بهینه سازی محل یاتاقان ها در روتور های چند پله ای با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

3 استادیار، گروه مکانیک جامدات، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان

چکیده

طراحی بهینه‌ی سیستم های شامل روتورهای دوار، بطوریکه سیستم دارای خواص ارتعاشی مناسب باشد، یکی از فاکتور‌های مهم در نحوه‌ی عملکرد و راندمان تجهیزات دوار می باشد. ارتعاش تجهیزات دوار معمولا ناشی از عواملی همچون نامیزانی، عدم همراستایی، سایش اجزاء و قطعات متحرک و دیگر عوامل می‌باشند. فرکانس این نیروهای ارتعاش‌زا، معمولا ضرائب صحیحی از دور کاری روتور می‌باشند و بنابراین هرچه سرعت‌های بحرانی روتور از سرعت دوران کاری دور‌تر باشند، تجهیز در محدوده‌ی امن‌تری کار می کند و اتصالات و تجهیزات وابسته به ماشین از جمله یاتاقان‌ها در سیکل‌های زمانی طولانی‌تری نیاز به بازبینی و یا تعویض مجدد خواهند داشت. در این مقاله ابتدا با استفاده از روش مایکل اشتاد-پروهل سرعت اول بحرانی ویرلینگ مربوط به مدل روتور یک دستگاه سانتریفیوژ چند پله ‌ایی بدست می آید و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک، محل بهینه‌ی یاتاقان‌ها در این روتور، بطوریکه سیستم دارای بیشترین سرعت بحرانی اول به ازای کمترین تعداد یاتاقان باشد، مشخص می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Tan CA, Kung W (1994) Vibration of a rotating distributed transfer function method. J Sound Vib 183(3): 451-474.
[2] Sakata M, Kimura K, Okamato S, Oikawa K (1995) Vibration analysis of a high speed and light weight rotor system subjected to pitching or turning motion. J Sound Vib 184(5): 871-885.
[3] Afshari H, Irani M, Torabi K (2014) Free whirling analysis of multi-step Timoshenko rotor with multiple bearing using DQEM. Modares Mechanical Engineering 14(10): 109-120 (In Persian)
[4] Chang CO, Chen JW (1993) Non-Linear dynamics and istability of a rotating shaft – disk system. J Sound Vib 160(3): 443-454.
[5] Lin SM, Wang WR, Lee SY (2001) The dynamic analysis of nonuniformly pretwisted Timoshenko beam with elastic boundry condition. Int J Mech Sci 43: 2385-2405.
[6] MA Mohiuddin, YA khulief, (1999) Coupled bending torsional vibration of rotors using finite element. J Sound Vib 223: 297-316.
[7] Lee AS, Ha JW, Choi DH (2003) Coupled lateral and torsional vibration characteristics of a speed increasing gearedrotor-bearing system. J Sound Vib 263: 725-742.
[8] Hsieh SC, Chen JH, Lee AC (2006) A modified transfer matrix method for the coupling lateral and torsional vibrationsof symmetric rotor-bearing systems. J Sound Vib 289: 294-333.
[9] Rajan M, Rajan SD, Nelson HD, Chen WJ (1987) Optimal placement of critical speeds in rotor-bearing systems. J Vib Acoust Stress 109(2): 152-157
[10] Shiau TN, Chang JR (1993) Multi-objective optimization of rotor-bearing system with critical speed constraints. J Eng Gas Turb Power 115: 246-255.
[11] Bhat RB, Rao JS, Sankar TS (1982) Optimum journal bearing parameters for minimum rotor unbalance response in synchronous whirl. J Mech Design 104: 339-344.
[12] Barrett LE, Gunter EJ, Allaire PE (1978) Optimum bearing and support damping for the unbalance response and stability of rotating machinery. J Eng Power-T ASME 94: 89-94.
[13] Roso CA (1997) Design optimization of rotor-bearing systems for industrial turbo machinery applications. Ph.D. Dissertation, University of Kentucky, Lexington, KY
[14] Chen WJ (1987) Optimal design and parameter identification of flexible rotor-bearing systems. Ph.D. Dissertations, Arizona State University, Tempe, Arizona.
[15] Goldberg DE (1989) Genetic algorithms in search. Optimization, and Machine Learning, Addison-Wesley, Reading
[16] Choi Yang (2000) Optimum shape design of rotor shafts using genetic algorithm. School of Mechanical & Automotive Engineering, Pukyong National University, San 100, Yongdang-dong, Nam-ku, Pusan 608-739, South Korea
[17] Olov A (2004) Optimization of a rotor-bearing system with an evolutionary algorithm. The 10th of international Symposium on transport phenomena and dynamics of rotating machinery, Honolulu, Hawaii.
[18] Saruhan H (2001) Design optimization of rotor-bearing system using genetic algorithms. Ph.D. Dissertation, University of Kentucky, Lexington.
[19] Anders A (2006) Rotordynamic optimization of large turbo systems using genetic algorithms, Ph.D.
[20] Giancarlo G (2005) Dynamics of rotating systems, Springer Science.
[21] Jun OS, Kim JO (1999) Free bending vibration of a multi-step rotor. J Sound Vib 224(4): 625-642.