اندازی گیری ارتعاشات پیچشی صحت سنجی شده با مدل سازی دینامیکی بر روی مجموعه روتور یک دستگاه سنگ زنی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1066-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran.
2,Associate Professor, Department of Electrical engineering, Arak University of Technology, Arak, IRAN
3Research Assistant, Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, IRAN ,
4Research Assistant, Department of Electrical Engineering, Arak University of Technology, Arak, IRAN
5Vice President Production,, Middle East Industrial Gas Turbines (MIGT), OTC Company, Tehran, IRAN
چکیده
این پژوهش، روشی برای اندازهگیری ارتعاشات پیچشی ارائه کرده و کاربرد آن را اعتبارسنجی میکند.
این مقاله روشی برای اندازهگیری ارتعاشات پیچشی ارائه و کاربرد آن را اعتبارسنجی میکند. هدف، توسعه و اعتبارسنجی یک روش و ابزارهای لازم برای بررسی دینامیک ارتعاشات پیچشی در مجموعههای دوار است. مجموعه روتور و پوسته یک سنگ رومیزی به منظور نصب یک انکودر چرخشی افزایشی با دقت و سرعت بالا اصلاح گردید. سیگنالهای خروجی انکودر توسط یک کارت داده برداری سفارشیسازی شده پردازش شد که زمانبندی ۱۰۲۴ پالس در هر دور را ثبت می کند. این کارت برای این منظور به یک میکروکنترلر و ماژولهای تایمر مجهز می باشد. زمانبندی پالسها برای استخراج سرعت زاویهای آنی (IAS) که نمایانگر سرعت نوسانات پیچشی است، تحلیل شد. چندین آزمایش انجام و سیگنالهای اندازهگیریشده به حوزه فرکانس تبدیل شدند تا فرکانسهای طبیعی پیچشی شناسایی شوند. سپس از یک مدل دینامیکی ۳ درجه آزادی (3DOF) از مجموعه روتور برای ارائه برآوردهای تحلیلی از دو فرکانس ارتعاشات پیچشی اول استفاده شد. اختلافی حدود ۲۲٪ و ۳۹٪ بین فرکانس های ارتعاش پیچشی اندازهگیریشده و مدلسازیشده مشاهده شد که با توجه به پیشینه مدل، قابل قبول در نظر گرفته شدند. این نتایج قابل درک هستند، چرا که مدلسازی دینامیکی بر پایه برآوردهای تقریبی از ویژگیهای مواد سازنده دیسکهای سنگزنی، هندسه و مواد سازنده قفس سنجابی و مقادیر اسمی برای روتور فولادی انجام شده است. مجموعهای که توسعه داده شده قادر به مطالعه و اندازه گیری دینامیک ارتعاشات پیچشی است. کار آینده متمرکز بر بروزرسانی مدل دینامیکی برای به حداقل رساندن اختلاف با نتایج تجربی خواهد بود.
این مقاله روشی برای اندازهگیری ارتعاشات پیچشی ارائه و کاربرد آن را اعتبارسنجی میکند. هدف، توسعه و اعتبارسنجی یک روش و ابزارهای لازم برای بررسی دینامیک ارتعاشات پیچشی در مجموعههای دوار است. مجموعه روتور و پوسته یک سنگ رومیزی به منظور نصب یک انکودر چرخشی افزایشی با دقت و سرعت بالا اصلاح گردید. سیگنالهای خروجی انکودر توسط یک کارت داده برداری سفارشیسازی شده پردازش شد که زمانبندی ۱۰۲۴ پالس در هر دور را ثبت می کند. این کارت برای این منظور به یک میکروکنترلر و ماژولهای تایمر مجهز می باشد. زمانبندی پالسها برای استخراج سرعت زاویهای آنی (IAS) که نمایانگر سرعت نوسانات پیچشی است، تحلیل شد. چندین آزمایش انجام و سیگنالهای اندازهگیریشده به حوزه فرکانس تبدیل شدند تا فرکانسهای طبیعی پیچشی شناسایی شوند. سپس از یک مدل دینامیکی ۳ درجه آزادی (3DOF) از مجموعه روتور برای ارائه برآوردهای تحلیلی از دو فرکانس ارتعاشات پیچشی اول استفاده شد. اختلافی حدود ۲۲٪ و ۳۹٪ بین فرکانس های ارتعاش پیچشی اندازهگیریشده و مدلسازیشده مشاهده شد که با توجه به پیشینه مدل، قابل قبول در نظر گرفته شدند. این نتایج قابل درک هستند، چرا که مدلسازی دینامیکی بر پایه برآوردهای تقریبی از ویژگیهای مواد سازنده دیسکهای سنگزنی، هندسه و مواد سازنده قفس سنجابی و مقادیر اسمی برای روتور فولادی انجام شده است. مجموعهای که توسعه داده شده قادر به مطالعه و اندازه گیری دینامیک ارتعاشات پیچشی است. کار آینده متمرکز بر بروزرسانی مدل دینامیکی برای به حداقل رساندن اختلاف با نتایج تجربی خواهد بود.
کلیدواژه ها
Title
Torsional Vibration Measurement Validated with Dynamic Modeling on a Grinder Rotor Assembly
Authors
Farzad Rafieian, Adel Zakipour, Mehrdad Ranjbar, Hesam Salimi, Mohammad Hassan Taherian
Abstract
This work presents a technique for measuring torsional vibrations and validates its application. The objective was to develop and validate a methodology and the necessary tools for investigating torsional vibratory dynamics in rotor assemblies. A bench grinder's rotor assembly and casing were modified to install a high-precision, high-speed incremental rotary encoder. The encoder's output signals were processed by a custom-designed data acquisition card, which recorded the timings of 1024 pulses per revolution. This card was equipped with a microcontroller and timer modules for this purpose. The pulse timings were analyzed to derive the Instantaneous Angular Speed (IAS), representing the velocities of torsional oscillations. Several tests were conducted, and the measured signals were transformed into the frequency domain to identify the Torsional Natural Frequencies (TNFs). A 3-degree-of-freedom (3DOF) dynamic model of the rotor assembly was then used to provide analytical estimates of the first two TNFs. Discrepancies of approximately 22% and 39% were observed between the measured and modeled TNFs, which were considered acceptable given the context of the model. These results are understandable, as the dynamic modeling relied on rough estimations for the grinding disks' material properties, the squirrel cage's geometry and material, and nominal values for the steel rotor material. In conclusion, the developed setup is capable of effectively studying torsional dynamics. Future work will focus on refining the dynamic model to minimize the discrepancies
with experimental results.
with experimental results.
Keywords
instantaneous angular speed, torsional vibration, Rotary encoder, Rotordynamics