مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی رفتار دینامیکی بالانسر اتوماتیک ساچمه- فنر در حضور اثر ژیروسکوپی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی/ دانشگاه تبریز
2 عضو هیات علمی / دانشگاه تبریز
3 دانشجوی دکترا/ دانشگاه تبریز
چکیده
یکی از روش‌های جدید کاهش ارتعاشات در روتورهای دارای نابالانسی متغیر با شرایط کاری استفاده از بالانسر دینامیکی اتوماتیک ساچمه‌ای می‌باشد. این اتوبالاسر ‏علاوه بر مزیت‌های مختلف، دارای یک عیب اساسی یعنی افزایش دامنه روتور در ناحیه گذرا می‌باشد که سبب محدودیت استفاده از این نوع بالانسر می‌شود. در مطالعات پیشین برای رفع عیب مذکور طرح جدیدی از اتوبالانسر که نام آن اتوبالانسر ساچمه- فنر است ارائه شده و رفتار دینامیکی اتوبالانسر ساچمه- فنر برای روتور جفکات مجهز به آن بررسی شده است. ‏مدل روتور جفکات مدلی است که در آن اثر ژیروسکوپی در نظر گرفته نمی‌شود در حالی که در عمل و در بسیاری از کاربردها، محدودیت‌هایی از لحاظ نصب روتور در وسط شفت وجود دارد که عدم تقارن باعث پدید آمدن اثر ژیروسکوپی می‌شود. در چنین شرایطی نتایج تحلیل‌های حاصل از مدل جفکات قابل اعتماد نبوده و رفتار دینامیکی اتوبالانسر ساچمه- فنر باید در حضور اثر ژیروسکوپی مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله با در نظر گرفتن عدم تقارن در محل نصب روتور، معادلات حرکت دینامیکی روتور مجهز به اتوبالانسر ساچمه- فنر در حضور اثر ژیروسکوپی استخراج و ضمن بدست آوردن پاسخ زمانی، نواحی پایداری سیستم با ‏استفاده از روش اول لیاپانوف استخراج شده است. نتایج حاکی از آن ‏است که وجود اثر ژیروسکوپی نه تنها خللی در کارآئی اتوبالاسر جدید ایجاد نمی‌کند بلکه دامنه ارتعاشات ناشی از اثر ژیروسکوپی در روتور مجهز به اتوبالانسر ساچمه- فنر نسبت به روتور مجهز به اتوبالانسر متداول ‏کمتر می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the dynamic behavior of ball-spring automatic balancer in presence of gyroscopic effect

نویسندگان English

Mousa Rezaee 1
Mir Mohammad Ettefagh 2
Reza Fathi 3
1 Professor - University of Tabriz
چکیده English

One of the new methods for reducing the vibrations of rotors with variable imbalance is implementing automatic ball balancer (ABB). Although, the ABB has numerous advantages, it has one major deficiency; increasing the rotor vibration amplitude at transient state that limits the use of this type of balancers. In the previous studies for diminishing the mentioned deficiency, a new type of ball balancer which is called the ball-spring ABB, is introduced and the dynamic behavior of Jeffcott rotor equipped with the ball-spring ABB is investigated. In the Jeffcott rotor model the gyroscopic effect is not considered, however, in practice and in many applications, due to asymmetry which comes from the offset of the rotor from the shaft mid-span, the gyroscopic effect is generated. In such conditions, the results of Jeffcott model are not reliable and dynamic behavior of the ball-spring ABB should be investigated in the presence of gyroscopic effect. In this paper by considering the asymmetry in the rotor-shaft system and taking into account the gyroscopic effect, the equations of motion of a rotor equipped with the ball-spring ABB are derived. The time responses of the system are computed and based on the Lyapanov first method, the stable regions are extracted. The results show that not only the gyroscopic effect does not affect on the performance of the ball-spring ABB, but also the magnitude of the Eulerian angles of the rotor equipped with the ball-spring ABB is less those the rotor equipped with the traditional one.

کلیدواژه‌ها English

Automatic Ball-Spring Balancer
Gyroscopic Effect
Stable Region
Transient State