Phân tích các thông số ảnh hưởng đến ổ trục thủy lực

5 4 0
Phân tích các thông số ảnh hưởng đến ổ trục thủy lực

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI PHÂN TÍCH CÁC THỊNG sỏ ẢNH HƯỞNG ĐÉN Ổ TRỤC THỦY LỰC ANALYSIS OF PARAMETERS THAT INFLUENCE TO HYDRAULIC BEARING Ngô Văn Thanh Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Điện lực TĨM TẮT Ố trục thủy lực có vai trị quan trọng kết cấu hệ rotor - ổ trục Độ cứng, độ cản nhớt ổ trục tham sổ chính, ảnh hưởng đến độ dao động độ ổn định hệ Khi vận hành hệ rotor - ổ trục thủy lực, tham số biến thiên theo tốc độ quay rotor Bài báo này, tiến hành khảo sát thay đổi ma trận độ cứng, ma trận cản nhớt ổ trục thủy lực tù khởi động đên tốc độ làm việc ổn định Qua đó, tìm thơng số ổ trục thủy lực gây ổn định vận hành máy Từ kết phân tích cho thấy, thành phần khơng nằm đường chéo ma trận độ cứng, ma trận độ cản nhớt nguyên nhân gây cho hệ rotor - ổ trục tính đối xứng làm ổn định làm việc Từ khóa: ổ trục thủy lực; Hệ rotor - ổ trục; Ma trận độ cứng; Ma trận cản nhớt; Mất ổn định ABSTRACT Hydraulic bearing plays an important role in the structure of the rotor-bearing system The stiffness and damping of the bearing are the main parameters affecting the vibration and the stability of the system, when operating, these parameters vary with the rotational speed of the rotor This paper investigates the change of stiffness matrix, and damping matrix of hydraulic bearings from starting to stable working speed Thereby, find out the parameters of the hydraulic bearing that can cause instability when operating the machine The results showed that the components are not on the main diagonal of the stiffness matrix, the damping matrix is the main cause of the rotor-bearing system losing its symmetry and causing instability Keyworks: Hydraulic bearing; Rotor-bearing system; Stiffness matrix; Damping matrix; Instability ISSN 2615-9910 34 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ năm 2022 http://cokhivietnam.vn NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI ĐẶT VẤN ĐỂ nguyên nhân gầy độ ổn định hệ trục [3,4], Trong trình vận hành, rotor thường quay tốc độ cao gây dao động không cân tốt Điểu này, làm ảnh hưởng đến độ ổn định làm việc, làm tăng hao mòn giảm tuổi thọ chi tiết máy [1], Đối với trục rotor cỡ lớn, ổ trục thủy lực sử dụng phổ biến Tuy nhiên, độ cứng ổ trục thủy lực có ảnh hưởng đáng kể đến độ dao động độ ổn định vận hành hệ trục [2], Khi tính tốn dao động hệ trục, tốc độ trục thay đổi, hệ số độ cứng, hệ số cản nhớt ổ trục thay đổi theo hàm số độ lệch tâm ngông trục ổ trục PHÂN TÍCH MƠ HÌNH TÍNH TỐN 2.1 Ma trận độ cứng độ cản nhớt ổ trục thủy lực Ma trận độ cứng ma trận cản nhớt ổ trục thủy lực (loại ổ trục ngắn) cho sau [1, 2, 5]: f rA'xx Ke rC ^>■1 c -Kyx cn LCyx c Cyy Trong đó: f tải trọng tác dụng lên ổ trục, c khe hở hướng kính, Q tốc độ quay rotor Các thông số ma trận độ cứng: Kxx = ho x Hình Mơ hình tính ổ trục = ho X K Quan sát hình thấy rằng, vị trí cân áp suất chêm dầu cần với tải trọng Nếu thay đổi tải trọng Q tác dụng lên ngông trục, vị trí cần hình thành áp suất chêm dầu thay đổi tương ứng Do đó, coi ổ trục thủy lực hệ lò xo - giảm chấn [2], Khi làm việc, nhờ lệch tâm ngòng trục (OB) tâm ổ trục (OJ) màng dầu theo chiều quay trục tạo chêm dầu nâng ngòng trục lên Áp suất thủy động chêm dầu tạo thành phụ thuộc vào chuyển động ngòng trục độ nhớt dầu Áp suất có