The increase of the spindle speed to enhance the productivity in ring spinning processes has been limited by yarn tension and heat generation of the traveller/ring. The main causes of yarn tension are 1) the force added directly to the yarn by the rotation of the spindle and 2) the centrifugal force exerted by the yarn balloon generated by traveller rotation. The dominant causes of heat generation are 1) the friction between the ring and traveller and 2) the friction between the traveller and yarn. These factors cause yarn end-breaks and heat damage. In the case of the staple yarn manufacturing process for PET (polyester) and nylon (a heat plasticity material), the rotational speed of the ring spinning system has deteriorated to 10,000rpm. The objective of this study was to develop a rotating ring which has dynamic stability, high productivity and a simple structure to overcome the limitations of the conventional fixed ring/traveller system. The results of this study revealed that the spinning tension could be reduced by 67.8% using the newly developed rotating ring.
이동하중을 받는 구조물의 동적 거동은 이동물체의 속도에 따라 정하중을 받을때 보다 큰 처짐을 나타내게 되어 구조물의 설계에 중요한 영향을 미치게 된다. 기계가공이나 볼스크류우를 이용한 위치제어분야에서 개선 및 성능 유지를 위한 해석의 기법이 요구되고 있다. 회전하는 티모센코축을 따라 이동하는 두 개의 이동하중을 받는 시스템에 대한 운동방정식이 Hamilton의 원리로 유도되었다. 무차원화된 속도비, 질량비, Rayleigh 계수비의 영향이 시스템의 응답에 미치는 영향을 해석하였다.
This research numerically analyzes the dynamic characteristics of a coupled journal and thrust hydrodynamic bearing due to its groove location which has the static load due to the weight of a rotor in the axial direction and the dynamic load due to its mass unbalance in the radial direction. The Reynolds equation is transformed to solve a plain member rotating type of journal bearing(PMRJ), a grooved member rotating type of journal bearing (GMRJ), a plain member rotating type of thrust bearing (PMRT) and a grooved member rotating type of thrust bearing (GMRT). FEM is used to solve the Reynolds equations in order to calculate the pressure distribution in a fluid film. Reaction forces and friction torque are obtained by integrating the pressure and shear stress along the fluid film, respectively. Dynamic behaviors, such as whirl radius or floating height of a rotor, are determined by solving its nonlinear equations of motion with the Runge-Kutta method. This research shows that the groove location affects the pressure distribution in the fluid film and consequently the dynamic performance of a HDD spindle system.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권10호
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pp.1251-1256
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2014
The use of lubrication oil is of many purposes and one among them is to drive the engine mounted on a ship. Hence the supply of clean lubrication oil is important. And an oil purifier is one of key components in marine diesel engines. At present, the element type full-flow oil filter has been widely used for cleaning the engine oil. The self-driven centrifugal oil purifier is a device which is used to remove the impurities in lubrication oil using a jet flow. The flow characteristics and the physical behaviors of particles in this self-driven oil purifier were investigated numerically and the filtration efficiencies were evaluated. For calculations, a Computational Fluid Dynamics method is used and the Shear Stress Transport turbulence model has been adopted. The Multi Frames of Reference method is used to consider the rotating effect of the flows. The influence of centrifugal forcehas been numerically investigatedto improve filtration efficiency of tiny particles. As a result of this research, it was found that the particle filtration efficiency using the only center axis rotating and outer wall rotating system are higher than that of the fully rotating system in the self-driven oil purifier.
Strain-gauges have been dominantly used to measure strain at various points on a rotor, however, either a slip ring or telemetry has to be used to send sensor signals to data acquisition instruments at stationary side. Both slip ring and telemetry have numerous inherent problems which force severe limitations in real applications. This paper introduces a new rotor condition monitoring system using FBG(Fiber Bragg Grating) sensors and a rotary optical coupler. A single optical fiber with many FBG sensors is installed on the rotor and an optical dynamic interrogator is installed at stationary side. The sensor signal connection between rotating part and stationary part is made by the rotary optical coupling method which makes use of light's unique characteristic-light travels through space. Broad band light source from the interrogator travels to the optical fiber on the rotor and reflected FBG sensor signals travel back to the optical fiber on stationary side and are connected to the interrogator. Rotary optical coupler's insertion loss change due to rotation is compensated by using a reference sensor installed at the center of the rotor. The proposed system's performance has been successfully demonstrated by accurately measuring strains at 5 points on a blade rotating at high speed.
