PŘÍRUČKA PRO UŽIVATELE PROGRAMU SMRD-HS



Podobné dokumenty
Vývoj magnetoreologického tlumiče odpružení pro kosmonautiku

MODELOVÁNÍ MAGNETICKÝCH LOŽISEK

NUMERICKÉ ŘEŠENÍ VIBROIZOLACE STROJE

CFD simulace teplotně-hydraulické charakteristiky na modelu palivové tyči v oblasti distanční mřížky

Vývoj magnetoreologického tlumiče odpružení pro kosmonautiku

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Tření je přítel i nepřítel

4.2.4.Mazání a těsnění ložisek

Optimalizace regulačního algoritmu MR tlumiče

Kriteria výběru maziv pro valivá ložiska

RESPONSE ANALYSIS OF BUILDING UNDER SEISMIC EFFECTS OF RAILWAY TRANSPORT

MEZNÍ A DEGRADAČNÍ PROCESY MAGNETOREOLOGICKÝCH TLUMIČŮ ODPRUŽENÍ

Optimalizace regulačního algoritmu MR tlumiče

10a. Měření rozptylového magnetického pole transformátoru s toroidním jádrem a jádrem EI

SOUVISLOST MEZI TEPLOTOU A VIBRACEMI V DIAGNOSTICE ROTAČNÍCH STROJŮ

Aktivní řízení anulárního proudu radiálním syntetizovaným proudem

Je-li poměr střední Ø pružiny k Ø drátu roven 5 10% od kroutícího momentu. Šroub zvedáku je při zvedání namáhán kombinací tlak, krut, případně vzpěr

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

ANALYTICKÉ PROGRAMOVÁNÍ

Suspenze dělíme podle velikosti částic tuhé fáze suspendované v kapalině na suspenze

MEZNÍ A DEGRADAČNÍ PROCESY MAGNETOREOLOGICKÝCH TLUMIČŮ ODPRUŽENÍ. Ing. Jakub Roupec

snímače využívají trvalé nebo pružné deformace měřicích členů

Studium kladného sloupce doutnavého výboje pomocí elektrostatických sond: jednoduchá sonda

obor Elektrotechnika

Rychlostní a objemové snímače průtoku tekutin

PROVOZ, DIAGNOSTIKA A ÚDRŽBA STROJŮ

PÍSTOVÁ ČERPADLA. Jan Kurčík 3DT

Mechatronické systémy s krokovými motory

Základní informace Prostřed montáže Příprava k montáži a demontáži Manipulace s ložisky

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

DIPLOMOVÁ PRÁCE. Západočeská univerzita v Plzni Fakulta elektrotechnická Katedra technologií a měření. Vyšetření permeability magnetických kapalin

INTERAKCE RADIÁLNÍHO PROUDU SE SOUBĚŽNOU STĚNOU VLIV MODELU TURBULENCE Radial jet interaction with parallel wall -- effects of turbulence model

Pokyny k hledání a odstraňování závad v řízení traktorů ZETOR UŘ II. Výpis z technických údajů výrobce servořízení

Řada Popis Velikost Montáž Strana. Parker Standard DIN / ISO

PŘÍLOHA A. ÚSTAV VÝKONOVÉ ELEKTROTECHNIKY A ELEKTRONIKY Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií 72 Vysoké učení technické v Brně

Provozní vlastnosti aerodynamických ložisek

6 NÁVRH A EXPERIMENTÁLNÍ OVĚŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÉHO AKTUÁTORU. František MACH

4. Magnetické pole Fyzikální podstata magnetismu. je silové pole, které vzniká v důsledku pohybu elektrických nábojů

PROVOZNĚ TECHNICKÝ NÁVOD pro motory s namontovanou brzdou typu HPS

Pásový dozer D61EX / PX 12

HEMODYNAMIKA A KUBICKÝ ZÁKON

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ VÝZKUMNÁ ZPRÁVA STABILITA VYBRANÝCH KONFIGURACÍ KOLEJOVÉHO SVRŠKU

Projekt: Autodiagnostika pro žáky SŠ - COPT Kroměříž, Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.38/ Mazání motoru

Spouštěcí obvod. Spouštěč. Základní parametry spouštěče

REOLOGICKÉ VLASTNOSTI ROPNÝCH FRAKCÍ

Axiální válečková ložiska

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

KAPACITNÍ, INDUKČNOSTNÍ A INDUKČNÍ SNÍMAČE

2. DOPRAVA KAPALIN. h v. h s. Obr. 2.1 Doprava kapalin čerpadlem h S sací výška čerpadla, h V výtlačná výška čerpadla 2.1 HYDROSTATICKÁ ČERPADLA

