오래전부터 회전체 질량의 불균형에 의한 진동을 줄이기 위한 전용 밸런싱 장치와 프로그램이 개발되었다[1-5]. 그런데 밸런싱 장치는 센서로부터 측정 된 진동 신호를 이용하여 밸런싱을 함으로 밸런싱의 반복성과 정밀도 등에 따라 그 장치의 성능을 평가할 수 있으며, 국제 표준기구(ISO)에서도 장치의 성능을 평가하기 위한 각종 시험 규격들을 제시, 권장하고 있다[6]. 본 연구 에서는 강성 회전체의 밸런싱을 위해 연구실에서 제작한 탄성 베어링 밸런 싱 장치에 대해 ISO 규격에서 제시하는 성능 평가 시험들을 기초로 회전체 밸런싱과 여러가지 시험을 수행하고 장치의 특징과 성능을 알아보고자 한다.
Influence coefficients on two-plane flexible rotor balancing model are derived by using the transfer matrix method. The model has a rigid uniform cylinder at mid-span of flexible shafts. Both faces of the rigid cylinder are used as the balancing planes. Calculated influence coefficients show that there exist the rotating speed ranges which are useless or insensitive for the balancing. Gyroscopic effect and damping are considered in the study and their effects are discussed.
Experiment on the modal balancing of a flexible rotor supported on two kinds of fluid film bearings is performed to verify the modal balancing theory. The fluid film bearings are a tilting pad bearing and a two axial grooved journal bearing. One is inherently stable, but the other is not. The experimental result shows that the modal balancing method is effective for balancing of a high speed flexible rotor system. Besides, the critical speeds and mode shapes measured experimentally are in good coincidence with the results of rotordynamic analysis. Oil whip, which is the instability phenomenon due to fluid film force, is also observed during the experiment.
자동차용 추진축의 위험회전속도를 원심력에 의한 탄성변형의 관계로부터 유도하여 보았다. 회전체의 unbalance량은 보통 회전속도에 관계없이 거의 일정하나 자동차용 추진축과 같이 외 경에 비하여 전장이 길고 고속회전하는 경우에는 축의 탄성변형에 의하여 unbalance량이 커진다. 회전속도에 따른 unbalance 변화량을 역시 원심력-탄성변형관계로부터 구하고 balancing을 위한 최적회전속도, tube의 편심도 기타 balancing 작업을 어렵게 하는 요소들에 대하여 정리하여 보았다.
An influence coefficient method with an optimal correction balancing algorithm is developed for balancing a high-speed flexible rotor system. Conventional flexible balancing algorithms such as least square and weighted least square algorithms may not satisfy allowable residual vibration levels in certain speed ranges, while the optimal correction balancing method can be more effective in controlling vibration levels in a target speed. Related analyses were reviewed and applied to a test rig to show the effectiveness of the optimal correction balancing method.
This paper presents a novel dynamic vibration absorber (DVA) to suppress the unbalance response of flexible rotor-bearing systems. The DVA unit consists of two DVAs, an adapter to place the DVAs and an adapter frame to locate the adapter. The essential feature of the proposed DVA unit is to place itself on any desirable location of the shaft without disassembling the rotor-bearing system under consideration. A simulation with a 3D element based commercial rotor dynamic software is made to test the possibility of the proposed DVA on the suppression of unbalance response in rotor-bearing systems. Experiments are performed to validate the proposed DVA unit. The simulation and experiments show that the proposed DVA unit is very effective to suppress the unbalance response in rotor-bearing system at designated rotational speeds of interest.
The effect of duplicate flexible disks on the vibrational modes of a flexible rotor system is investigated by using an anlytical method based on the assumed modes method. The rotor model to be analyzed consists of duplicate disks on a flexible shaft. In modeling the system, centrifugal stiffening and disk flexibility effects are taken into account. To demonstrate the effectiveness of the method, a hard disk drive spindle system commonly used in personal computers and a simple flexible rotor system with two disks are selected as examples. In particular, the dynamic coupling between the vibrational modes of the shaft and the duplicate disks is investigated with the shaft rotational speed varied.
High speed rotating machines can be very sensitive to rotating mass unbalance that is a major source of harmful vibration for many types of rotating machinery. So, the balancing procedure is needed for all high-speed rotating system. To save the time and cost of off-line balancing, many researchers have developed the on-line balancing devices and methods. In this paper, an active balancing device, which is an electro-magnetic type, is developed and the active balancing algorithm using influence coefficient method is also proposed. The active balancing experiment for flexible rotors during operation is performed by an active balancing device. As a result, controlled unbalance responses are below the vibration limit at all rotating speed ranges with critical speed.
본 연구에서는 상반상반정리가 성립되는 선형계의 경우에 있어서 회전체를 회 전시키지 않고 시험추도 사용하지 않으며 베어링부를 가진하는 것에 의한 영향계수 측 정법을 제안한다. 대상으로 하는 영향계수는 베어링부와 각 수정점 사이의 영향계수 로서 비회전가진실험에 의해 베어링부에 힘을 가한 경우의 각 수정점에서의 비회전 영 향계수를 측정한다. 회전시험에서는 베어링부에 시험추를 부가하는 것이 구조상 곤 란하므로 각 수정점에 시험추를 부착하여 각 수정점에 힘을 가한 경우에 대한 베어링 부에서의 영향계수를 측정한다.그리고 수치계산으로 전달매트릭스법에 의해 베어링 부에 시험추를 부착하고 회전체를 회전시켜 각 수정점에서의 회전영향계수를 계산하고 실험결과와 비교한다. 상에서 구하여진 비회전과 회전영향계수의 실험결과를 비교하 므로서 비회전 영향계수의 특성을 파악하고, 이를 이용하여 탄성회전체의 평형잡이를 하는 새로운 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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