fa en fa ar fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa ur fa fa fa fa fa fa fa en fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa ur fa fa en fa fr en en en en en azb en fa en en en en en ar en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en en fa ps fa fa el fa fa fa it id en en id bo en en fa ar fa de id fa de bo fa de en fa de en fa fa fa fa fa fa fa fa fa fa ar fa fa fa fa fa fa fa de
تأثیر اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی بر ارتعاشات آشوبناک یک روتور هم محور با یاتاقان های مغناطیسی فعال
بانک ها و نمایه نامه ها
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
در بسیاری از سیستمهای دوار همچون موتورهای جت، برای انتقال توان بین قسمتهای فشار بالا و فشار پایین توربین و کمپرسور از سیستم روتور هممحور استفاده میشود. در این مقاله تحلیل آشوبناک یک سیستم روتور هممحور تعلیق‌شده به‌صورت مغناطیسی در یاتاقان‌های کمکی ارائه شده است که شامل ممانهای ژیروسکوپی دیسکها و کوپلینگ هندسی قطبهای مغناطیسی است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی حرکت با استفاده از معادلات لاگرانژ استخراج و با روش عددی رونگ - کوتا حل شدهاند. سپس آثار اصطکاک و لقی در یاتاقانهای کمکی روی ارتعاشات آشوبناک سیستم روتور هممحور - یاتاقان مغناطیسی فعال، با استفاده از مسیرهای مداری، طیف توان، مقاطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخگی و ماکزیمم نماهای لیاپانوف بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با تغییر این پارامترها، دینامیک سیستم میتواند به‌طور قابل ملاحظهای تحت تأثیر قرار گیرد؛ به‌طوری‌که پاسخهای سیستم پدیدههای دینامیک غیرخطی متنوعی را از جمله آشوب و پرش آشکار میکنند. همچنین با توجه به نتایج تحلیل، برخی مقادیر آستانهای را میتوان در ارتباط با طراحی پارامترهای مناسب برای این سیستم به‌دست آورد.
Influence of friction and clearance in auxiliary bearings on chaotic vibration of a coaxial rotor supported by active magnetic bearings
Heshmatallah Mohammad Khanlo 3
1 PhD Student / Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Professor / Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Asistant Professor / Department of Aerospace Engineering, Shahid Sattari Aeronautical University of Science and Technology, Tehran
In many cases of rotating systems, like jet engines, coaxial rotor system is used for power transmission between a high/low pressure turbine and a compressor. In this paper, chaos analysis of a magnetically supported coaxial rotor system in auxiliary bearings is presented, which includes gyroscopic moments of disks and geometric coupling of the magnetic actuators. The nonlinear equations of motion are developed using the Lagrange’s equations and solved by the Rung-Kutta method. Then, the effects of friction and clearance in auxiliary bearings on the chaotic vibration of the coaxial rotor-AMB system are investigated by the dynamic trajectories, power spectra, Poincare´ maps, bifurcation diagrams and maximum Lyapunov exponents. The results show that dynamics of the system can be significantly affected by varying these parameters, so that the system responses reveal a rich variety of nonlinear dynamical phenomena including chaos and jump. Also according to the results of analysis, some threshold values can be obtained with regard to the design of appropriate parameters for this system.
Active magnetic bearing (AMB)
[1] G. Ferraris, V. Maisonneuve, M. Lalanne, Prediction of the dynamic behavior of non symmetric coaxial co or counter-rotating rotors, Journal of Sound and Vibration, Vol. 195, No. 4, pp. 649-666, 1996.
[2] H. W. D. Chiang, C. N. Hsu, S. H. Tu, Rotor-bearing analysis for turbomachinery single- and dual-rotor systems, Journal of Propulsion and Power, Vol. 20, No. 6, pp. 1096-1104, 2004.
[3] Z. Fei, S. Tong, C. Wei, Investigation of the dynamic characteristics of a dual rotor system and its start-up simulation based on finite element method, Applied Physics & Engineering, Vol. 14, No. 4, pp. 268-280, 2013.
[4] Y. Yang, D. Cao, D. Wang, G. Jiang, Fixed-point rubbing characteristic analysis of a dual-rotor system based on the Lankarani-Nikravesh model, Mechanism and Machine Theory, Vol. 103, pp. 202-221, 2016.
[5] Y. Yang, D. Cao, T. Yu, D. Wang, C. Li, Prediction of dynamic characteristics of a dual-rotor system with fixed point rubbing – Theoretical analysis and experimental study, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 115, pp. 253-261, 2016.
[6] G. Schweitzer, E. Maslen, H. Bleuler, A. Traxler, M. Cole, P. Keogh, Magnetic bearings: theory, design, and application to rotating machinery, Springer, 2009.
[7] A. Chiba, T. Fukao, O. Ichikawa, M. Oshima, M. Takemoto, DG. Dorrell, Magnetic bearings and bearingless drives, London: Elsevier, 2005.
[8] J.C. Ji, A.Y.T. Leung, Non-linear oscillations of a rotor-magnetic bearing system under superharmonic resonance conditions, International Journal of Nonlinear Mechanics, Vol. 38, pp. 829-835, 2003.
[9] W. Zhang, M.H. Yao, X.P. Zhan, Multi-pulse chaotic motions of a rotor-active magnetic bearing system with time-varying stiffness, Chaos Solitons and Fractals, Vol. 27, pp. 175-186, 2006.
[10] W. Zhang, J.W. Zu, Transient, steady nonlinear responses for a rotor-active magnetic bearings system with time-varying stiffness, Chaos Solitons and Fractals, Vol. 38, pp. 1152-1167, 2008.
[11] J.I. Inayat-Hussain, Nonlinear dynamics of a magnetically supported rigid rotor in auxiliary bearings, Mechanism and Machine Theory, Vol. 45, pp. 1651-1667, 2010.
[12] J.I. Inayat-Hussain, Multiple attractors in the response of a flexible rotor in active magnetic bearings with geometric coupling, Journal of Physics: Conference Series, Vol. 96, pp. 1-7, 2008.
[13] J.I. Inayat-Hussain, Geometric coupling effects on the bifurcations of a flexible rotor response in active magnetic bearings, Chaos Solitons and Fractals, Vol. 41, pp. 2664-2671, 2009.
[14] S. Ghaedi, M. Ghayour, R. Tikani, Influence of weight parameter on chaotic vibration of flexible rotor supported by active magnetic bearings, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 1, pp. 213-224, 2016. (in Persian)
[15] M.J Jang, C.K. Chen, Bifurcation analysis in flexible rotor supported by active magnetic bearings, International Journal of Bifurcation and Chaos, Vol. 11, No. 8, pp. 2163-2178, 2001.
[16] H. Xie, G.T. Flowers, L. Feng, C. Lawrence, Steady-state dynamic behavior of a flexible rotor with auxiliary support from a clearance bearing, Journal of Vibration and Acoustics, Vol. 121, pp. 78-83, 1999.
[17] R. Ebrahimi, M. Ghayour, H.M. Khanlo, Chaotic vibration analysis of a coaxial rotor system in active magnetic bearings and contact with auxiliary bearings, Journal of  Computational and Nonlinear Dynamics, Vol. 12, 031012, 2016.
[18] Y. Ueda, Randomly transitional phenomena in the system governed by Duffing’s equation, Journal of Statistical Physics, Vol. 20, pp. 181-196, 1979.
[19] G. M. Jenkins, D. G. Watt, Spectral analysis and its applications, Michigan: Holden-Day, 1969.
[20] F. C. Moon, Chaotic vibration, an introduction for applied scientists and engineers, New Jersey: John Wiley, 2004.
[21] Y. Chen, Bifurcation and chaos in engineering, Springer, 1998.
[22] Xu. Jianxue, Some advances on global analysis of nonlinear systems, Chaos Solitons and Fractals, Vol. 39, pp. 1839–48, 2009.
[23] A. H. Nayfeh, B. Balachandran, Applied non-linear dynamics: analytical, computational and experimental methods, New York, Wiley, 1995.
[24] A. Wolf, J.B. Swift, H.L. Swinney, J.A. Vastano, Determining lyapunov exponents from a time series, Physica, Vol. 16, pp. 285-317, 1985.
دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 2
اصل مقاله 3.53 MB
ارجاع به این مقاله
تعداد مشاهده مقاله: 398
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 310
ابراهیمی, رضا, غیور, مصطفی, & محمدخانلو, حشمت اله. (1397). تأثیر اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی بر ارتعاشات آشوبناک یک روتور هم محور با یاتاقان های مغناطیسی فعال. دانش و فناوری هوافضا, 7(2), 7-21.
رضا ابراهیمی; مصطفی غیور; حشمت اله محمدخانلو. "تأثیر اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی بر ارتعاشات آشوبناک یک روتور هم محور با یاتاقان های مغناطیسی فعال". دانش و فناوری هوافضا, 7, 2, 1397, 7-21.
ابراهیمی, رضا, غیور, مصطفی, محمدخانلو, حشمت اله. (1397). 'تأثیر اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی بر ارتعاشات آشوبناک یک روتور هم محور با یاتاقان های مغناطیسی فعال', دانش و فناوری هوافضا, 7(2), pp. 7-21.
ابراهیمی, رضا, غیور, مصطفی, محمدخانلو, حشمت اله. تأثیر اصطکاک و لقی در یاتاقان های کمکی بر ارتعاشات آشوبناک یک روتور هم محور با یاتاقان های مغناطیسی فعال. دانش و فناوری هوافضا, 1397; 7(2): 7-21.