Μοντελοποίηση της δυναμικής συμπεριφοράς κυματοειδούς εδράνου ολίσθησης μορφοποιούμενης γεωμετρίας και προσομοίωση σε υπολογιστικό περιβάλλον Mattlab-Simulink ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Γιώργου Μάριου Χαντουμάκου Επιβλέπων: Βασίλειος Σπιτάς Αναπληρωτής Καθηγητής Ε.Μ.Π. Αθήνα, Μάρτιος 2020 2 3 Περίληψη Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη της λειτουργίας ενός κυματοειδούς εδράνου ολίσθησης μέσω ενεργητικής μεταβολής της γεωμετρίας του κατά την λειτουργία του σε ένα δυναμικό

more »

... . Η αλλαγή της γεωμετρίας οδηγεί σε μεταβολή των δυναμικών χαρακτηριστικών του εδράνου και, τελικά, του συστήματος, δίνοντας τη δυνατότητα ενεργητικού ελέγχου της απόκρισής του. Για να επιτευχθούν τα παραπάνω, έγινε αναλυτική μελέτη των υδροδυναμικών φαινομένων που λαμβάνουν χώρα τόσο σε ένα κανονικό έδρανο ολίσθησης, όσο και των αλλαγών που προκαλούνται σε αυτό λόγω της ύπαρξης λοβών σε ένα κυματοειδές έδρανο ολίσθησης. Παράλληλα, έγινε η σχεδίαση του σώματος του εδράνου, έτσι ώστε αυτό να μπορεί να μεταβάλλει τη γεωμετρία του κατά τον επιθυμητό τρόπο με αυξομείωση της πίεσης που επιβάλλεται εξωτερικά των λοβών από κάποιο ρευστό. Για όλα τα παραπάνω υποσυστήματα έγινε η μαθηματική τους ανάλυση και μοντελοποίηση με βάση την οποία αναπτύχθηκε το δυναμικό μοντέλο μιας διάταξης ειδικά σχεδιασμένης για την μελέτη ενός κυματοειδούς εδράνου ολίσθησης. Το έδρανο εξετάστηκε ως προς τη δυνατότητά του να ρυθμίσει τα επίπεδα κραδασμών του συστήματος και να δημιουργήσει συνθήκες αντισυντονισμού. Τα αποτελέσματα της μελέτης αποκάλυψαν τη δυνατότητα των κυματοειδών εδράνων ολίσθησης να περιορίζουν το επίπεδο των ταλαντώσεων πετυχαίνοντας μείωση τάξης μεγέθους στο πλάτος τους, ενώ μπορούν να οδηγήσουν το σύστημα σε αντισυντονισμό, εφόσον εκείνο έχει χαμηλή δυσκαμψία. 4 5 Abstract The present thesis deals with the study of the operation of a wave bearing by actively changing its geometry while operating in a dynamic system. The alteration of its geometry results in a change in the dynamic characteristics of the bearing and, ultimately, the system, giving it the ability to actively control its response. In order to achieve the above, a detailed study of the hydrodynamic phenomena occurring in a normal sliding bearing was performed, as well as the changes at the hydrodynamic film caused by the existence of lobes in a wave bearing. At the same time, the bearing body was designed so that its geometry could be altered in the desired manner by varying the pressure applied in its outer ring by a means of fluid. For all the above subsystems their mathematical analysis and modeling was performed on the basis of which the dynamic model of a device specially designed for the study of a wave bearing was developed. The bearing was simulated for its ability to adjust the vibration levels of the system and to create conditions of antiresonance. The results of the study revealed the ability of the wave bearings to attenuate vibrations by reducing their amplitude by an order of magnitude, while they can lead the system to antiresonance should it has low stiffness. 6 7 Αφιερώνεται, στην μνήμη του πατέρα μου 8 Ευχαριστίες Στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους τους ανθρώπους που με βοήθησαν στην εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αλλά και γενικότερα σε όλη την πορεία των προπτυχιακών μου σπουδών. Ευχαριστώ όλο το διδακτικό προσωπικό του ΕΜΠ που με την εργασία του συνέβαλε στην ανάπτυξη του γνωστικού μου πεδίου και την καλλιέργεια του τρόπου σκέψης μου και τους συμφοιτητές μου με τους οποίος πορευτήκαμε μαζί στα όμορφα χρόνια των σπουδών μας. Ιδιαίτερα, όμως, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή της διπλωματικής μου εργασίας, τον κύριο Βασίλειο Σπιτά, όχι μόνο για την ανεκτίμητη συνεισφορά του στην εκπόνησή της, αλλά, κυρίως, για την βοήθεια του καθόλη την διάρκεια των σπουδών μου. Τον συνάδελφο και φίλο Χρίστο Καλλίγερο και τα υπόλοιπα μέλη τους εργαστηρίου στοιχείων μηχανών για την υποστήριξη και την βοήθεια τους στην εκπόνηση της παρούσης διπλωματικής εργασίας. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους εκείνους τους ανθρώπους που με αγάπη φροντίζουν για την εξέλιξη και τη βελτίωσή μου όχι μόνο ως μηχανικό, αλλά και ως άνθρωπο. Η οικογένειά μου, ο πνευματικός μου πατέρας, οι αδελφικοί μου φίλοι με τις συμβουλές και την καθοδήγησή τους με έχουν βοηθήσει όσο κανείς άλλος και εύχομαι ο Θεός να τους χαρίσει όσο εγώ δεν είμαι ικανός να τους ανταποδώσω.