Kaletsch, Christian (2011)
Vergleich einer piezoelektrischen Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern zur Schwingungsreduktion eines elastischen Rotors.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Ziel dieser Arbeit ist es erstmals eine aktive Lagerabstützung mit Piezostapelaktoren für elastisch Rotoren anhand der Reduktionfähigkeit von der Rotorschwingungen einer passiven Lagerabstützung mit Quetschöldämpfern gegenüberzustellen. Hierfür steht am Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt ein mittelgroßer elastischer Rotor als Untersuchungsobjekt zur Verfügung. Vor Beginn dieser Arbeit standen Schwingungsmessdaten mit Quetschöldämpfern zu Verfügung, die das Reduktionsmaß von Rotorschwingungen mit Quetschöldämpfern aufzeigen. Für den angestrebten Vergleich wurde das Prüfstanddesign so verändert dass die aktiven Elemente wie die Piezostapelaktoren sowohl geometrisch als auch funktionell in die Prüfstandstruktur eingebracht werden konnten, sodass Schwingungsmessdaten auf Basis des aktiven Dämpfungselements erstellt werden konnten. Aufgrund des Vergleichs der Schwingungsreduktionsfähigkeit der beiden Dämpfungselemente konnte experimentell nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz einer aktiven Lagerabstützung mit Piezostapelaktoren eine größere Reduktion von radialen, unwuchtinduzierten Biegeschwingungen eines elastischen Rotors als mit Quetschöldämpfern in den Resonanzen des vorliegenden Systems möglich ist. Für die aktive Lagerabstützung ist die hohe Dämpfungsleistung nicht nur auf ein Auslegungsoptimum beschränkt, wie es bei den Quetschöldämpfern der Fall ist, sondern auf den gesamten Drehzahlbereich übertragbar. Außerdem konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz der aktiven Lagerabstützung eine signifikante Reduktion der Lagerkräfte in den beiden Resonanzen des Systems bezüglich eines ungeregelten Betriebes erreicht werden konnte. Hilfreich für die Entwicklung von Flugtriebwerken ist die Fähigkeit einer aktiven Lagerabstützung, durch den Einsatz von verschiedenen digitalen Reglertypen die Schwingungscharakteristik eines rotierenden Systems wesentlich beeinflussen zu können. Neben der schon erwähnten Variationsmöglichkeit der äußeren Dämpfung und damit der Reduktion der Schwingungsamplituden kann auch die Gesamtsteifigkeit des Systems aktiv beeinflusst und so die Lage von Resonanzstellen verändert werden.

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