Příručka pro uživatele programu Analýza vibrací rotorových soustav AVRS_v01

2 Kotvení stavebních konstrukcí

Návrh induktoru a vysokofrekven ního transformátoru

Studijní program: P2301 Strojní inženýrství Studijní obor: 2302V019 Stavba strojů a zařízení DIZERTAČNÍ PRÁCE

p V = n R T Při stlačování vkládáme do systému práci a tím se podle 1. věty termodynamické zvyšuje vnitřní energie systému U = q + w

Části a mechanismy strojů 1 KKS/CMS1

Stopař pro začátečníky

BRDSM: Komplexní systém dynamického řízení kvality plynule odlévané oceli

Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku

Dynamika hmotného bodu

vrstvou zrnitého materiálu => objemová na filtrační přepážce => koláčová, náplavná

LAMELOVÁ ČERPADLA V3/12

3. Komutátorové motory na střídavý proud Rozdělení střídavých komutátorových motorů Konstrukce jednofázových komutátorových

regulátory sacího tlaku SDR

Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost

2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače

THE PREDICTION PHYSICAL AND MECHANICAL BEHAVIOR OF FLOWING LIQUID IN THE TECHNICAL ELEMENT

Návrh toroidního generátoru

Motor s kotvou nakrátko. Konstrukce: a) stator skládá se: z nosného tělesa (krytu) motoru svazku statorových plechů statorového vinutí

Obr.94. Tečná reakce T r musí být menší nebo rovna třecí síle F t

Technologie počítačových sítí 1. cvičení

LAMELOVÁ ČERPADLA V3/63

Mazání valivých ložisek

MODERNÍ TECHNOLOGIE A DLOUHOLETÁ ZKUŠENOST

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

Gravitační pole manuál Jan Hrnčíř, Martin Klejch, Gravitační pole. Využití multimédií při výuce fyziky. Manuál k multimediální prezentaci

KLUZNÁ LOŽISKA Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

POLOHOVÁNÍ ULTRAZVUKOVÉHO SENZORU

Smart Temperature Contact and Noncontact Transducers and their Application Inteligentní teplotní kontaktní a bezkontaktní senzory a jejich aplikace

Základní pojmy. T = ϑ + 273,15 [K], [ C] Definice teploty:

Ú vod. Vlastnosti a výhody. Sekce katalogu Regulátory rychlosti ventilátorů Informace o výrobku P255MM/ML Datum vydání 0503/0503CZ Rev.

Metody měření provozních parametrů strojů

MEZNÍ A DEGRADAČNÍ PROCESY MAGNETOREOLOGICKÝCH TLUMIČŮ ODPRUŽENÍ. Ing. Jakub Roupec

Elektromechanický oscilátor

Ing. Eva Jiránková, Ph.D., Ing. Marek Mikoláš, Ing. V 11 Petr Waclawik, Ph.D.

Studentská vědecká konference 2004

Prášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii

6. Měření veličin v mechanice tuhých a poddajných látek

GRUNDFOS ODPADNÍ VODA. Ponorná čerpadla na neupravené a odpadní vody kw řady S

INFORMACE NRL č. 12/2002 Magnetická pole v okolí vodičů protékaných elektrickým proudem s frekvencí 50 Hz. I. Úvod

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

Pro zředěné roztoky za konstantní teploty T je osmotický tlak úměrný molární koncentraci

Postup zprovoznění aplikace Crypta 2

Rezonanční elektromotor

Výroční zpráva České společnosti pro mechaniku za rok 2003

ZoomText 10.1 pro Windows. Dodatek k uživatelské příručce

HONDA CB500F, modelový rok 2013

Magnetická metoda prášková DZM 2013

KOLOVÉ VEDENÍ ODPRUŽENÉ KVO 40 SE P1, P2

Návod na montáž a obsluhu EB 8039 CZ

Transkript:

PŘÍRUČKA PRO UŽIVATELE PROGRAMU SMRD-HS Jaroslav Zapoměl Petr Ferfecki Ostrava 2012

Prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. Centrum inteligentních systémů a struktur Ing. Petr Ferfecki, PhD. Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i. Centrum inteligentních systémů a struktur Tento počítačový program byl vytvořen s v rámci projektu na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace RVO:61388998. 2

OBSAH 1. Koncept hybridního magnetoreologického tlumiče 2. Teorie magnetoreologických tlumičů 3. Obsluha programu 4. Vstupní parametry 5. Výstupní parametry 6. Instalace programu SMRD-HS 7. Literatura 3

