Визначення діапазону кутових швидкостей автобалансувального режиму для вертикальної роторної системи з балансиром типу Leblanc

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324793

Ключові слова:

пасивне автобалансування, пристрій типу Leblanc, вертикальний ротор, автобалансувальний режим

Анотація

Автобалансувальні пристрої (АБП) типу Leblanc – пасивні АБП рідинного типу – знаходять застосування в роторних машинах для зниження рівня їх вібрації, коли розподіл мас навколо геометричної осі обертання змінюється під час роботи машини або щоразу при її повторному запуску. Для перерозподілу мас при балансуванні використовується рух робочої (коригувальної) рідини в напрямку, протилежному до дисбалансу. Об’єктом дослідження є режими руху (якісні стани) робочої рідини в камері балансувального пристрою для вертикальної роторної системи. Дослідження спрямоване на обґрунтування існування автобалансувального режиму на докритичних швидкостях руху роторної системи та має на меті дослідити його умови й особливості. У роботі подано результати моделювання режимів руху робочої рідини в циліндричній камері АБП Leblanc на докритичному діапазоні швидкостей обертання з огляду на векторні співвідношення силових чинників залежно від конструктивних параметрів автобалансувального пристрою, об’єму робочої рідини і форми її вільної поверхні. Аналітично й експериментально обґрунтовано оцінки кутових швидкостей включення робочої рідини в обертовий рух і в автобалансувальний режим, які становлять, відповідно, 1/3 і 1/2 від критичної швидкості руху роторної системи. Для практики балансування пружно-деформівного ротора, ротора на пружних опорах результати дослідження розширюють діапазон швидкостей обертання, де спостерігається зрівноваження дисбалансу рідиною і зменшення амплітуд вібраційних процесів. Це сприятиме підвищенню експлуатаційного ресурсу, надійності та точності виконання технологічного процесу машин зі змінним дисбалансом ротора за рахунок контролю їх вібростійкості через застосування рідинних АБП

Біографії авторів

Ілона Володимирівна Драч, Хмельницький національний університет

Доктор технічних наук

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Олександр Володимирович Диха, Хмельницький національний університет

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Сергій Анатолійович Матюх, Хмельницький національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Ректор

Максим Олександрович Диха, Хмельницький національний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства

