Investigations on the influence of disk location and unbalance on fluid induced vibrations of a shaft-disk-bearing system

Abstract

إن أعمدة المعدات الدوارة المحمولة على حوامل سائلة تكون معرضة لحالات عدم استقرار بسبب سائل الحامل مما يؤدي لاهتزازات خطيرة . تساهم الحوامل السائلة بشكل أساسي في الخصائص الديناميكية لهذه المعدات أو الأنظمة . تمثل حالتي "الويب" و "الورل" أهم حالات عدم الاستقرار هذه ، كما أنهما تتميزان بسمات خاصة ، منها أن تكون الاهتزازات عالية وفي نفس اتجاه الدوران ، ودائرية ولها تردد أقل من سرعة المعدة نفسها . في هذه الرسالة ، دُرست التأثيرات التالية على هذه النوعية من الاهتزازات : طول العمود وموقع القرص وعدم اتزانه . وقد أجريت تجارب عملية وحسابية في الوقت ذاته لنفس الهيكل تم فيها نقل إشارات اتهتزازات العمود وحللت باستخدام أجهزة دقيقة وبرنامج خاص . كما تم دراسة بيانات الاهتزازات واستخلاص النتائج . في الجزء الحسابي ، استخدم الحاسب الآلي لمحاكاة الهيكل المكون من العمود والقرص والحوامل . وكانت من مخرجات البرنامج رسومات بيانية موضحة للخصائص الديناميكية للحوامل وتحليل لمدى الاستقرار . تشير النتائج إلى وجود ارتفاع في مدى استقرار النظام وتردد الاهتزازات المصاحبة ، مع تغيير موقع القرص . وكان لموقع القرص أثر واضح على ظاهرة "الوب" . ومن بين العوامل الثلاثة المدروسة ، كان موقع القرص وهو الأكثر تأثيراً . لم يكن لطول العمود وعدم اتزان القرص أثر واضح على مقدار عدم الاستقرار . لكن رغم أن تردد عدم الاتزان هو 1X فقد كان له تأثير على عدم الاستقرار الذي تردده 0.5X إحدى الرسومات المستخلصة لإشارات الاهتزازات تفسر هذه الظاهرة . يلاحظ أيضاً إن بدأ حالة عدم الاستقرار مرتبطة بموقع القرص . الرسم البياني لمعدل موقع العمود في خلوص الحامل يظهر أن النظام يحتاج إلى شروط أكثر صرامة ليتمكن من العودة إلى حالة الاستقرار ، بعد أن يدخل إلى حالة عدم الاستقرار . تبين النتاج أنه في حالة "الورل" ، العلاقة بين سرعة العمود وتردد الاهتزازات علاقة خطية ، بغض النظر عن كون السرعة تصاعدية أو تناقصية .