1. KONCEPT HYBRIDNÍHO MAGNETOREOLOGICKÉHO TLUMIČE Příčné kmitání rotorů může být významně sníženo použitím tlumicích zařízení umístěných mezi rotor a jeho stacionární část. Aby se dosáhlo jejich optimálního výkonu, musí být tlumicí účinek řiditelný. Toto umožňují magnetoreologické squeeze filmové tlumiče. Hlavními částmi hybridního magnetoreologického tlumiče [1], [2] se dvěma tlumicími vrstvami uspořádanými v sérii jsou tři kroužky, vnější je pevně spojen s tělesem tlumiče, prostřední a vnitřní jsou s tělesem tlumiče spojeny pomocí pružných elementů, obvykle klecových pružin. Vnitřní kroužek je spojen pomocí valivého ložiska s čepem hřídele. Mezi oběma kroužky se nacházejí tenké vrstvy mazací kapaliny. Vnitřní vrstva je tvořena normálním olejem, vnější pak magnetoreologickou kapalinou. Klecové pružiny umožňují kmitání pohyblivých kroužků v radiálním směru, ale zamezují jejich otáčení spolu s čepem hřídele. Tím dochází k vytlačování olejů v tenkých olejových filmech, což vyvolává tlumicí účinek. Součástí tělesa tlumiče je i cívka, která slouží jako zdroj magnetického pole. Magnetický tok prochází vrstvičkou magnetoreologické kapaliny, a protože odpor proti jejímu proudění závisí na velikosti magnetické indukce, lze změnou velikosti napájecího proudu řídit velikost tlumicího účinku. Obr. 1 Schéma hybridního magnetoreologického tlumiče 2. TEORIE MAGNETOREOLOGICKÝCH TLUMIČŮ Magnetoreologická kapalina je nekoloidní suspenze, která je tvořena nosnou kapalinou, feromagnetickými částečkami, stabilizující látkou a aditivem zamezujícím sedimentaci feromagnetických částeček. 4

Nosná kapalina je nemagnetická. Zpravidla to je minerální nebo syntetický olej, může být však použita i voda, glycerín nebo silikon. V nosné kapalině jsou rozptýleny velmi jemné magneticky polarizovatelné feromagnetické částečky o rozměrech několika mikrometrů. Obvykle se jedná o čisté železo nebo jeho kysličníky (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 ) s vysokou hodnotou magnetické saturace (asi 2 T). Stabilizující látka se váže na povrch feromagnetických částeček a zamezuje jejich vzájemné spojování v důsledku působení Van der Waalsových atomárních sil. Aby nedocházelo k sedimentaci feromagnetických částeček v mezeře tlumiče a v jeho přívodech, používá se zvláštní aditivní látka. Obr. 2 Feromagnetické částečky Není-li magnetoreologická kapalina vystavena působení magnetického pole, jsou feromagnetické částečky v nosné kapalině náhodně rozptýleny. Začne-li však magnetické pole působit, feromagnetické částečky se uspořádají a začnou vytvářet řetízkové struktury, což zvýší odpor kapaliny proti jejímu proudění. Obr. 3 Uspořádání feromagnetických částeček v nosné kapalině Magnetoreologické kapaliny patří do kategorie kapalin s mezí tečení. To znamená, že k jejímu tečení dojde až tehdy, když smykové napětí mezi dvěma sousedními vrstvičkami překročí jistou velikost - mez tečení. V místech, kde smykové napětí nedosáhne mezní hodnoty, kapalina neteče a nabývá charakteru tuhé látky. Tato oblast se nazývá jádro. Není-li 5

