Bu yazıda rotordinamiğini eşsiz bir konu yapan temel konulardan biri olan Jiroskopik Etki ele alınıyor.
Jiroskopik etki, birçok türde turbomakinenin davranışında gözlemlenebilir. Eğer bir nesneyi dönerken eğmeye çalıştıysanız, bu etkiyi fark etmiş olabilirsiniz.
Mühendislerin dönen makineler tasarlarken, dönen bileşenlerin yanal titreşim modlarını tahmin etmek için genellikle bir rotordinamik analizi gerçekleştirmeleri gerekir. Bu yanal titreşim modları çalışma sırasında uyarılırsa, makinenin kabul edilemez derecede yüksek seviyelerde titreşmeye başlaması olasılığı vardır. Bu yüksek titreşim seviyesi, makinenin performansının zayıf olmasına ve olası hasarlara yol açabilir. Dönen bir sistemin yanal titreşim modlarını doğru bir şekilde tahmin etmek için, genellikle jiroskopik etkinin bir rotordinamik analizinde hesaba katılması gerekir.
Bu kavramı açıklamak için, ARMD yazılımı kullanılarak basit bir rotor modeli oluşturulmuştur . Bu model, bir ucunda büyük bir çıkıntılı bileşen bulunan katı bir şafttan oluşur.
Bu model, yanal titreşimin doğal frekanslarını belirlemek için kullanılabilir. Rotor düşük bir hızda, örneğin 10.000 rpm’de dönerken (aşağıdaki çizimde şaftın dönüş yönü saat yönündedir), ilk dört doğal frekans şunlardır: 16.686 rpm, 20.050 rpm, 60.255 rpm ve 67.859 rpm. Ayrıca, 1. ve 3. modların ters hassas modlar olduğunu ve rotorun dönme hareketinin dönüşün tersi yönde olduğunu (aşağıda saat yönünün tersine yörünge yönleriyle gösterilmiştir) belirtmekte fayda vardır . 2. ve 4. modlar , dönme hareketinin dönüşle aynı yönde olduğu ileri presesyon modlarıdır.
Jiroskopik etkinin bu modları nasıl etkileyeceğini göstermek için, dönüş hızının çok daha yüksek olduğu, örneğin 50.000 rpm olduğu bir senaryo için analizi tekrarlayabiliriz. Aşağıda, bu iki senaryo için ilk dört yanal titreşim moduyla bir karşılaştırma tablosu gösterilmiştir:
Yukarıdaki özet tablodan birkaç ilginç gözlem yapabiliriz:
- İleri yönde (milin dönüş yönü ile aynı yönde) girdap gösteren modlar için, rotor daha yüksek bir hızda döndüğünde modun doğal frekansı artmıştır.
- Milin dönüş yönünün tersine (geri yönde) girdap gösteren modlar için, rotor daha yüksek hızda döndüğünde modun doğal frekansı azalmıştır.
- Dönme hızındaki büyük değişime rağmen, mod 4’ün frekansı çok fazla değişmemiştir. Bu modun frekansı neden çok fazla değişmemiştir. İpucu: cevap mod şeklinde!
Bu gözlemlerin üçü de jiroskopik etkiden kaynaklanmaktadır ve birçok dönen makine türü için tipiktir. Peki ya bu modların frekanslarının geniş bir çalışma hızı aralığında nasıl değişeceğini incelemek isteseydik ve dönme hızının bu doğal frekanslara ne zaman eşit olacağını bilmek isteseydik?
Aşağıdaki şekilde, doğal frekansları dikey eksende ve rotorun dönüş hızını yatay eksende çizdik. Yukarı eğimli siyah kesik çizgi, rotorun dönüş hızını temsil eder. Bu tür grafikler hakkında söyleyebileceğimiz çok daha fazla şey var, ancak bunları başka bir güne bırakalım.
Sonuç olarak, dönen bir sistemin dinamik davranışı jiroskopik etkiden etkilenebilir. Bu olguyu incelemek için basit bir örnek kullandık. Jiroskopik etki açısal momentumun korunumunun bir sonucu olduğundan, hızlı dönen ve büyük eylemsizliğe sahip nesnelerle uğraşırken bunu dikkate almak önemlidir.
Sorularınızı ve yorumlarınızı buraya yazabilir veya info@simutek.com.tr adresinden bizimle iletişime geçebilirsiniz .
