Dynamisches Verhalten hydrodynamisch gelagerter Rotoren unter Berücksichtigung veränderlicher Lagergeometrien

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss hydrodynamischer Gleitlager unterschiedlicher Geometrien auf das dynamische Verhalten eines Rotorsystems untersucht. Da eine auf Linearisierung beruhende Betrachtung meist nur einen begrenzten Einblick in das Systemverhalten bietet, wird ein Zugang über eine systematische Lösungsverfolgung des nichtlinearen Systems mit entsprechender Berücksichtigung auftretender Bifurkationen gewählt. Ein solches Vorgehen erfordert ein geeignetes Lösungsverfahren zur Näherung des durch die Reynoldsgleichung beschriebenen Fluiddrucks, welches sich sowohl durch ein schnelles Konvergenzverhalten als auch durch eine möglichst rechenzeiteffiziente Implementierung auszeichnet.

Aufgrund verschiedenster, teilweise kombinierter Anregungsmechanismen wird die Untersuchungsmethodik um eine Beschreibung von quasi-periodischem Lösungsverhalten erweitert. Die Entwicklung eines hierfür geeigneten Verfahrens sowie dessen implementierungstechnische Umsetzung ist gerade im Bereich der Rotordynamik neuartig und stellt zusammen mit zugehörigen Anwendungsbeispielen einen großen Teil der vorliegenden Arbeit dar.

Da die Schwingungsamplituden eines Rotorsystems in der Praxis aufgrund einer möglichen Beeinträchtigung des Betriebs einen gewissen Toleranzbereich nicht überschreiten dürfen,werden die Auswirkungen verschiedener Ausführungen eines Radialgleitlagers mit oval-förmigem Querschnitt auf das Systemverhalten untersucht. ... mehrEs werden hierbei sowohl unwuchtfreie als auch unwuchtbehaftete Rotoren untersucht, für die sich in Abhängigkeit verschiedener Systemparameter signifikante Verbesserungen im Vergleich zur Lagerung mit klassischen, zylinderförmigen Gleitlagern zeigen. Dies äußert sich sowohl in erweiterten Stabilitätsgebieten vorliegender Ruhelagen als auch einer Amplitudenreduktion der ursprünglich auftretenden Schwingungen, sogar in Bereichen mit kombinierten Anregungsmechanismen.

Es zeigt sich, dass die Möglichkeiten zur Unterdrückung der auftretenden Schwingungen durch eine solcheMaßnahme auf bestimmte Parameterbereiche begrenzt sind,weswegen der Einfluss einer zusätzlichen harmonischen Variation der Lagergeometrie untersucht wird. Das im Vorfeld betrachtete Gleitlager mit oval-förmigenQuerschnitt dient hierfür als Ausgangspunkt. Motiviert durch die Theorie der Parameter-Antiresonanzen kann durch eine solche Variation je nach Erregungsfrequenz sowohl eine Verbesserung aber auch eine Verschlechterung des Systemverhaltens beobachtet werden, was sich in Form einer Reduktion oder aber einer Erhöhung der auftretenden Schwingungsamplituden des Rotors äußert. Eine während des Betriebs systematisch veränderte Geometrie des Radialgleitlagers offenbart somit ein großes Potential hinsichtlich der Schwingungsreduktion des durch die Lager abgestützten Rotorsystems.