magnetoreologická kapalina vystavena působení magnetického pole, chová se jako Newtonovská. Mez tečení závisí na koncentraci feromagnetických částeček, na jejich chemickém složení a také na vlastnostech nosné kapaliny a dalších přísad. S dostatečnou přesností je úměrná druhé mocnině magnetické indukce [3], [4], [5]. Magnetoreologické kapaliny mohou být provozovány v teplotním rozsahu přibližně minus 40 C až plus 140 C a doba odezvy na změnu magnetické indukce je v řádu několika milisekund. Stanovení tlumicích sil vychází ze stejných předpokladů jako klasická teorie hydrodynamického mazání [6] s výjimkou toho, že magnetoreologická kapalina je považována za kapalinu Binghamovu, jejíž mez tečení závisí na velikosti magnetické indukce kroužky tlumiče jsou absolutně tuhé, jejich povrchy jsou absolutně hladké, všechny kroužky jsou válcové, rotačně symetrické, kruhového průřezu, tvar mezery mezi kroužky se v axiálním směru nemění, šířky ložiskových mezer (tloušťky olejových filmů) jsou velmi malé vzhledem k poloměrům kroužků, normální olej je považován za Newtonovskou kapalinu, magnetoreologický olej za kapalinu Binghamovu, mez tečení Binghamovské kapaliny závisí na velikosti magnetické indukce, proudění maziva v mezeře mezi kroužky (pokud k němu dochází) je laminární a isotermické, tlak maziva se v radiálním směru nemění, setrvačné účinky maziva jsou nevýznamné a vliv zakřivení olejového filmu je nevýznamný. Hodnota meze tečení je s dostatečnou přesností přímo úměrná druhé mocnině magnetické indukce [3], [4], [5] 2 y k y B B - magnetická indukce, k y - materiálová konstanta magnetoreologické kapaliny. Protože magnetická indukce je přímo úměrná elektrickému proudu v cívce vyvolávajícího magnetické pole, lze vztah (1) přepsat do tvaru y k D I h 2 I - elektrický proud, k D - konstrukční parametr, h - tloušťka mazacího filmu. Konstrukční parametr k D závisí na konstrukčním uspořádání tlumiče, jeho materiálu a materiálových vlastnostech magnetoreologické kapaliny. V jednoduchém případě lze jeho velikost stanovit ze vztahu k D 1 2 2 2 k y 0 r N Z (3) 4 N Z - počet závitů cívky, μ 0 - magnetická permeabilita vakua, μ r - relativní permeabilita magnetoreologické kapaliny. (1) (2) 6

Velikost magnetické indukce v mazací vrstvě lze přibližně stanovit podle vztahu B k k D y I h (4) Orientační hodnoty: relativní permeabilita magnetoreologické kapaliny je přibližně 5 a její materiálová konstanta k y má hodnotu řádově 10 4 PaT -2. K magnetickému nasycení dochází při magnetické indukci asi 1.5 T, avšak už i při nižších hodnotách relativní permeabilita přestává být konstantní a stává se závislou na velikosti magnetické indukce (její hodnota klesá) a dochází k hysterezi. Uvedené vztahy pak přestávají platit. Hodnota magnetické permeability vakua je 4 π 10-7 kgms -2 A -2. Hodnota meze tečení se pohybuje řádově od několika desetin do několika desítek kpa. 3. OBSLUHA PROGRAMU Práce s programem je interaktivní. Spouští se příkazem SMRD_HS. Po jeho spuštění se objeví hlavní menu umožňující následující činnosti: práci se vstupními daty: Příprava vstupních dat spuštění výpočtu: Výpočet vyhodnocování výsledků: Vyhodnocování výsledků ukončení programu: Konec Práce se vstupními daty spočívá v načtení nových vstupních dat: Načtení vstupních dat výpisu hodnot vstupních dat: Opis vstupních dat opravě vstupních dat: Oprava vstupních dat Další práce s programem se řídí vždy podle nabídnutého menu. Příkazem "Konec" se uživatel vrací do nabídky o jednu úroveň výše. Při spuštění programu se přednastaví hodnoty vstupních dat, které je možno dále změnit. Vyhodnocování výsledků není možno spustit, dokud není proveden výpočet. Před spuštěním výpočtu se kontroluje fyzikální přípustnost hodnot zadaných vstupních dat. 4. VSTUPNÍ PARAMETRY Vstupní parametry definují geometrické rozměry a konstrukční uspořádání tlumiče a jeho provozní podmínky. Délka tlumiče mm označení: L Střední průměr mezery - magnetoreologický film mm označení: D MR Šířka mezery - magnetoreologický film mm c MR Konstrukční parametr tlumiče N/A 2 Binghamova viskozita magnetoreologické kapaliny Pas 7

Proud A Excentricita středu dělicího kroužku mm e MR Úhlová poloha středu dělicího kroužku deg γ MR Radiální rychlost středu dělicího kroužku m/s Úhlová rychlost průvodiče středu dělicího kroužku rad/s Střední průměr mezery - film normálního oleje mm označení: D NO Šířka mezery - film normálního oleje mm c NO Dynamická viskozita normálního oleje Pas Excentricita středu čepu hřídele mm e NO Úhlová poloha středu čepu hřídele deg γ NO Radiální rychlost středu čepu hřídele m/s Úhlová rychlost průvodiče středu čepu hřídele rad/s Počet dílků v obvodovém směru - n o Počet dílků v axiálním směru - n z Význam geometrických parametrů je patrný z Obr. 4 a 5. Počet dílků v obvodovém a axiálním směru jsou parametry výpočetních metod, které řídí diskretizaci pro účely numerické integrace tlakového gradientu a tlakového rozložení. n o definuje dělení nekavitované části obvodu a n z dělení poloviny délky tlumiče. Obr. 4 Rozměry tlumiče 8

