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Vergleich einer piezoelektrischen Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern zur Schwingungsreduktion eines elastischen Rotors

Kaletsch, Christian :
Vergleich einer piezoelektrischen Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern zur Schwingungsreduktion eines elastischen Rotors.
TU Darmstadt, Maschinenbau, Darmstadt, Deutschland
[Ph.D. Thesis], (2011)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Vergleich einer piezoelektrischen Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern zur Schwingungsreduktion eines elastischen Rotors
Language: German
Abstract:

Ziel dieser Arbeit ist es erstmals eine aktive Lagerabstützung mit Piezostapelaktoren für elastisch Rotoren anhand der Reduktionfähigkeit von der Rotorschwingungen einer passiven Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern gegenüberzustellen. Hierfür steht am Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt ein mittelgroßer elastischer Rotor als Untersuchungsobjekt zur Verfügung. Vor Beginn dieser Arbeit standen Schwingungsmessdaten mit Quetschöldämpfern zu Verfügung, die das Reduktionsmaß von Rotorschwingungen mit Quetschöldämpfern aufzeigen. Für den angestrebten Vergleich wurde das Prüfstanddesign so verändert dass die aktiven Elemente wie die Piezostapelaktoren sowohl geometrisch als auch funktionell in die Prüfstandstruktur eingebracht werden konnten, sodass Schwingungsmessdaten auf Basis des aktiven Dämpfungselements erstellt werden konnten. Aufgrund des Vergleichs der Schwingungsreduktionsfähigkeit der beiden Dämpfungselemente konnte experimentell nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz einer aktiven Lagerabstützung mit Piezostapelaktoren eine größere Reduktion von radialen, unwuchtinduzierten Biegeschwingungen eines elastischen Rotors als mit Quetschöldämpfern in den Resonanzen des vorliegenden Systems möglich ist. Für die aktive Lagerabstützung ist die hohe Dämpfungsleistung nicht nur auf ein Auslegungsoptimum beschränkt, wie es bei den Quetschöldämpfern der Fall ist, sondern auf den gesamten Drehzahlbereich übertragbar. Außerdem konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz der aktiven Lagerabstützung eine signifikante Reduktion der Lagerkräfte in den beiden Resonanzen des Systems bezüglich eines ungeregelten Betriebes erreicht werden konnte. Hilfreich für die Entwicklung von Flugtriebwerken ist die Fähigkeit einer aktiven Lagerabstützung, durch den Einsatz von verschiedenen digitalen Reglertypen die Schwingungscharakteristik eines rotierenden Systems wesentlich beeinflussen zu können. Neben der schon erwähnten Variationsmöglichkeit der äußeren Dämpfung und damit der Reduktion der Schwingungsamplituden kann auch die Gesamtsteifigkeit des Systems aktiv beeinflusst und so die Lage von Resonanzstellen verändert werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The aim of this research is to compare an active bearing support with squeeze film dampers for vibration reduction. The active system consists of a rotor comparable to a real aircraft engine, the actuator, the sensors and the controller. In order to compare the damping devices the active system was geometrical and functional integrated in the test rig environment. For reduction of the rotor vibrations a PID-, IFF, DVF-controller controllers are designed. Best results were achieved by integrating a PID-controller leading to higher vibration reductions than with a squeeze film damper. This work can be used as an approach to integrate an active bearing support in an aircraft.English
Place of Publication: Darmstadt, Deutschland
Uncontrolled Keywords: Rotordynamik, aktive Lagerabstützung, Piezoaktoren, Quetschöldämpfer
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
rotordynamic, aktive bearing support, piezo actuators, squeeze film damperEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Maschinenbau > Mechatronische Systeme im Maschinenbau (IMS)
Date Deposited: 01 Nov 2011 08:01
Last Modified: 09 Dec 2012 16:09
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-27785
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Rinderknecht, Prof. Dr.- Stephan and Dreizler, Prof. Dr. Andreas
Refereed: 14 June 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2778
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  • Vergleich einer piezoelektrischen Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern zur Schwingungsreduktion eines elastischen Rotors. (deposited 01 Nov 2011 08:01) [Currently Displayed]

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