Spis treści
1 Wstęp 1
1.1 Wprowadzenie . . . 1
1.1.1 Przyjęte w pracy oznaczenia . . . 5
2 Cel i zakres pracy 7 2.1 Cel . . . 7
2.2 Zakres . . . 7
2.3 Uzasadnienie podjęcia tematu . . . 8
2.3.1 Możliwości zastosowania układu w istniejących urządzeniach . . . 9
3 Dynamika wirników 10 3.1 Definicje i normy z zakresu dynamiki wirników . . . 10
3.2 Powstawanie drgań w układach wirujących . . . 12
3.3 Niewyważenie wirnika – statyczne . . . 14
3.4 Niewyważenie wirnika – momentowe . . . 16
3.5 Wirnik niewyważony dynamiczne . . . 18
3.6 Wyważanie statyczne i dynamiczne . . . 19
3.7 Wyważanie w jednej płaszczyźnie . . . 20
3.8 Rozkład masy korekcyjnej na zaprojektowanej tarczy korekcyjnej . . . 21
4 Przegląd stanu wiedzy z zakresu wyważania wirników 31 4.1 Zarys historyczny badań nad dynamiką wirników . . . 31
4.2 Detekcja uszkodzeń wirników . . . 33
4.3 Systemy aktywne . . . 33
4.4 Przegląd patentów . . . 40
4.4.1 Metodologia analizy patentów . . . 41
5 Model układu wyważania wirnika 54 5.1 Założenia koncepcyjne . . . 54
5.1.1 Koncepcje projektowe poszczególnych elementów układu wyważania . . . 55
5.1.2 Dobór czynnika ciekłego do układu wyważającego . . . 56
5.1.3 Układ sterowania i zasilania . . . 56
5.2 Założenia projektowe . . . 57
5.2.1 Podział projektu na moduły . . . 58
5.3 Układ mechaniczny . . . 59
5.3.1 Założenia projektowe dla układu mechanicznego . . . 59
5.3.1.1 Projekt układu mechanicznego . . . 59
5.3.1.2 Projekt wału . . . 61
5.3.2 Projekt tarczy korekcyjnej . . . 62
5.4 Układ hydrauliczny . . . 68
5.4.1 Model teoretyczny przepływu płynu przez wirujący układ hydrauliczny . 68 5.4.1.1 Siły działające na układ hydrauliczny . . . 68
SPIS TREŚCI
5.4.1.2 Ciśnienie w układzie hydraulicznym . . . 69
5.4.2 Założenia projektowe dla układu hydraulicznego . . . 70
5.4.2.1 Zjawiska oddziałujące na ciecz znajdującą się wewnątrz tarczy korekcyjnej . . . 70
5.4.3 Obliczenia analityczne . . . 70
5.4.3.1 Uproszczony model teoretyczny . . . 71
5.4.3.2 Wyniki obliczeń analitycznych . . . 71
5.4.4 Symulacja rozkładu ciśnienia w układzie hydraulicznym . . . 76
5.4.5 Ograniczenie swobodnego przemieszczania się cieczy wewnątrz komory ko-rekcyjnej podczas pracy układu . . . 83
5.4.5.1 Obliczenie odpowiedniej prędkości obrotowej wymaganej do po-wstania siły odśrodkowej . . . 83
5.4.5.2 Elementy układu hydraulicznego i ich parametry . . . 90
5.5 Układ sterowania . . . 98
5.5.1 Teoretyczne założenia do układu sterowania dla statycznego wyważania wirnika . . . 98
5.5.2 Założenia projektowe dla układu sterowania . . . 105
5.5.2.1 Ogólny schemat układu sterowania . . . 105
5.5.3 Symulacja modelu geometrycznego wirnika na bazie programu MSC Adams107 5.5.3.1 Oprogramowanie MSC Adams . . . 107
5.5.3.2 Opis modelu 3D uproszczonego modelu wirnika. . . 107
5.5.4 Symulacja układu sterowania na modelu MSC Adams-Matlab/Simulink . 109 5.5.4.1 Układ sterowania wirtualnego modelu. . . 109
5.5.4.2 Schemat układu sterowania. . . 110
5.5.4.3 Test pracy układu sterowania dla wirtualnego modelu. . . 118
5.5.5 Narzędzia sterowania w czasie rzeczywistym . . . 120
5.5.5.1 Procesory sygnałowe DSP . . . 121
5.5.5.2 Wykorzystanie układu sterowania opartego na dSpace . . . 122
5.5.5.3 Control desk . . . 124
5.5.5.4 Schemat działania układu sterowania dSpace . . . 124
5.5.5.5 Simulink - Control Desk – test układu sterowania na sterowniku dSpace . . . 125
5.5.6 Badania doświadczalne układu sterowania dSpace . . . 125
5.5.7 Sterownik PXI . . . 127
5.5.7.1 Schemat układu sterowania opracowany w programie LabView . 131 5.5.7.2 Panel układu sterowania opracowany na sterowniku PXI . . . . 133
6 Budowa prototypu 138 6.1 Model prototypu urządzenia do wyważania . . . 138
6.2 Stanowisko badawcze . . . 140
6.3 Przygotowania do badań eksperymentalnych . . . 145
6.4 Wyważanie wstępne na wyważarce . . . 146
6.5 Badania zakresu wypełnienia hydroakumulatora. . . 149
6.5.1 Wyznaczenie charakterystyki pracy zbiorników hydraulicznych . . . 150
6.6 Testowanie układu sterowania . . . 160
6.7 Wnioski . . . 161
SPIS TREŚCI
7 Badania eksperymentalne 162
7.1 Badania eksperymentalne skuteczności redukcji drgań wirnika . . . 162
7.2 Rezultaty pracy układu wyważania . . . 163
7.3 Wnioski . . . 166
8 Wnioski końcowe 170 8.1 Wnioski ogólne . . . 170
8.2 Wnioski szczegółowe . . . 171
8.3 Dalsze badania i wdrożenia . . . 178
8.4 Opis potencjału komercyjnego . . . 179
8.5 Zastosowania w gospodarce . . . 179
8.6 Podjęte działania w celu przyszłej komercjalizacji badań . . . 180
Spis rysunków 181
Literatura 188
