تحلیل ارتعاشات آشوبناک در یک سیستم شافت طویل انعطاف پذیر چرخان و دیسک صلب با تماس بین دیسک و پوسته ثابت
چکیده
این رساله به بررسی و تحلیل ارتعاشات آشوبناک در یک سیستم شافت طویل انعطاف پذیر چرخان و دیسک صلب با تماس بین دیسک و پوسته ثابت می پردازد. چهار موضوع اساسی در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است که عبارت اند از: 1- بررسی وقوع ارتعاشات آشوبناک در سیستم با درنظر گرفتن پارامترهای کنترلی مختلف. 2- بررسی موقعیت دیسک روی شافت وتاثیر کوپل ژیروسکوپی و عوامل غیرخطی ناشی از آن برای حالت یک و سه دیسکی. 3- بررسی پدیده آشوب با در نظر گرفتن توام ارتعاشات عرضی و پیچشی. 4- بررسی تاثیر شرایط تکیه گاهی بر وقوع پدیده آشوب در سیستم. وقوع تماس بین روتور و استاتور در ماشین آلات دوار یکی از عیوب عمده به شمار می رود که تشخیص به موقع آن می تواند از خسارت های بعدی جلوگیری کرده و موجب افزایش عمر ماشین گردد. بررسی رفتار دینامیکی سیستم با مدل های گسسته با توجه به سادگی مدل در چند سال اخیر مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق با در نظر گرفتن مدل پیوسته که مدلی کاملتری می باشد، به بررسی رفتار آشوبناک پرداخته می شود. در تمامی موارد، معادلات دیفرانسیل بر اساس تئوری شافت پیوسته با دیسک صلب بر روی آن مدل و از روش مودهای فرضی برای گسسته سازی معادلات پاره ای حاصل استفاده شده است. معادلات گسسته با روش های عددی و با استفاده از نرم افزار matlab حل و از پاسخ زمانی، تصویر صفحه فاز، طیف توان(فوریه)، مقطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخه ای شدن و ماکزیمم نماهای لیاپانوف که از مهم ترین ابزارهای شناسایی رفتارهای غیرخطی هستند، استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که اثرات ناشی از انعطاف پذیری شافت مانند نیروهای گریز از مرکز و کریولیس تاثیر قابل توجهی در رفتار دینامیکی سیستم دارند. هم چنین بدون در نظر گرفتن تماس بین دیسک و استاتور، موقعیت دیسک و عوامل غیرخطی ناشی از آن منجر به آشوب می شوند، در حالی که در حضور تماس، تاثیر آنها ناچیز است. نیروهای مماسی ناشی از تماس بین دیسک و استاتور، منجر به کوپل پیچشی می شود که تاثیر در خور توجهی در رفتار سیستم دارد. هم چنین شرایط تکیه گاهی و پارامترهای آن مانند ضرایب سختی و استهلاک می توانند موجب بهبود یا حتی بدتر شدن رفتار دینامیکی سیستم شده و سبب افزایش یا کاهش کارایی سیستم و عمر مفید آن شوند.