This paper presents an analytical method to Investigate the stability of a hydrodynamic journal bearing with rotating herringbone grooves. The dynamic coefficients of the hydrodynamic journal bearing are calculated using the FEM and the perturbation method. The linear equations of motion can be represented as a parametrically excited system because the dynamic coefficients have time-varying components due to the rotating grooves, even in the steady state. Their solution can be assumed as a Fourier series expansion so that the equations of motion can be rewritten as simultaneous algebraic equations with respect to the Fourier coefficients. Then, stability can be determined by solving Hill's infinite determinant of these algebraic equations. The validity of this research is proved by the comparison of the stability chart with the time response of the whirl radius obtained from the equations of motion. This research shows that the instability of the hydrodynamic journal bearing with rotating herringbone grooves increases with increasing eccentricity and with decreasing groove number, which play the major roles in increasing the average and variation of stiffness coefficients, respectively. It also shows that a high rotational speed is another source of instability by increasing the stiffness coefficients without changing the damping coefficients.
Theoretical analysis of the depth measurement system with the use of a single camera and a rotating mirror has been done. A camera in front of a rotating mirror acquires a sequence of reflected images, from which depth information is extracted. For an object point at a longer distance, the corresponding pixel in the sequence of images moves at a higher speed. Depth measurement based on such pixel movement is investigated. Since the mirror rotates along an axis that is in parallel with the vertical axis of the image plane, the image of an object will only move horizontally. This eases the task of finding corresponding image points. In this paper, the principle of the depth measurement-based on the relation of the pixel movement speed and the depth of objects have been investigated. Also, necessary mathematics to implement the technique is derived and presented. The factors affecting the measurement precision have been studied. Analysis shows that the measurement error increases with the increase of depth. The rotational angle of the mirror between two image-takings also affects the measurement precision. Experimental results using the real camera-mirror setup are reported.
Tidal turbine, which is relatively similar to wind turbine in term of operational principle, has become a potential solution for the sustainable development of global energy. This paper introduces author's work on tidal turbine which aims to improve the power efficiency by the adaption of counter-rotating concept. The turbine system is modelled and analyzed using computational simulation commercial code. Compared with other works, the counter-rotating tidal turbine presented here is expected to operate stably with high performance throughout a wide range of tip-speed-ratio. Moreover, the equability of individual performance of each rotor is an advantage.
Sound generation and radiation from the duct-rotor system are calculated numerically. The wake geometries of a two-bladed rotor are calculated by using a time-marching fiee-wake method without a non-physical model of the far wake. Acoustic free field due to a rotating rotor is obtained by Lowson's equation. Using Kirchhoff source, rotating sources are modeled as stationary ones and can be inserted in the thin body boundary element method. The Kirchhoff source is validated through calculation of acoustic pressure due to a rotating point force. The thin body boundary element method (thin body BEM) is validated through calculation of acoustic radiation of ducted dipole. Using Kirchhoff source and thin body BEM, acoustic radiation of a ducted rotating source is calculated. Acoustic shielding is observed by inserting a duct and shows different phenomena at each major frequency. Acoustic radiation of a real duct-rotor system is also calculated using this method and the ducted acoustic field is significantly different from rotor only.
Weak form integral equations are developed to investigate the flapwise bending vibration of the rotating beams. Rayleigh and Eringen nonlocal elasticity theories are used to investigate the rotatory inertia and Size-dependency effects on the flapwise bending vibration of the rotating cantilever beams, respectively. Through repetitive integrations, the governing partial differential equations are converted into weak form integral equations. The novelty of the presented approach is the approximation of the mode shape function by a power series which converts the equations into solvable one. Substitution of the power series into weak form integral equations results in a system of linear algebraic equations. The natural frequencies are determined by calculation of the non-trivial solution for resulting system of equations. Accuracy of the proposed method is verified through several numerical examples, in which the influence of the geometry properties, rotatory inertia, rotational speed, taper ratio and size-dependency are investigated on the natural frequencies of the rotating beam. Application of the weak form integral equations has made the solution simpler and shorter in the mathematical process. Presented relations can be used to obtain a close-form solution for quick calculation of the first five natural frequencies of the beams with flapwise vibration and non-local effects. The analysis results are compared with those obtained from other available published references.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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