Vibrations of a Rotor System With Multiple Coupler Offsets

Abstract

In this paper, a transfer matrix method (TMM) for rotors with multiple coupler offsets was derived. The studies showed the coupler's stiffness altered the rotor's critical speeds but offset caused additional external excitation. The cases of two offsets in-and anti-phase in a typical rotor were given as examples. In the in-phase case, significantly increased response amplitude occurred at lower rotational speed and the increase was linearly proportional to the offset value. As to the anti-phase case, the increased response was insignificant, implying an opposite offset would cancel out a major response of the previous offset. The whirling orbits before and after the offset couplers were also illustrated. The results, as expected, showed the in-phase offset displayed much larger radii than the anti-phase's. The rotor's orbits changed the whirling direction once the rotation fell within a certain range and this feature seemed to be unaffected by coupler offsets.Keywords: transfer matrix method; misalignment; unbalance; coupler offset. VIBRATIONS D'UN SYSTÈ ME DE ROTOR AVEC DE MULTIPLES DÉ CALAGES DU COUPLEUR RÉ SUMÉDans cet article, nous élaborons une méthode de transfert de matrice pour rotors avec de multiples décalages du coupleur. Les études ont démontré que la rigidité du coupleur modifie les vitesses critiques du rotor, mais que le décalage cause une excitation externe additionnelle. Les cas de décalage en phase et hors phase dans un rotor typique sont donnés comme exemple. Dans le cas en phase, une réponse accrue de l'amplitude survient pendant une vitesse de rotation moins élevée, et l'accroissement était de façon linéaire proportionnelle à la valeur du décalage. Pour ce qui est du cas hors-phase, l'accroissement de la réponse était insignifiant, laissant supposer qu'un décalage opposé annulerait une réponse accrue du décalage précédent. Le mouvement des orbites avant et après le décalage des coupleurs sont aussi illustrés. Les résultats, tels que anticipés, démontrent que le décalage en phase a déployé des rayons beaucoup plus grands que le hors-phase. Les orbites du rotor ont changé la direction du mouvement tournoyant une fois que la rotation s'est trouvée à l'intérieur d'un certain rayon d'action, et cette fonction ne semble pas touchée par les décalages du coupleur selon les exemples présentés.Mots-clés : méthode de transfert de matrice; désalignement; déséquilibre; décalage du coupleur.

Vibration Quantity Share of Multiple Faults with Similar Frequency Spectrum Characteristics in Rotational Machinery

“…Namely, severe misalignment and rotating looseness (the gap between bearing nonrotating and rotating parts) have similar frequency spectrum characteristics [3][4][5]. Multiple theoretical [2,6,7] and experimental research have confirmed the main characteristics of the vibrations caused by the faults of shafts mis-alignment [8][9][10], and rotational looseness [11][12][13]. As main confirmation was that both faults have similar frequency spectrums with multiples of the rotational frequency.…”