Посилання

  1. Pan, X., Lu, J., Huo, J., Gao, J., Wu, H. (2020). A Review on Self-Recovery Regulation (SR) Technique for Unbalance Vibration of High-End Equipment. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 33 (1). https://doi.org/10.1186/s10033-020-00514-7
  2. Osiński, Z. (Ed.) (2018). Damping of Vibrations. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781315140742
  3. Ibraheem, A., Ghazaly, N., Abd el- Jaber, G. (2019). Review of Rotor Balancing Techniques. American Journal of Industrial Engineering, 6 (1), 19–25. Available at: https://www.sciepub.com/ajie/abstract/11311
  4. Li, L., Cao, S., Li, J., Nie, R., Hou, L. (2021). Review of Rotor Balancing Methods. Machines, 9 (5), 89. https://doi.org/10.3390/machines9050089
  5. Zhang, Z., Nielsen, S. R. K., Basu, B., Li, J. (2015). Nonlinear modeling of tuned liquid dampers (TLDs) in rotating wind turbine blades for damping edgewise vibrations. Journal of Fluids and Structures, 59, 252–269. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2015.09.006
  6. Cho, J.-S., Jeong, H.-Y., Kong, K.-C. (2014). Analysis of dynamic model of a top-loading laundry machine with a hydraulic balancer. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 15 (8), 1615–1623. https://doi.org/10.1007/s12541-014-0511-x
  7. Filimonikhin, G., Filimonikhina, I., Dumenko, K., Pirogov, V. (2017). Methods of balancing of an axisymmetric flexible rotor by passive auto-balancers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (87)), 22–27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101832
  8. LeBlanc, M. (1912). Pat. No. US1209730A. Automatic Balancer for Rotating Bodies. Available at: https://patents.google.com/patent/US1209730A/en
  9. Narkhede, C. N., Dhande, K. K. (2016). Review on vibration reduction of a vertical axis drum based washing machine. IJARIIE, 2 (3), 3842–3847. Available at: https://typeset.io/pdf/review-on-vibration-reduction-of-a-vertical-axis-drum-based-3lswicxnch.pdf
  10. Nilawar, S. G., Yerrawar, R. N. (2023). Numerical modeling of semi-automatic washing machine motion model. International Scientific Session on Applied Mechanics XI: Proceedings of the 11th International Conference on Applied Mechanics, 2949, 020032. https://doi.org/10.1063/5.0168215
  11. Lozynskyi, V., Shihab, T., Drach, I., Ropyak, L. (2024). The Inertial Disturbances of Fluid Movement in the Chamber of a Liquid Autobalancer. Machines, 12 (1), 39. https://doi.org/10.3390/machines12010039
  12. Spannan, L., Daniel, C., Woschke, E., Strackeljan, J. (2016). An evaluation of computational methods to specify the effects of liquid balancers. Proceedings of vibrations in rotating machinery – VIRM 11, 785–791. Available at: https://www.ifme.ovgu.de/ifme_media/DY/pdf/Veroeffentlichungen/2016/VIRM_paper_Spannan_final-p-2126.pdf
  13. Majewski, T., Ahearn, G. A. (2019). Extended Model of Automatic Balancer for Washing Machine. Advances in Mechanism and Machine Science, 3197–3206. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20131-9_315
  14. Chen, H.-W., Zhang, Q.-J., Fan, S.-Y. (2011). Study on steady-state response of a vertical axis automatic washing machine with a hydraulic balancer using a new approach and a method for getting a smaller deflection angle. Journal of Sound and Vibration, 330 (9), 2017–2030. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2010.11.006
  15. Haifei, W., Tian, Z., Guo, C. (2023). Boundary-value-problem examination of the stability of a symmetrical rotor partially filled with a viscous incompressible fluid. Physics of Fluids, 35 (4). https://doi.org/10.1063/5.0147073
  16. Langthjem, M. A., Imura, M., Yamaguchi, K. (2023). The unbalanced rotating cylinder partially filled with fluid; multiple scales analysis of a forced Korteweg–de Vries–Burgers equation. Journal of Engineering Mathematics, 140 (1). https://doi.org/10.1007/s10665-023-10259-6
  17. Cunico, M. W. M. (2015). Characterization and Modelling of LeBlanc Hydrodynamic Stabilizer: A Novel Approach for Steady and Transient State Models. Modelling and Simulation in Engineering, 2015, 1–11. https://doi.org/10.1155/2015/729582
  18. Urbiola-Soto, L., Lopez-Parra, M. (2013). Liquid Self-Balancing Device Effects on Flexible Rotor Stability. Shock and Vibration, 20 (1), 109–121. https://doi.org/10.1155/2013/742163
  19. Drach, I., Bubulis, A., Mažeika, D., Kandrotaitė Janutienė, R., Juodvalkis, D. (2018). Investigation of Small Motions of Liquid in Cylindrical Chamber of Auto-Balancing Device. Mechanics, 24 (2). https://doi.org/10.5755/j01.mech.24.2.20402
  20. Drach, I., Royzman, V., Bubulis, A., Juzėnas, K. (2021). Passive Balancing of the Rotor with an Auto-Balancing Device with a Viscous Incompressible Liquid. Mechanics, 27 (1), 45–51. https://doi.org/10.5755/j02.mech.23789
  21. Royzman, V., Drach, I., Tkachuk, V., Pilkauskas, K., Čižauskas, G., Šulginas, A. (2019). Operation of Passive Fluid Self-Balancing Device at Resonance Transition Regime. Mechanics, 24 (6). https://doi.org/10.5755/j01.mech.24.6.22469
  22. Royzman, V., Drach, I., Bubulis, А. (2016). Movement of Working Fluid in the Field of Centrifugal Forces and Forces of Weight. Proceedings of 21th nternational scientific conference, MECHANIKA 2016, 222–224. Available at: https://elar.khmnu.edu.ua/items/73746ee0-fe74-46ad-98e4-641332f31c6e
  23. Dykha, A. V., Kuzmenko, A. G. (2016). Distribution of friction tangential stresses in the Courtney-Pratt experiment under Bowden’s theory. Journal of Friction and Wear, 37 (4), 315–319. https://doi.org/10.3103/s1068366616040061
Визначення діапазону кутових швидкостей автобалансувального режиму для вертикальної роторної системи з балансиром типу Leblanc

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-04-29

Як цитувати

Драч, І. В., Диха, О. В., Матюх, С. А., & Диха, М. О. (2025). Визначення діапазону кутових швидкостей автобалансувального режиму для вертикальної роторної системи з балансиром типу Leblanc. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (134), 66–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.324793

Номер

Том 2 № 7 (134) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Ilona Drach, Oleksandr Dykha, Serhii Matiukh, Maksym Dykha

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.