawcze nr 4 Programu Strategicznego: „Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych”. • Obliczenia wykonano na komputerach Centrum Informatycznego Trój-miejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej.
Year:
2023
Type of Publication:
Book
Publisher:
Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN
Volume:
37
Series:
Maszyny Przepływowe
ISBN:
978-83-66928-08-4
DOI:
https://doi.org/10.58139/DY09-0M58