BİR ROTORUN MODAL ANALİZİ VE YATAK RİJİTLİLERİN ETKİSİNİN DOĞAL FREKANSLAR ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Rotorlar endüstride yaygın olarak kullanılan dönen sitemlerdir. Rotorun dönme frekansında kritik devrinin olması durumunda küçük bir dengesizlik rotora ve sisteme önemli hasarlar verebilir. Bu nedenle rotorların dinamik özelliklerinin bilinmesi oldukça önemlidir. Bu amaçla sonlu elemanlar (SE) gibi sayısal yöntemlerin yanında deneysel modal analiz yaygın ve etkili bir şekilde kullanılmaktadır. SE yönteminden (SEY) elde edilen sonuçların doğruluğu yapılan kabullere bağlıdır. Bunun yanında yapıda bulunan bağlantıları modellemek oldukça zordur. Rotorların titreşim analizlerinin doğruluğu yataklarının doğru bir şekilde modellenmesine oldukça bağlıdır. Yatakların modellenmesinde yay ve sönüm elemanları kullanılır. Doğru bir analiz için bunların değerlerinin gerçeğe yakın olması önemlidir. Bu çalışmada, mil-disk ve esnek yataklardan oluşan bir rotor göz önüne alınarak hem sayısal hem de deneysel olarak titreşim analizleri yapılmıştır. Yatak rijidliklerinin sistemin doğal frekansları üzerinde etkisi incelenmiş ve yatak rijitliğinin artmasıyla doğal frekansların da arttığı gösterilmiştir. Ayrıca yatak rijidliğinin belirlenmesi için matris teorisinden bilinen SMW formülüne dayalı yapısal değişiklik yöntemi kullanılmıştır. Yapılan sayısal ve deneysel uygulamalarla yöntemin oldukça etkili olduğu gösterilmiştir.

Rotors are rotating systems commonly used in industry. In the case the rotor has a critical speed at rotating frequency a small unbalance can damage the rotor and the system. Therefore, it is very important to know the dynamic properties of rotors. For this purpose, besides the finite element method, experimental modal analysis is widely and effectively used. Accuracy of the results obtained from FE method depends on the assumption made. However, modeling of the contacts on the structure quite difficult. Accuracy of the vibration analysis results depends on the modeling of the rotor bearings accurately. Springs and damping elements are used to model the bearings. For a correct analysis, it is important that their values are close to reality. In this study, a rotor consisting of a shaft-disc and flexible bearings are considered and both the numerical and experimental vibration analyses are performed. The effect of bearing stiffness on the natural frequency of the system is investigated and it is shown that as the bearing rigidities increase, the natural frequencies increase. Moreover, the structural modification technique based on SMW formula which is known in matrices theory is used to determine the stiffness of the bearings. It is shown both numerically and experimentally that the method is very effective.