Obr. 5 Rozměry tlumiče Přednastavené hodnoty: Délka tlumiče 20 mm Střední průměr mezery - magnetoreologický film 120 mm Šířka mezery - magnetoreologický film 1 mm Konstrukční parametr tlumiče 0.001 N/A 2 Binghamova viskozita magnetoreologické kapaliny 0.3 Pas Proud 0.5 A Excentricita středu dělicího kroužku 0.4 mm Úhlová poloha středu dělicího kroužku 45 deg Radiální rychlost středu dělicího kroužku 0.5 m/s Úhlová rychlost průvodiče středu dělicího kroužku 200 rad/s Střední průměr mezery - film normálního oleje Šířka mezery - film normálního oleje Dynamická viskozita normálního oleje Excentricita středu čepu hřídele Úhlová poloha středu čepu hřídele Radiální rychlost středu čepu hřídele Úhlová rychlost průvodiče středu čepu hřídele Počet dílků v obvodovém směru 100 Počet dílků v axiálním směru 50 80 mm 0.2 mm 0.005 Pas 0.1 mm 45 deg 0.5 m/s 200 rad/s 5. VÝSTUPNÍ PARAMETRY Provedení výpočtu (počítačové simulace) vede k získání výsledků, které mohou být zobrazeny v číselné nebo grafické podobě. 9

Výsledky analýzy: velikost složek tlumicí síly vyvolané stlačováním vrstvy magnetoreologického oleje, průběh tloušťky magnetoreologického mazacího filmu po obvodu tlumiče v nekavitované oblasti, rozložení tlaku v mazacím filmu průběh časové derivace tloušťky magnetoreologického mazacího filmu po obvodu tlumiče v nekavitované oblasti, rozložení tlaku v mazacím filmu magnetoreologického oleje v nekavitované oblasti, průběh tlaku v průřezu mazacího filmu magnetoreologického oleje, rozložení hranice jádra v nekavitované oblasti mazacího filmu magnetoreologického oleje, průběh hranice jádra v průřezu mazacího filmu magnetoreologického oleje, průběh meze tečení po obvodu tlumiče v nekavitované oblasti mazacího filmu magnetoreologického oleje, velikost složek tlumicí síly vyvolané stlačováním vrstvy normálního oleje, průběh tloušťky mazacího filmu normálního oleje po obvodu tlumiče v nekavitované oblasti, průběh časové derivace tloušťky mazacího filmu normálního oleje po obvodu tlumiče v nekavitované oblasti, normálního oleje v nekavitované oblasti a průběh tlaku v průřezu mazacího filmu normálního oleje. 6. INSTALACE PROGRAMU SMRD-HS Základní hardwarové a softwarové požadavky na použití programu SMRD-HS jsou počítač PC 1,0 GHz, 512 MB RAM, pevný disk 100 GB, standardní grafický adaptér operační systém MS Windows 2007 X64 Postup při instalaci programu SMRD-HS zřízení složky, kde se má program SMRD-HS instalovat rozbalit soubor Smrd-hs_Inst.zip instalovat program MCR spuštěním programu "MCRInstaller.exe" zřídit zástupce programu Smrd-hs.exe na ploše 7. LITERATURA [1] Zapoměl J., Ferfecki P., Kozánek J.: Determination of the transient vibrations of a rigid rotor attenuated by a semiactive magnetorheological damping device by means of computational modelling, Extended abstracts of the conference Computational Mechanics 2012, Špičák, November 12-14 2012, CD 1-2. [2] Zapoměl J., Ferfecki P., Kozánek J.: Mathematical modelling of a damping element working on the principle of squeezing two layers of normal and magnetorheological oils arranged in series and its application for vibration attenuation of a rigid rotor, 10

Proceedings of the international conference Engineering Mechanics 2012, 14-17 May, 2012, Svratka, Czech Republic, CD 1-8. [3] Kordonsky W.: Elements and devices based on magnetorheological effect, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 4, no. 1, 1993, pp. 65-69. [4] Shulman Z.-P., Kordonsky V.-I., Zaltsgendler E.-A., Prokhorov I.-V., Khusid B.-M., Demchk S.-A.: Structure, physical properties and dynamics of magnetorheological suspensions, International Journal of Multiphase Flow, vol. 12, no. 6, 1986, pp. 935-955. [5] Si H., Peng X., Li X.: A micromechanical model for magnetorheological fluids, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, vol. 19, no. 1, 2008, pp. 19-23. [6] Krämer E.: Dynamics of Rotors and Foundations, Springer-Verlag, 1993. 11