تحلیل عددی و تجربی ارتعاشات جانبی محور یک پرخوران در شرایط ایستا و دورانی

بررسی دینامیکی و تحلیل ارتعاشی محور دواری با سرعت تُند، در مراحل طراحی و توسعه ماشین‌های دوار امری ضروری است. محور دوار سرعت‌ تُند در پرخوران‏ها شامل قرص‌های دوار با شکل‌ های مختلف، محور دارای قطر متغیر و یاتاقان‌های نصب‌شده در موقعیت‌های مختلف می‌شود. ارتعاشات محور دوار در حالت کاری می‌تواند باعث خرابی قطعات موتور یا حتی از کارافتادگی کل موتور شود. در این مقاله، ارتعاشات جانبی محور دوار یک پرخوران در شرایط ایستا و دورانی، با استفاده از یک الگوی اجزاء محدود و با اجزاء تیر تیموشنکو تحلیل شد. نمودار سرعت-بسامد، سرعت‌های بحرانی، تغییر شکل سازه در حالت کاری و پاسخ به نامیزانی محور دوار از نتایج تحلیل دینامیکی عددی محور دوار در شرایط کاری هستند. همچنین، آزمون ارتعاش‌‎‏سنجی محیطی به روش تجزیه بسامدها، در حالت غیر دورانی بر روی محور دوار انجام ‌شده است. در آزمون ارتعاش‌سنجی، به‌طور هم‌زمان از دستگاه ارتعاش‌سنج لیزر داپلر و حسگرهای شتاب‌سنج پیزوالکتریک، به‌منظور اندازه‌گیری دقیق ارتعاشات استفاده ‌شده است. تطابق نتایج عددی و تجربی نشان‌ دهنده دقت تحلیل انجام ‌شده است.

numerical and experimental analysis of lateral vibration of a turbocharger rotor in rotating and non-rotating conditions

dynamic analysis and modal analysis of high speed rotors are a vital step in the design and development stages of rotating machines. turbomachine rotor consists of disks of various shapes, shafts whose diameters change depending on their longitudinal position, and bearings situated at various positions. the vibrations of the rotor in the operating conditions can cause catastrophic failure of the parts or even the whole turbomachine. in this paper, lateral vibrations of a turbocharger rotor in non-rotating and rotating conditions are analyzed numerically using a finite element model based on timoshenko beam elements. the campbell diagram, critical speeds, operational deflection shapes and unbalance response of the rotor are the results of numerical dynamic analysis in the operating conditions. also, the ambient modal testing of the rotor in non-rotating conditions is performed using frequency domain decomposition (fdd) method. in the modal testing, the laser doppler vibrometer and piezoelectric accelerometers are used simultaneously in order to exactly measure the vibrations. the good agreements between the numerical and experimental results show the accuracy of analyses.