17175

84 گلپايگان

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1396

108ص: مصور، جدول، نمودار

مصطفي نصيري

1400/11/12

كتابنامه

مهندسي مكانيك

فني مهندسي گلپايگان

1400/11/12

84

چكيده.: روتورها قطعاتي دوار هستند كه در انواع صنايع هوافضايي، نيروگاهي، نساجي، هستهاي، پزشكي، دريايي، عمراني و... كاربرد دارند. يك روتور از نظر فيزيكي، قطعه اي است پيوسته و بنابراين بي نهايت فركانس طبيعي دارد كه ميتواند بنا به شرايطي تحريك گردد. اين قطعه پيوسته را در مدلسازي ميتوان ساده كرده و بصورت شفت بدون جرم، كه فقط داراي سختي است، همراه با ديسكي در وسط آن كه جرم آن برابر با جرم موثر كل روتور است در نظر گرفت. اين مدل روتور، با جرم در وسط آن را روتور جفكات گوييم. روتورها در صنايعي كه تكنولوژي بالايي دارند بايد براي انجام وظيفه خود به دورهاي بالايي برسند. طراحي بايد به نحوي صورت گيرد كه حداقل فركانسهاي طبيعي روتور در حوزه كاري آن قرار گيرد و كمتر با پديده رزونانس سرو كار داشته باشيم. آنچه كه در هنگام عبور از رزونانسها مي تواند براي روتور مزاحمت ايجاد كند عمدتاً دو چيز است: 1: نابالانسي ناشي از عدم توزيع جرم يكسان در روتور كه به نابالانسي جرمي معروف است. 2: عدم انطباق محور اصلي روتور با محور گذرنده از ياتاقانها كه به نابالانسي هندسي معروف است. فرض بر اين است كه روتور از نظر هندسي بالانس بوده و فقط به بررسي نابالانسي جرمي آن ميپردازيم. تكيه گاههاي روتور نيز از نوع مكانيكي و سنتي مانند بلبرينگها و ياتاقانهاي ژورنال نيستند زيرا آنها به دليل تماسي بودنشان با روتور , عمري كوتاه دارند و پس از مدتي يا سايش پيدا كرده و يا عدم هم محوري با روتور پيدا ميكنند و در نهايت روتور را ناپايدار ميكنند و ميتواند خرابيهاي زيادي براي مجموعه داشته باشد. به اين دليل و دلايل مختلف ديگر، تكيهگاهها را از نوع مغناطيسي در نظر گرفته ايم و با تنطيم پارامترهاي آن، روتور را در حين عبور از مودها، به سمت مركز هدايت مي كنيم تا ناپايدار نشود. در اين پروژه به بررسي ميزان نيروي ناشي از ناميزاني و تاثير آن روي روتور و علائم آن در سيگنالهاي زماني ناشي از روتور ميپردازيم. اين نكته در صنعت بسيار قابل توجه بوده و با بررسيهايي كه در ادامه صورت ميگيرد, ميتوانيم تفسير بهتري از سيگنالهاي زماني دريافتي از سنسورهاي نصب شده روي روتور در عمل داشته باشيم. مدلي كه در نظر گرفتيم به گونهاي است كه تكيهگاهها در دو سر روتور قرار دارند و از نوع ياتاقان مغناطيسي فعال ميباشند. اين ياتاقانها با استفاده از يك كنترلرPD ، نوسانات روتور را كنترل ميكنند و جايگزين فنر و دمپر مكانيكي شده است. معادلات ديناميكي را در دو راستاي x,y كه جهات شعاعي روتور هستند نوشته ايم و نصب روتور را به صورت افقي فرض كرديم كه وزن روتور در اين حالت وارد معادلات مي شود و روي جريان اوليه موجود در الكترومگنتها در آن راستا تاثير ميگذارند. نيروهاي خارجي كه به روتور وارد ميشوند ناشي از وزن روتور و نيروي نابالانسي و نيروي ناشي از الكترومگنتها است. با وجود اينكه روتورها قبل از دوران بايد بالانس گردند ولي به هر حال مقداري نابالانسي پسماند در آنها باقي ميماند. حال اينكه دقت و ميزان بالانس چقدر باشد به مرتبه يا Order نيروي نابالانسي برميگردد كه در تحليلها به آن پرداخته ايم. براي حل عددي از نرم افزار مطلب و كدنويسي ODE45 كه الگوريتم 4و5 رانگ كوتا ميباشد استفاده كرديم. معادلات ديناميكي سيستم از نوع غيرخطي ضعيف بوده و اين غيرخطيگري ناشي از نيروي غير خطي در ياتاقانهاي مغناطيسي است. به منظور حل تحليلي اين معادلات نيز، از روشهاي تئوري اغتشاشات استفاده كرديم.

In this Tesis, we use the perturbation method to investigate nonlinear oscillations in a rotor-active magnetic bearings (AMB) system with 8-pole legs and an analytical approximate solution is constructed for a rotor-AMB system that is subjected to two type excitations by unbalance mass that known as: Soft excitation. The unbalance force have O(ϵ). Hard excitation. The unbalance force have O(1). For case 1, when we get FFT algorithm from output time signal of sensors with analyzer device, we observe that only primary resonance activated but in case 2 the primary resonance and secondary resonances activated and all of subsynchronize and supper synchronize of rotor can be observe that in this tesis we consider cause and effects of this phenomena in response of rotor system by approximation analytical method or perturbation method. One of the most important of this methods is multiple scales method or two time scales method. In this work, we considered the jeffcot rotor with active magnetic bearing in two end of rotor shaft. The suspensions of rotors in traditional Bearings, have constant dynamics coefficient and this type of bearings have friction that is evil for operation and age of rotor and bearings. Active magnetic bearings (AMB) generate forces through magnetic fields. There is no contact between bearing and rotor, and this permits operation with no lubrication and no mechanical wear. A special advantage of these unique bearings is that the rotor dynamics can be controlled actively through the bearings. The electromagnetic force is a nonlinear function with respect to the displacement of the rotor and the controlling electric current. The analytical solution of equations that we used is Perturbation methods such as Multiple Scale Method. The stability of the system is investigated by applying the Routh herwitz and phase diagram method. For numerical solutions, used from Matlab program (“m” file) and ode45 function that we plot the phase diagram of any state of model and then consider the behavior of ploted diagram.

مصطفي نصيري