ảnh hưởng lớn đến độ cứng ổ trục Ky„ = -h, - h0 4(tt2(2 — £2) + 16e2) (2) X g^ỹ) X 4p(l + 2^)+ Các thông số ma trận cản nhớt r _ I, v 27rVl-r‘‘(7ra (l+2sa)-16sa) Lxx - n0 A ~ cxy = Cyx = ~hũ x _ , cyy ~ ữ 8(tT2(1 + 2g2) - 1Ó£2) (3) 2ff(Jra(l-£a)a+48sa) Với: h° = (^2(l-ff2) + 16£2)3/2 ISSN 2615-9910 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số năm 2022 http://cokhivietnam.vn 35 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI 2.2 Xây dựng mơ hình hệ rotor- ổ trục thủy lực Để khảo sát ảnh hưởng độ cứng, độ giảm chấn ổ trục thủy lực đến hệ rotor - ổ trục, mơ hình hệ rotor- ổ trục xây dựng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) hình [4, 6] Trong đó, vị trí ổ trục thủy lực đặt nút thứ (node 5) nút thứ 37 (node 37) Các thông số hệ rotor - ổ trục cho bảng '7 "I í 52 22 s I tiến gần vê' OB) Tuy nhiên, quy luật thay đổi khơng tuyến tính, độ lệch tâm biến thiên lớn rotor quay tốc độ thấp tương ứng với lúc vận hành Khi tốc độ rotor tăng lên mức độ biến thiên độ lệch tâm giảm dần Do vậy, rotor làm việc ổn định thơng số ổ trục ảnh hưởng đến chế độ làm việc 7'7 = = s s 2: 2 s 12 2 m 2 2 222 Ills! ỉẵẺ Hỉnh Biến thiên hệ số lệch tâm £ theo tốc độ quay Hình Mơ hình hệ rotor - ổ trục Bảng Các thông sô' hệ rotor - ổ trục: Khối lượng: Chiếu dài rotor: Khối lượng riêng: Young modulus: Vị trí đặt ổ trục Chiều dài ổ trục: Đường kính ổ trục: Tải trọng ổ trục: Khe hở hướng kính: Độ nhớt dầu: w L p E Lb Db Q c n 80,508kg 9310mm 7850kg/m3 212x10 N/m #4, #37 300mm 900mm 3.9xlO5N o.lmm 0.1 Pas Hình Biến thiên độ cứng ổ trục theo Q KẾT QUẢ TÍNH TỐN 3.1 Biến thiên độ cứng, độ giảm chấn thủy lực theo độ lệch tâm £ Khi rotor quay, độ lệch tâm ngông trục ổ trục £ hàm số tốc độ quay Q Có thể thấy, tốc độ rotor tăng lên, độ lệch tâm £ giảm dẩn tiệm cận với tâm ổ trục (Oj Hình Biến thiên giảm chấn ổ trục theo Q ISSN 2615 - 9910 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số năm 2022 http://cokhivietnam.vn NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI Hình hình quy luật biến thiên hệ số ma trận độ cứng độ cản nhớt ổ trục theo hàm tốc độ quay Q Có thể thấy, hệ số nằm đường chéo ma trận (ma trận x2) phụ thuộc vào tốc độ quay rotor Tuy nhiên, thành phẩn không nằm đường chéo Kxy, Kyx, Cxy, Cyx có biến thiên rõ rệt, rotor làm việc Tuy nhiên, tốc độ rotor tăng lên thành phần biến thiên chậm, tức mức độ ổn định tham số ổ trục cao Tốc độ quay rotor cao tham số độ cứng tăng lên, tham số độ cản nhớt giảm xuống Một số kết tính tốn cụ thể tốc độ quay khác bảng Bảng Kết tính tốn độ cứng giảm chấn ổ trục thủy lực theo Q: Tốc độ íì vịng/phút K (N/ìù) K (N/m) K (N/m) K (N/m) (Ns.m) cxy,-C ’ yx (Ns.m) (Ns/m) 500 9.96E+9 2.99E+10 -3.31E+10 5.46+E9 1.58E+6 2.51E+5 2.51E+6 1000 9.98E+9 5.50E+10 -5.66E+10 5.14E+9 6.24E+5 6.31E+4 7.23E+5 1500 1.0E+10 7.98E+10 -8.11E+10 5.08E+9 5.88E+5 3.9E+4 6.87E+5 2000 1.0E+10 1.05E+11 -1.06E+11 5.06E+9 5.86E+5 3.16E+4 6.81E+5 2500 1.0E+10 1.30E+11 -1.31E+11 5.06E+9 5.72E+5 2.51E+4 6.78E+5 3000 1.0E+10 1.55E+11 -1.56E+11 5.06E+9 5.70E+5 2.24E+4 6.74E+5 3500 1.0E+10 1.78E+11 -1.8E+11 5.06E+9 5.56E+5 2.10E+9 6.71E+5 cyy 3.2 Khảo sát ảnh hưởng đến độ ổn định hệ rotor - ổ trục Khảo sát ảnh hưởng tham số ổ trục thủy lực đến độ ổn định hệ rotor - ổ trục, tiến hành giải toán dao động tìm nghiệm dạng trị riêng dạng sổ phức [2,6] Kết tính tốn quỹ đạo trị riêng (Root Locus) cho hình 6, với lưu Ỷ phần thực trị riêng