كليدواژه فارسي :
شفتهاي پرسرعت , روش رايلي-ريتز , اثرات ژيروسكوپي , اثرات ناميزاني , نرمافزار متلب
كليدواژه لاتين :
High Speed Shafts , Rayleigh-Ritz Method , Gyroscopic Effects , Unbalance Effects , Matlab Software
چكيده :
چكيده
در تمامي تجهيزات صنعتي و ماشينآلات و سيستمهاي مكانيكي، براي كارايي بهتر، افزايش عمر قطعات، كاهش هزينه تعمير و نگهداري، بايستي شرايط جلوگيري از ارتعاشات خود برانگيخته، كنترل ارتعاشات و پايداري سيستمها را در طراحي آنها لحاظ كرد و پس از ساخت نيز عملكرد آنها مورد ارزيابي و تحليل قرار بگيرد تا ايرادهاي عملكردي مشخص شده و طراحي بهينه انجام شود. يكي از بحثهاي چالشي و مهم در طراحي و ساخت قطعات مكانيكي و سيستمهاي ديناميكي، وضعيت ارتعاشات ميباشد؛ به همين دليل، اندازهگيري، كاهش و كنترل ارتعاشات، از اهميت بالايي برخوردار است. شفتها، در تجهيزات مختلف بويژه ماشينآلات، به علت سرعت بالايي كه دارند و همچنين، شرايط بارگذاري و تكيهگاهي آنها، دچار ارتعاشات ميشوند؛ اين ارتعاشات، به دلايل مختلف از جمله اثرات غيرخطي ناشي از شكل هندسي، اينرسي دوراني، اثرات ژيروسكوپي و اثرات ناميزاني ميباشند كه اگركنترل نشوند، باعث خرابي در سيستمها و خسارتهاي جبرانناپذير ميشوند. در پژوهش حاضر، به بررسي و تحليل رفتار ديناميكي يك شفت با سرعت بالا، با تكيهگاههاي ياتاقاني در طرفين و با در نظرگرفتن اثرات ژيروسكوپي پرداخته ميشود. شفت با يك تير با مقطع متغير گرد مدلشده و ياتاقانها نيز با فنر و ميراگر، مدلسازي ميشوند. براي مدلسازي و محاسبات، از روش رايلي-ريتز و برنامهنويسي با نرمافزار متلب استفاده ميشود. در ابتدا، معادلات حاكم بر سيستم استخراج ميشوند و با حل عددي معادلات، فركانسهاي طبيعي، شكلمودها و پاسخ ارتعاشي سيستم تعيين ميشوند. سپس با قرار دادن جرم ناميزان روي شفت در فاصله معين، ارتعاشات اجباري، اثر ناميزاني، اثر كوپلهاي ژيروسكوپي و اثر ميرايي ياتاقانها بررسي ميشوند. در ادامه، نتايج به دستآمده و نمودارهاي آن، مورد تحليل قرار ميگيرند تا روندي مشخص براي طراحي بهينه، كارايي بالاتر سيستم مورد ارزيابي و كنترل ارتعاشات آن، حاصل شود. از نتايج به دست آمده، تاثير ناميزاني، اثر كوپلهاي ژيروسكوپي و اثر ميرايي ياتاقانها بر روي ارتعاشات شفتها كه براي تحليل ارتعاشات مجموعه و كنترل آنها قابل استفاده است، استخراج گرديده است. در انتهاي پايان نامه، موضوعاتي جديد در ادامه اين پژوهش و مرتبط با آن، براي مطالعات آتي پيشنهاد ميگردد.
كليد واژهها: شفتهاي پرسرعت، روش رايلي-ريتز، نرمافزار متلب، اثرات ژيروسكوپي، اثرات ناميزاني، اثرات ميراكنندگي.
چكيده انگليسي :
Abstract
In all industrial equipment, machinery and systems, for better performance, increasing the life of parts, reducing maintenance costs, all necessary conditions must be considered in their design and after construction, their performance is evaluated and analyzed to determine design defects and optimal design. one of the important and challenging discussions in the design and manufacturing of mechanical parts and dynamics systems are vibrations. for this reason, measurement, reduction and control of vibrations are of great importance. vibrations are created in rotating parts, including shafts, due to their high speed, loading conditions and their support. these vibrations are due to various reasons such as nonlinear geometrical, nonlinear effects of inertia, gyroscopic effects, disparity effects, etc. that if not controlled, cause damage to systems and irreparable damage. in the present study, the dynamic behavior of a high-speed shaft situated on mounts with a bearing in both mounts, is investigated. the shaft is modeled by a round variable section beam and the bearings are modeled with springs and dampers. for modeling, rayleigh-ritz method and programming with matlab software are used. initially, the equations governing the system are extracted and by numerical solution of the equations, natural frequencies, the shape of the modes and the system response are determined. then, by placing the unbalance mass on the shaft at the specified distance, the forced vibrations and gyroscopic moments are investigated. in the end, the obtained results and its graphs are analyzed to determine what is needed for optimal design, the results show that the effect of unbalance and gyroscopic moments on vibration amplitude of the shafts are determined which are used to analyze the vibration of shafts and control them.
Keywords: High Speed Shafts, Rayleigh-Ritz Method, Matlab Software, Gyroscopic Effects, Unbalance Effects, Damping Effects.
