Shoko

Диаграмма кэмбелла для вала с колесом

Здравствуйте уважаемые форумчане. Озадачился тем, что встроенная фича ансиса по построению диаграммы кэмбелла выдает немного не те результаты, что я ожидал. Но обо всем по порядку.

 

Имеем следующий ротор. В качестве закрепления использовал Cylindrical supports (шариковый подшипник, роликовый подшипник и привод)
support.jpg

 

Используя эту геометрию рассчитал 2 случая - ротор без движения и ротор на 1500 оборотах, получаю следующие частоты:

1 rpm modal.JPG1500 rpm modal.JPG

 

По полученным данным строю диаграмму Кэмпбелла. Конечно, для большей точности нужно больше расчетных случаев использовать, но пока обойдемся только двумя.

простая ДК.JPG

 

В данном случае я вижу пересечение линий на 13 об/с (780 об/мин). А наши рабочие обороты - это 25 об/с, таким образом можно заключить о безопасности работы в данном режиме. 

Кстати, немного отходя от темы, мне ведь не нужно оценивать каждую из 10-50 гармоник? В моем случае достаточно ведь оценить пересечения 1й гармоники и еще 10й гармоники (т.к. на рабочем колесе 10 лопаток)? Правильно ли я понимаю, что в идеале я должен оценить 1, 10, 20 гармоники и другие числа, кратные числу лопаток? За ротором никаких других лопаток не предвидится, там стоит корпус "улитка".

 

Далее.. Я беру тот же pre-stress ротор на 1500 и использую встроенную фичу ансиса, строю в нем диаграмму, а на выходе получаю следующее:

1500 ДК.JPG

 

Как видно, 1я частота теперь уже не 13 Гц, а 28 ГЦ! более того, она теперь начала сильно зависеть от оборотов. Я перепроверил форму колебаний - все то же крутильное колебание вала...  Я не совсем понимаю смысла в данной диаграмме 0, 1000, 1500 и 2000 оборотов в минуту, потому что как оказалось, ансис не делает сам pre-stress расчеты вала на эти 4 разных значения об/мин. Он используя только один pre-stress режим с 1500 оборотов каким-то образом предсказывает, какие частоты будут на 0, 1000 и 2000... Как так?  Ну и подозреваю, что частота сильно вообще изменилась из-за включенной опции Damping. Я пытался использовать функцию пониженного демпфирования, но это не изменило результаты. 

 

Я снова провел автоматическое построение диаграммы, но уже для pre-stress с 2000 об/мин. Получаю снова другие частоты:

2000 ДК.JPG

 

Прилагаю картинку крутильной формы:

кручение.JPG

 

Итак, вопросы:

1. Как правильно задавать расчет для автоматического построения диаграммы, чтобы он учитывал разные преднапряженные состояния ротора, а не пытался предсказывать частоты на других оборотах, основываясь только на одном преднапряженном состоянии?

2. Правильно ли я задал имитацию подшипников и привода? Получается, что я задал ограничение с нулевым демпфированием...

3. Какие гармоники в диаграмме нужно рассматривать? Я так понимаю что всегда надо смотреть 1ю, т.к. у нас всегда есть 1 источник возбуждения за 1 оборот ротора, например земное притяжение, или язычок корпуса улитки и т.д.. Далее надо рассматривать количество равномерно расставленных статорных лопаток за ротором, число лопаток самого ротора, а также кратное число этим лопаткам (x2, x3, x4). Но ведь не до бесконечности же оценивать гармоники? Какой здесь критерий достаточности рассматриваемых гармоник?)

 

 

 

Изменено пользователем Shoko
1 пользователю понравилось это

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

1 час назад, Shoko сказал:

немного не те результаты, что я ожидал.

Как сказал кто-то на этом форуме - любая задача имеет простое, легкое для понимания неправильное решение. Это наш случай....

 

Вы вот это ожидали увидеть ? https://en.wikipedia.org/wiki/Campbell_diagram

 

Почитайте тут, может прояснится немного суть вещей...

