Effect of bearing inner ring roundness profile on the vibration of a flexible rotor

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Widmaier, Thomas
dc.contributor.advisor Juhanko, Jari
dc.contributor.author Viitala, Raine
dc.date.accessioned 2017-04-13T10:15:06Z
dc.date.available 2017-04-13T10:15:06Z
dc.date.issued 2017-03-20
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/25112
dc.description.abstract Large and flexible rotors are widely used for example in the paper industry. The vibration of a rotor is typically harmful, and may also decrease the lifetime of the machine. In addition, in some industrial processes, such as papermaking, the rotor surface is used to form the final product. Cyclic movement of the rotor surface towards the paper web causes quality variations and decreases production speed. The bearing of the rotor is one source of vibration excitation. The excitation from the roller race of the bearing inner ring is detected at a frequency, which is the rotating frequency multiplied by the number of undulations in the roundness profile. When the natural frequency of the rotor system equals the bearing excitation frequency, a subcritical resonance peak is observed. In the present study, the effect of bearing inner ring roundness profile to the subcritical resonance vibrations of the rotor was studied. A method to measure the roundness profile of the inner ring, while it is installed on the large rotor shaft, was developed. The method utilized the previously published Hybrid four-point method, which can separate the movement of the workpiece rotating axis and the roundness profile. The roundness profile of the inner ring was deformed to achieve different bearing excitations. In total, five different roundness profiles were investigated (original, oval, triangular, quadrangular and minimum roundness error). The harmonic vibration components of the rotor with each bearing inner ring shape were measured with laser sensors in horizontal and vertical directions. Particularly the 2nd, 3rd and 4th harmonic vibration components (2, 3 and 4 oscillations per revolution) were studied. The results clearly suggest that the roundness profile of the bearing inner ring has a significant effect on the rotor vibration. Increasing the certain waviness component of the inner ring increased the corresponding vibration component. The inner ring with the minimum roundness error decreased all the vibration components substantially. en
dc.description.abstract Suuria ja joustavia roottoreita käytetään laajasti mm. paperiteollisuudessa. Roottoreiden värähtely on yleensä haitallista. Se laskee laitteiston elinikää, ja esimerkiksi paperinvalmistuksessa telojen pintaa käytetään lopputuotteen muodostamiseen ja muokkaamiseen. Syklinen roottorin pinnan liike paperirataa kohti aiheuttaa laatuvaihteluja ja laskee tuotantonopeutta. Laakeri on eräs roottorikokoonpanon herätelähteistä. Laakerin sisäkehän vierintäradan tuottama heräte havaitaan taajuudella, joka on roottorin pyörimistaajuus kerrottuna ympyrämäisyysprofiilin aaltojen määrällä. Resonanssivärähtely havaitaan, kun roottorikokoonpanon ominaistaajuus on sama kuin laakeriherätteen taajuus. Tässä tutkimuksessa analysoitiin laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiilin vaikutusta roottorin alikriittisiin resonanssivärähtelyihin. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmä, jonka avulla roottorin akselille asennetun laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiili voidaan mitata. Menetelmässä hyödynnetään aikaisemmin julkaistua Hybrid-nelipistemenetelmää, jonka avulla voidaan erottaa mitattavan kappaleen pyörimisakselin liike ja ympyrämäisyys. Sisäkehän ympyrämäisyysprofiilia muokattiin, jolloin saatiin tutkittavaksi viisi erilaista ympyrämäisyysprofiilia (alkuperäinen, soikea, kolmikulmainen, nelikulmainen ja pienin ympyrämäisyyspoikkema). Roottorin harmoniset värähtelykomponentit mitattiin pysty- ja vaakasuunnassa laserantureilla jokaisella laakerin sisäkehän muodolla. Erityisesti tutkittiin 2., 3., ja 4. harmonista värähtelykomponenttia, jotka vastaavat kahta, kolmea ja neljää värähdystä roottorin kierrosta kohti. Tulokset osoittavat selkeästi, että laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiililla on merkittävä vaikutus roottorin värähtelyyn. Tietyn aaltomaisuuskomponentin kasvattaminen laakerin sisäkehässä kasvattaa vastaavaa roottorin värähtelykomponenttia. Laakerin sisäkehän vierintärata, jonka ympyrämäisyysvirhe oli minimoitu, vähensi kaikkia värähtelykomponentteja merkittävästi. fi
dc.format.extent 55
dc.language.iso en en
dc.title Effect of bearing inner ring roundness profile on the vibration of a flexible rotor en
dc.title Laakerin sisäkehän ympyrämäisyysprofiilin vaikutus joustavan roottorin värähtelyyn fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword rotor dynamics en
dc.subject.keyword subcritical vibration en
dc.subject.keyword paper machine roll en
dc.subject.keyword dynamic run-out en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201704133545
dc.programme.major Koneensuunnittelu fi
dc.programme.mcode K3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Kuosmanen, Petri
dc.programme Konetekniikan koulutusohjelma fi
dc.ethesisid Aalto 8258
dc.location P1


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account