• 제목/요약/키워드: Gyroscopic force

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고속 펌프용 증속기의 동특성에 관한 연구 (A Study on Dynamic Characteristics by Gearbox of High-speed Pump)

  • 이동환;이형우
    • 연구논문집
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    • 통권31호
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    • pp.65-75
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    • 2001
  • A dynamic model of pump having one step gearbox and two step gearbox is developed by the lumped parameter method. The model accounts for shafts, ball bearings and journal bearings flexibilities, gyroscopic effects and the force couplings among the transverse and torsion motions due to gearing. Excitation forces of pump having one step gearbox and two step gearbox are considered as the mass unbalance of the rotors and gear transmission error which comes from the modified tooth surface. A Campbell diagram, in which the excitation sources caused by the mass unbalance of the rotors and the transmitted errors of the gearing are considered, shows that there are no critical speeds at the operating speeds. One step and two step gearboxes are manufactured and are estimated for vibration/noise, lubrication and performance.

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가스터빈 엔진용 고속 베어링의 상세 설계를 위한 베어링 하중 조건에 관한 연구 (A Study of Loading Conditions for Developing the High-speed Bearings of the Gas-turbine Engine)

  • 김선제;김용련
    • 한국추진공학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.102-109
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    • 2015
  • 본 연구에서는 가스 터빈 엔진용 고속 베어링 설계의 첫 단계로 엔진 작동 조건에 따른 베어링 하중을 도출한다. 대상 가스터빈 엔진의 베어링에는 공력 하중, 자중, 가속에 따른 관성력이 부여된다. 이에 3-D 공간상에서의 힘 평형 조건과 자이로스코픽 효과를 고려한 모멘트 평형식을 기반으로 베어링에 부가되는 하중을 예측한다. 최종적으로 합동운용규격지침서(Joint Service Specification Guide)에 제시된 엔진 운용 조건으로부터 과도상태 최대, 최소 베어링 하중 조건 및 정상상태 최대, 최소 베어링 하중 조건을 도출한다. 본 연구를 통해 확보된 베어링 하중 조건은 추후 설계 단계인 베어링의 형상 설계와 성능 검증 시험의 경계 조건으로 활용될 것이다.

복합베어링으로 지지된 스핀들의 동적 해석 (Dynamic Analysis of Spindle Supported by Multiple Bearings of Different Types)

  • 통반칸;배규현;홍성욱
    • 한국정밀공학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.117-125
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    • 2015
  • This paper presents a dynamic modeling method for the indeterminate spindle-bearing system supported by multiple bearings of different types. A spindle-bearing system supported by ball and cylindrical roller bearings is considered. The de Mul's bearing model is extended for calculating ball and cylindrical roller bearing stiffness matrices with inclusion of centrifugal force and gyroscopic moment. The dependence between spindle shaft reaction forces and bearing stiffness is effectively resolved using an iterative approach. The spindle rotor dynamics is established with the Timoshenko beam theory based finite elements. The spindle reaction forces, bearings stiffness and spindle natural frequencies are obtained with taking into account spindle radial load, ball bearing axial preload and rotational speed effects. The developed method is verified by comparing the simulation results with those from a commercial program.

압전감지기 및 압전작동기를 이용한 복합재료 회전축의 진동 및 안전성 제어 (Vibration and Stability Control of Rotating Composite Shafts via Collocated Piezoelectic Sensing and Actuation)

  • 정남희;강호식;윤일성;송오섭
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제31권2호
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    • pp.152-159
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    • 2007
  • A study on the control of free vibration and stability characteristics of rotating hollow circular shafts subjected to compressive axial forces is presented in this paper. Both passive structural tailoring technique and active control scheme via collocated piezoelectric sensing and actuation are used in the study Gyroscopic and centrifugal forces combined with the compressive axial force contribute to the occurrence of divergence and flutter instabilities of the rotating shaft. The dual methodology based on the passive and active control schemes shows a high degree of efficiency toward postponement of these instabilities and expansion of the domain of stability of the system. The structural model of the shaft is based on an advanced thin-walled beam structure that includes the non-classical effects of transverse shear, anisotropy of constituent materials and rotatory inertia.

터보 압축기 다단 회전축계의 진동 및 안정성 연구 (Vibration and Stability Analysis of a Multi-stepped Shaft System of Turbo Compressor)

  • 서정석;강성환;박상윤;안창기;송오섭
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제24권8호
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    • pp.583-591
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    • 2014
  • The mathematical modeling on the free vibration and stability of a multi-stepped shaft of turbo compressor is performed in this study. The multi-stepped shaft is modeled as a non-uniform Timoshenko beam supported by anisotropic bearings. It is assumed that the shaft is spinning with constant speed about its longitudinal axis and subjected to a conservative axial force induced by front and rear impellers attached to the shaft. The structural model incorporates non-classical features such as transverse shear and rotary inertia. A structural coupling between vertical and lateral motions is induced by Coriolis acceleration terms. The governing equations are derived via Hamilton's variational principle and the equations are transformed to the standard form of an eigenvalue problem. The implications of combined gyroscopic effect, conservative axial force, bearing stiffness and damping are revealed and a number of pertinent conclusions are outlined. In this study analytical results are compared with those from ANSYS finite element analysis and experimental modal testing.

회전속도에 따른 동역학적 변화를 고려한 반경방향 능동 자기베어링 시스템의 제어기 설계 및 검증 (Controller Design and Validation of Radial Active Magnetic Bearing Systems Considering Dynamical Changes Due To Rotational Speeds)

  • 정진홍;유승열;노명규
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권9호
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    • pp.925-932
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    • 2014
  • 회전체의 자이로스코픽 모멘트가 크거나 회전속도가 고속인 경우 회전속도에 따라 회전체의 동역학적 특성이 변화하는 정도가 커지게 되며, 자기베어링을 이용하여 회전축을 지지하는 경우 자기베어링의 제어기는 회전속도의 영향을 고려하여야 한다. 각 축의 부상력이 해당 축의 센서 출력에 의해서만 결정되는 독립축 제어기는 회전속도에 따른 변화에 대응하기 어려운 구조이나, 혼합축 제어기는 센서출력을 변환하여 진동 모드와 일치하도록 하고 각각의 진동 모드에 대해 독립적으로 제어기가 작동하는 구조로서, 진동 모드에 직접적으로 대응할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 회전체의 유연 모드를 포함하는 자기베어링 시스템의 수학적 모델을 기반으로 혼합축 제어기를 설계하고 제어기의 성능을 ISO 민감도 기준 및 불평형질량 응답 측면에서 평가하였다. 제어기 성능 평가 시 회전속도에 따른 시스템의 동특성 변화를 고려하여, 운전 속도 범위에서 성능 지표를 만족함을 확인하였다.