Analýza využití metody přenosových matic pro mechanický výpočet rotoru elektrických strojů s uvážením magnetického tahu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá modelováním rotorových soustav pomocí numerické metody přenosových matic. Tato metoda je pro svou časovou efektivitu vhodná pro výpočty ohýbaných nosníků a analýzu výsledného průhybu a kritických otáček dané rotorové soustavy s ohlednem na vstupní počáteční podmínky. Jedním z významných vstupních parametrů takovéto analýzy je tuhost ložisek rotoru a její vliv na výsledné kritické otáčky rotoru. Nejdříve jsou prezentovány dostupné výpočtové metody pro ohýbané nosníky se zaměřením na vysvětlění principu metody přenosových matic. Následuje nastínění výpočtu tuhosti ložiska na základě teorie Hertzova kontaktního tlaku. Dále je stručně vysvětlen princip výpočtu tepelných ztrát generovaných v ložiscích rotoru. Další kapitoly se zaobírají popisem navrženého řešice rotorových systémů, založeného na metodě přenosových matic, s možností stanovit tuhost ložiska na základě Hertzova kontaktního tlaku a možnosí stanovit tepelné ztráty v ložiscích rotoru. Nakonec je ukázáno praktcké řešení zadaného rotoru s pomocí vyvinutého programu spolu s uvedením výsledné průhybové čáry, kritických otáček a tepelných ztrát v ložiscích. V závěru je také provedeno srovnání výsledků pro další přístup stanovení tuhosti ložiska, zvláště pak vliv na kritické otáčky daného rotoru, závery ze vzájemného porovnání jsou následovně implementovány ve vyvinutém řešiči.
This master thesis is dealing with modeling of the rotor system based on the numerical transfer matrix calculations. This method is suitable for fast analysis of beam bodies to observe the resulting deflection and critical speed in regard to the initial circumstances. The bearing stiffness is a significant input factor that affects the outcomes of the analysis, especially the critical speed the rotor system. First of all,the available approaches to analyze the bended beam bodies are discussed focused on explanation of the transfer matrix algorithm. After that, the approach to estimate the bearing stiffness based on the Hertz contact theory is presented. Further, a brief explanation is given about the heat arising in the rotor bearings. The following chapters are focused on description of the software solver for rotor system analysis based on the transfer matrix method, considering the bearing stiffness estimation based on Hertz contact theory, with possible calculations of the induced bearing heat losses. In the end, the practical use of the developed software is presented with the analysis of the obtained results of the rotor deflection, critical speed, and bearing power loss. There is also discussed a comparison of the different bearing stiffness estimation with the impact to the computation outcomes, especially on the rotor critical speed, followed by comparison conclusion implementation into rotor system analysis.
This master thesis is dealing with modeling of the rotor system based on the numerical transfer matrix calculations. This method is suitable for fast analysis of beam bodies to observe the resulting deflection and critical speed in regard to the initial circumstances. The bearing stiffness is a significant input factor that affects the outcomes of the analysis, especially the critical speed the rotor system. First of all,the available approaches to analyze the bended beam bodies are discussed focused on explanation of the transfer matrix algorithm. After that, the approach to estimate the bearing stiffness based on the Hertz contact theory is presented. Further, a brief explanation is given about the heat arising in the rotor bearings. The following chapters are focused on description of the software solver for rotor system analysis based on the transfer matrix method, considering the bearing stiffness estimation based on Hertz contact theory, with possible calculations of the induced bearing heat losses. In the end, the practical use of the developed software is presented with the analysis of the obtained results of the rotor deflection, critical speed, and bearing power loss. There is also discussed a comparison of the different bearing stiffness estimation with the impact to the computation outcomes, especially on the rotor critical speed, followed by comparison conclusion implementation into rotor system analysis.
Description
Citation
TOBIÁŠ, J. Analýza využití metody přenosových matic pro mechanický výpočet rotoru elektrických strojů s uvážením magnetického tahu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
doc. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
doc. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)
Date of acceptance
2022-06-13
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji diplomovou práci, dále byly přečteny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky související s diplomovou prací:
Podle jakých kritérií by měly být zpřesňovány zadávané hodnoty tuhosti ložiska? Jedná se o zadání z praxe zadané firmou? Které vlastnosti mechanické soustavy jsou podstatné z hlediska její tuhosti? Je podstatná poddajnost rotoru ve srovnání s tuhostmi ložisek? Jaké jste uvažoval zatížení při výpočtu ztrát v ložiskách? Jak přispívá ke ztrátám odstředivá síla od nevývahy? Můžete přeložit výraz „bearing frictional momentum“? Jak jste vypočítal valivý odpor z koeficientu tření? Proč jste nevyužil postup vyučovaný v předmětech dynamiky?
Po zodpovězení všech dotazů byla obhajoba celkově hodnocena jako dobrá / C.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení