Simulation and analysis of vibration signals generated by rolling element bearings with defects
Yuvarlanan elemanlı hatalı yataklar tarafından üretilen titreşim sinyallerinin modellenmesi ve analizi
- Tez No: 119700
- Danışmanlar: PROF. DR. HİRA KARAGÜLLE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 212
Özet
IV ÖZET Makinalarda çeşitli mekanizmalar ile üretilen dinamik yükler gövdeye çoğunlukla yataklardaki yuvarlanan elemanlar tarafından iletilirler. Makina gövdelerinin titreşimleri dayanım, gürültü ve bunun yaraşıra izleme konulan açısından incelenmektedir. Yatak gövdesi etki eden yatak yüklerinin şiddetinin ve yönünün zamana bağlı değişim göstermesinden dolayı hareketli yük tarafından zorlanmaktadır. Bu çalışmada yatak gövdesinin titreşimlerini incelemek için bilgisayar destekli mühendislik yöntemleri kullanılmıştır. İ2k olarak hareketli yük etkisinde titreşim problemi incelenmiştir. Hareketli noktasal bir yüke maruz basit mesnetli kirişlerin titreşimi bilgisayar destekli tasarım programı olan I-DEAS ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar literatürde bulunan mevcut analitik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Dinamik yükseltme faktörü için değişik hareketli yük hızlarında iyi sonuçlar gözlemlenmiştir. Elastik zemin üzerinde ve hareketli noktasal yüke maruz basit mesnetli kirişlerin titreşim analizi de I-DEAS programı ile incelenmiştir. Elastik zemin içerisindeki süreksizliğin etkisi analiz edilmiştir. Kiriş orta noktasının en büyük yerdeğiştirme değeri ve oluş zamanının elastik zemin içerisindeki süreksizliğin boyutunun büyümesi veya süreksizliğin kiriş orta noktasına yaklaşması ile büyüdüğü gözlemlenmiştir. Hareketli yük problemi daha sonra rulmanlı yatak yapılarında ele alınmıştır. Yatak gövdesinin sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Yuvarlanan elemanlar tarafından oluşturulan zamana bağlı düğüm noktalan zorlamalarını elde etmek amacı ile VisualBASIC programlama dilinde bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Kafes ve yuvarlanan elemanların dönüş frekansları ile yatak içerisindeki yük dağılımı dikkate alınmıştır. Düğüm noktalan zorlama fonksiyonlarının oluşturulmasını takiben yatak gövdesinin titreşim analizi I-DEAS programı ile gerçekleştirilmiştir. Yatak gövdesinindinamik yükseltmesi değişik dönüş hızlan için analiz edilmiştir. Dinamik yükseltme değerinin dönüş hızına bağlı olduğu gözlemlenmiştir. Bölgesel hataların düğüm noktalan zorlama fonksiyonlarına etkisi modellenmiştir. Impulslar, yuvarlanan elamanın bir hata ile teması şeklinde tanımlanmıştır. Yapay titreşim sinyalleri elde edilmiştir. Bu sinyaller literatürde mevcut olan deneysel sinyaller ile iyi bir uyum göstermektedirler. Daha sonra, hata göstergesi elde edebilmek için model sinyaller üzerinde sinyal analizi uygulanmıştır. Zaman düzleminde Kare Ortalamalarının Karekökü (RMS), Tepe faktörü (Crest Factor) ve Kurtosis değerleri elde edilmiş, frekans düzleminde ise Yüksek Frekans Rezonans tekniği uygulanmıştır. Gösterge değerleri değişik dönüş hızlan, değişik yükleme şartlan ve değişik yatak gövdeleri için elde edilmiştir. Hataya en duyarlı gösterge değeri değişik sinyal işleme metodlarından değişik durumlar için elde edilmiştir. Hata adedinin zaman ve frekans düzlemi analizlerindeki etkisini incelemek için dış bilezik üzerinde çoklu hata tanımlaması yapılmıştır. İç bilezik hatası ve yuvarlanan eleman hatası da incelenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada geliştirilen yöntem rulmanlı yatakların titreşim yöntemi ile durum izlemesinin modellenmesinde kullanılabilir. Bu yöntemdeki modelleme zorlama fonksiyonlarının tanımı için rulmanlı yatak kinematiğim ve rulmanlı yatak yapısının titreşim sinyalleri üzerindeki etkisini gözönünde bulundurmaktadır.
Özet (Çeviri)
II ABSTRACT Dynamic loads generated by various mechanisms in machines are generally transferred to frames by rolling elements of bearings. Vibration of the frame is of interest for the strength, noise, and also monitoring considerations. The housing of the bearing is excited by a moving load because the direction or magnitude of the bearing force changes with time. Computer aided engineering (CAD) procedures are used to study the vibration of the housing in this study. First, the vibration under the moving load problem is studied. The vibration of simply supported beams under a moving point load is analyzed by using the CAD software I-DEAS. The results are compared with the existing analytical solutions in the literature. Good agreement is observed for the dynamic magnification for various moving load speeds. The vibration of simply supported beams on elastic foundation under moving point load problem is also studied by using I-DEAS. The effect of a discontinuity in the elastic foundation is analyzed. It is observed that the maximum value of the mid-span displacement versus time curve and its time location increase as the width of the discontinuity increases or the discontinuity approaches to the middle point. The studies on the moving load problem are then extended to the rolling element bearing structure. The finite element model of the housing is created. A computer program is developed by using VisualBASIC to obtain the time histories of the nodal excitations generated by the rolling elements. The cage and rolling element frequencies and the distribution of the load are considered in the model. The vibration analysis of the housing is performed by using I-DEAS after creating nodal excitation functions. The dynamic magnification of the bearing structure is analyzed for various rotational speeds. It is observed that the dynamic magnification value depends on the rotational speed.Ill The effect of local defects on the nodal excitation functions is modeled. The impulses are introduced as a rolling element contacts a defect. Simulated vibration signals are obtained. They show good agreement with existing experimental signals in the literature. Then, signal analysis is applied to the simulated signals to obtain an indicator value for the defect. RMS, Crest Factor, and Kurtosis values are obtained in the time domain, and the high frequency resonance technique (HFRT) is used in the frequency domain. The indicator values are obtained for various rotational speeds, for different loading and housing structure. The indicator value from different signal processing methods which is most sensitive to the defect is found for different cases. Multiple defects on the outer ring are introduced to analyze the effect of the defect number on the time and frequency domain analyses. Inner ring defect and rolling element defect are also studied. It is concluded that the procedure developed in this work can be used to design condition monitoring of rolling element bearings by vibration measurements. The modeling in the procedure considers the kinematics of the rolling element bearing to create excitation functions and effect of the structure on the vibration signals.
Benzer Tezler
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Operasyonel iletim yolu analizi ve uygulaması
Operational transfer path analysis and application on test rig
SANCAR TUNA KOÇOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Gecikmeli rezonatör yöntemine yeni bir yaklaşım
A new approach to delayed resonator vibration absorbers
OYTUN ERİŞ
Doktora
Türkçe
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALMAN KURTULAN
- Residual vibration reducing of flexible systems using command shaping techniques
Komut biçimlendirme tekniği ile esnek sistemlerdeki kalıcı titreşimin azaltılması
MAHMUT KAPLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SADETTİN KAPUCU
- Seyreklik ve sözlük öğrenme yaklaşımlarının sınıflandırma ve yüz tanımaya uygulanması
Classification and face recognition application of sparsity and dictionary learning based methods
BERNA AZİZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENDER METE EKŞİOĞLU