 

1 час назад, Shoko сказал:

За ротором никаких других лопаток не предвидится, там стоит корпус "улитка"

А на улитке нет спрямляющего аппарата ? Я бы посмотрел на луч по числе спрямляющих лопаток.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@Борман Нет, не совсем это) Я ожидал, что получу одинаковый результат как в ручном подходе построения диаграммы, так и в диаграмме, которую строит сам ансис. Но я получил совершенно разные картинки. Пытаюсь понять почему. Подозревал, что тут скорее всего дело в демпфировании, т.е. я вначале вручную посчитал без него, а ансис вторую диаграмму построил с демпфированием. Но однако ансис мне не выдает график коэффициентов демпфирования, как на второй картинке с википедии. Это был следующий вопрос, который я хотел задать) А на нашем форуме я уже прочитал две темы про диаграмму, они не вносят ясности, почему по-разному построились диаграммы...

 

Вот результаты диаграммы в самом ансисе:

1500 ДК табл.JPG


Вот здесь  например также рассчитывали блок шестерен без учета демпфирования... 

 

2 часа назад, Борман сказал:

А на улитке нет спрямляющего аппарата ? Я бы посмотрел на луч по числе спрямляющих лопаток.

Нет, ни на входе, ни на выходе нет лопаток никаких. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, Shoko сказал:

Пытаюсь понять почему.

Да вот почему...

 

3 часа назад, Борман сказал:

Вы вот это ожидали увидеть ? https://en.wikipedia.org/wiki/Campbell_diagram

 

1 час назад, Shoko сказал:

Нет, не совсем это)

 

Нельзя в кошке увидеть табуретку... черт, неудачный пример.. у обоих 4 ноги. Тогда мясорубку..

1 пользователю понравилось это

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

К сожалению ваш ответ  в стиле "Вы не то считаете, не тем методом" меня не приводит к пониманию сути проблемы, что именно я сделал не так...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, Shoko сказал:

К сожалению ваш ответ  в стиле "Вы не то считаете, не тем методом" меня не приводит к пониманию сути проблемы, что именно я сделал не так...

Объясняю суть проблемы:

Вы ошибочно считаете, что диаграмма Кемпбела - это зависимость собствнной частоты от оборотов.

 

 

2 пользователям понравилось это

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Благодарю, я разобрался, что ансис строит диаграмму для роторов более точно, с учетом гироскопического эффекта (coriolis effect). Поэтому первая частота ротора так сильно сместилась вверх.

Ниже попробовал выполнить четыре расчета ротора:

Расчет собственных частот без учета эффекта кориолиса (с 1500 RPM pre-stress). 

1500 rpm modal.JPG

 

Расчет собственных частот без учета эффекта кориолиса, но с учетом демпфирования (с 1500 RPM pre-stress).

1500 rpm modal + damping.JPG

 

И расчет с эффектом кориолиса и демпфированием (с 1500 RPM pre-stress):

1500 rpm modal + damping + coriolis.JPG

 

А это расчет с учетом кориолиса для 1 RPM:

1 rpm modal + coriolis.JPG

 

Но остается вопрос, каким образом же ансис "предсказывает" критические частоты ротора на тех оборотах ротора, что я не задавал ему в качестве pre-stress? К примеру, я задавал pre-stress 1500 RPM и 2000 RPM, и по диаграмме ансис "предсказал" разные критические частоты для нулевых оборотов...  Чисто логически, на нулевых оборотах частоты ведь должны совпадать, так как эффекта кориолиса нет. 

 

То есть я ожидал увидеть 13 Гц на нулевых оборотах, однако ансис мне приводит разные данные. 

 

Пока что самый правильный и надежный способ, который я вижу - это вручную рассчитать несколько разных pre-stress режимов и вручную строить график. 

Я имею в виду вот эти картинки, почему ансис для одного и того же ротора показал разные частоты при 0 RPM? :sad:

 

Pre-stress 1500 RPM

1500 ДК.JPG

 

Pre-stress 2000 RPM

2000 ДК.JPG

 

Я догадываюсь, что это потому, что я задал разные обороты для pre-stress, просто получается, что ансис автоматически строит не совсем адекватную диаграмму, не предупреждая о недостаточности вводимых данных, например не предупреждая об отсутствии pre-stress для 0 RPM и выдавая при этом не совсем верные частоты для 0 RPM.

1 пользователю понравилось это

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

А вот такую картинку получил при попытке решить с pre-stress на 0 RPM... Теперь на всех режимах работы 1я частота остается в районе 13 Гц...:g:

1 ДК.JPG

Есть ли какой-то способ прикрутить к диаграмме кемпбелла в ансисе несколько pre-stress расчетов?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Что ж, вот и второй вариант построенной вручную диаграммы кемпбелла.. на этот раз с учетом гироскопического эффекта. Теперь первая гармоника не пересекает первую критическую частоту, а идет рядом очень близко :smile: 10ю гармонику пока не стал строить, ограничился шестью критическими частотами для пробного расчета.

 

простая ДК v2.JPG

 

Как видно, никаких "вилок" тут не наблюдается... почему?? То есть физический смысл вилки в том, что ротор при разгоне с нуля может начать прецессировать либо вперед, либо назад, тогда и критической будет либо нижняя часть вилки, либо верхняя часть. Так? То есть что получается, нет смысла вот в этом ручном графике выше, так как на нем отсутствуют вилки? 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Никто ведь не против, что я сам с собой в этой теме разговариваю? У меня так лучше получается обдумывать сложные вещи :biggrin:

 

Итак, после долгого обдумывания, пришел к выводу, что вот этот последний ручной способ построения какую-то чушь выдал, критические частоты на 3000 оборотах далее не пересекаются с первой гармоникой, а идут параллельно ей... Что-то совсем не то :/

 

В итоге теперь мое мнение поменялось, считаю что самый лучший результат был с нулевым преднапряженным состоянием, при котором ансис выдал вот такую картинку... 

1 ДК.JPG

 

Остались только сомнения насчет демпфирования, можно ли принять демпфирование равным нулю, для обычных шариковых и роликовых подшипников... Хотя по-хорошему надо учитывать всей конструкции в целом, так как она устанавливается не жестко к полу, а на виброизоляторах... 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Тьфу... разобрался, почему у меня не проявлялись вилки в моем ручном расчете, оказывается надо скорость вращения дважды задавать - как в статике, так и в модале:

скорость вилка.JPG

Я наивно думал, что модал подхватывает вращение из статика, оказалось, что нет.

 

Далее я задал параметризацию, на входе в статик и модал задается скорость вращения, а на выходе считываются частоты:

параметр.JPGпарамрепорт.JPG

 

И вот, бинго! Вот такая диаграмма получилась при ручном расчете. В каждой расчетной точке Модала учитывалось преднапряженное состояние ротора из Статика.

простая ДК v3.JPG

 

Таким образом, очевидно, что в ансисе автоматическая диаграмма кэмпбелла строится только с учетом одного преднапряженного состояния ротора! Что не есть гуд :sad:

 

 

3 пользователям понравилось это

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@Shoko , удалось поймать влияние гироскопических сил? Диск не остаётся в одной плоскости?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@AlexKaz , я не пытался поймать отклонение диска, я лишь учитывал влияние кориолисовых сил на собственную частоту ротора.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!


Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу

  • реклама

  • Реклама

  • Ближайшие события

    Предстоящих событий не найдено
  • Дни рождения сегодня

    1. DADik
      DADik
      (34 года)
    2. Daff
      Daff
      (26 лет)
    3. Deionik
      Deionik
      (30 лет)
    4. fifaker
      fifaker
      (30 лет)
    5. gerasik
      gerasik
      (32 года)
    Просмотреть все