تحلیل ارتعاشات روتور دارای اثر غیرخطی هندسی با یاتاقان پد متحرک (تیلتینگ پد)

در این مقاله، ارتعاشات روتور پیوسته با مقطع دایروی یکنواخت که بر روی دو یاتاقان پد متحرک (تیلتینگ پد) قرار دارد مطالعه می شود. روتورلاغر فرض میشود و در نتیجه، اثر تغییر شکل برشی نادیده گرفته شده است ولی اثر ژیروسکوپی لحاظ می شود (تئوری تیر ریلی). به علاوه اثر غیرخطی هندسی ناشی از تغییر شکل بزرگ روتور در نظر گرفته می شود. بر اساس فرضیه یاتاقان کوتاه، یک مدل تحلیلی غیرخطی از یاتاقان پد متحرک که با سیال روانکاری شده و دارای جریان آرام و مغشوش می باشد مدل سازی شده است. معادلات حرکت روتور با دو یاتاقان پد متحرک که در ابتدا و انتهای آن قرار دارند استخراج می شود. به منظور گسسته سازی این معادله ها از روش گلرکین استفاده می شود. با حل عددی معادله های گسسته حاکم بر مسئله، منحنی پاسخ فرکانسی سیستم بدست می آید. با مقایسه پاسخها مشخص می شود که سیستم روتور غیرخطی-یاتاقان پد متحرک دارای دامنه کمتری نسبت به روتور خطی با یاتاقان پد متحرک می باشد. همچنین پاسخ سیستم روتور-یاتاقان پد متحرک با جریان مغشوش باعث سفت تر شدن یاتاقان و کاهش دامنه پاسخ سیستم می شود. با کاهش لزجت دینامیکی سیال، از سفتی یاتاقان کاسته میشود و سبب افزایش دامنه پاسخ می شود.

Vibrations Analysis of a Rotor Supported by Tilting-Pad Journal Bearings with Considering of Geometric Nonlinearity

Vibrations of a continuous rotor with uniform circular cross section supported by two tiltingpad journal bearings at both ends are analyzed. Since the shaft is slender, shear deformation is neglected, but, gyroscopic effect is considered (Rayleigh beam theory). In addition, geometric nonlinearity due to large deformation of the rotor is considered. Based on short bearing assumption, an analytical model of a tiltingpad journal bearing with laminar and turbulence flows has been derived. Galerkin method is applied to discretize differential equations of motion. By solving discrete rotorbearing system equations, the response is obtained. For further investigation, responses of rotorbearing system in different situations are presented. Comparing the responses of the linear and nonlinear rotor with two tiltingpad journal bearings at both ends shows that the nonlinear rotor has less amplitude than linear rotor and nonlinear rotor is closer to reality. In addition, nonlinear model has a larger natural frequency in comparison to the linear rotor. Using turbulence flow makes the bearing stiffer and have less amplitude than laminar flow. Reducing viscosity of lubricant leads to increase of amplitude of response and shows that higher viscosity make the bearing stiffer.