mang giá trị dương thể rotor ổn định Qua đó, tìm giá trị ngưỡng ổn định (Threshold instability) hình Hình Quỹ đạo trị riêng ISSN 2615 - 9910 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số năm 2022 http://cokhivietnam.vn 37 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI Một số trị riêng tốc độ quay khác cho bảng Ở đây, xét ba cặp trị riêng đẩu tiên, ứng với ba tần số dao độn riêng đẩu tiên hệ Có thê’ thấy, trị riêng cặp thứ hai tốc độ quay 3500 vòng/phút s=2.35 ± 168.28), phần thực mang giá trị dương làm cho rotor bắt đẩu ổn định Có thể thấy, tốc độ quay này, thành phấn ma trận độ cứng K , K x làm tính chất đối xứng ma trận độ cứng gây Khi rotor làm việc ổn định gây nguy hiểm phá vỡ ổ trục, phá vỡ kết cấu máy làm hỏng máy Bảng Đặc trưng nghiệm hệ rotor - ổ trục thủy lực: Tốc độ í ì (vòng/phút) Trị riêng (Eigenvalues, rad/s) Cặp thứ Cặp thứ hai Cặp thứ ba 500 -3.9±-26.3j -3.80±26.2j -0.35±163.75j 1000 -3.9±52.4j -3.86±52.42j -0.37 ±163.1) 1500 -3.8± 78.5) -3.76±78.6j -0.4±162.4j 2000 -3.85±104.75j -3.56±104.8j -0.42±161.7j 2500 -3.8± 130.93) -3.09±131.01j -0.45±161.0j 3000 -3.74±157.11j -0.65±157.33j -0.48±160.35j 3500 -0.52±159.67j 2.35±168.28j -3.65±183.3j KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo: Đối với ổ trục thủy lực, tham số độ cứng, độ cản nhớt thay đổi hàm tốc độ quay Các giá trị Kxy, Kyx, Cxy, Cyx hệ số không nằm đường chéo ma trận độ cứng, ma trận độ cản nhớt có độ biến thiên lớn thay đổi tốc độ quay rotor Các thành phẩn gầy tính chất bất đối xứng ma trận độ cứng, ma trận cản nhớt làm tính đối xứng hệ Đây nguyên nhân dẫn đến ổn định rotor làm việc Biết giá trị này, vận hành tránh vùng làm việc nguy hiểm khác rotor khơng phải vị trí cộng hưởng ♦♦♦ Ngày nhận bài: 25/3/2022 Ngày phản biện: 02/4/2022 [1] John M Vance Rotordynamics of Turbomachinery John Wiley & Son, 1988 [2], Friswel M.I et al Dynamics of Rotating Machine New York, Cambridge University Press, 2010 [3] Ngô Văn Thanh, Vũ Xuân Thiệp; Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định hệ rotorổ trục, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, số 51-04/2016, 68-72 [4] Sapietová, Alzbeta, and Vladimir Dekýẫ Dynamic analysis of rotating machines in MSC ADAMS Procedia Engineering 136 (2016): 143-149 [5], He, Minhui, James Byrne Fundamentals of fluid film thrust bearing operation and modeling In Asia Turbomachinery & Pump Symposium 2018 Proceedings Turbomachinery Laboratory, Texas A&M Engineering Experiment Station, 2018 [6] Van Thanh Ngo et al Dynamic analysis of a rig shafting vibration based on Finenite element Front Meeh Eng, 2013 (8), 244 - 251 ISSN 2615 - 9910 38 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ năm 2022 http://cokhivietnam.vn ... hệ trục, tốc độ trục thay đổi, hệ số độ cứng, hệ số cản nhớt ổ trục thay đổi theo hàm số độ lệch tâm ngông trục ổ trục PHÂN TÍCH MƠ HÌNH TÍNH TỐN 2.1 Ma trận độ cứng độ cản nhớt ổ trục thủy lực. .. Khảo sát ảnh hưởng đến độ ổn định hệ rotor - ổ trục Khảo sát ảnh hưởng tham số ổ trục thủy lực đến độ ổn định hệ rotor - ổ trục, tiến hành giải tốn dao động tìm nghiệm dạng trị riêng dạng sổ phức... giảm tuổi thọ chi tiết máy [1], Đối với trục rotor cỡ lớn, ổ trục thủy lực sử dụng phổ biến Tuy nhiên, độ cứng ổ trục thủy lực có ảnh hưởng đáng kể đến độ dao động độ ổn định vận hành hệ trục [2],

Ngày đăng: 02/12/2022, 12:11

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan