Abstrakt

Rozprawa jest próbą systematycznego i kompleksowego rozpatrzenia zjawisk wibroakustycznych występujących podczas pracy asynchronicznych silników klatkowych małej mocy. Wychodząc z ogólnego diagramu związków przyczynowo-skutkowych wprowadzono wstępną klasyfikację mechanizmów generowania drgań i hałasu w silnikach. Bazując na przeprowadzonych badaniach wibroakustycznych zweryfikowano hipotezy o ilościowym udziale mechanicznych, wentylacyjnych oraz magnetycznych mechanizmów zjawisk wibroakustycznych w silnikach klatkowych małej mocy zasilanych napięciem sinusoidalnym oraz za pośrednictwem przemienników częstotliwości. Wykazano istotne znaczenie pomijanych dotąd mechanizmów generowania drgań i hałasu w silnikach, w tym istotny udział tarcz łożyskowych w emitowaniu fal akustycznych oraz zjawiska magnetostrykcji przy zasilaniu przekształtnikowym. Poddano ocenie metody badań modalnych i eksploatacyjnych form odkształceń wibracyjnych. Stosując analizę modalną i eksploatacyjną analizę form odkształceń, wykazano różnice pomiędzy formami odkształceń stojana modalnymi a powstającymi podczas pracy silnika. Pokazano, że dominujące składowe widma drgań promieniowych kadłuba nie muszą być związane z największą podatnością struktury mechanicznej stojana na drgania. Wskazano w ten sposób na niezasadność stosowania modeli modalnych dla drgań struktury stojana występujących podczas pracy maszyny. Przytoczono wyniki badań i określono mechanizmy powstawania złożonych form odkształceń osiowych tarcz łożyskowych. Utworzono poliharmoniczny model pola w szczelinie powietrznej silnika obejmujący mimośrodowość magnetyczną i geometryczną wirnika, harmoniczne uzwojeniowe i żłobkowe stojana i wirnika, harmoniczne nasycenia, harmoniczne resztkowe wirnika a także odkształcenia prądu zasilania. Przedstawiono zasady budowy poliharmonicznego modelu naprężeń promieniowych i osiowych oraz liczne wyniki wykonanych przy jego użyciu serii obliczeń dla różnych warunków zasilania silnika Wyprowadzono analityczny uproszczony model dla drgań trzęsących. Wskazano na bardzo dobrą zgodność wyników modelowania drgań trzęsących z wynikami badań statystycznych. Opracowano model analityczny dla drgań gnących i pulsacyjnych stojana obejmujący drgania pakietu stojana z uzwojeniami oraz odkształcenia kadłuba przy reakcji tarcz łożyskowych. Omówiono algorytm modelu dla drgań gnących i pulsacyjnych w zakresie powstawania wymuszonych postaci drgań oraz wzbudzanych własnych postaci drgań. Wyniki przeprowadzonych obliczeń widma prędkości drgań oraz wartości wypadkowej porównano z wynikami badań kilku typów silników zasilanych z sieci oraz za pośrednictwem przemiennika częstotliwości. Zaproponowano diagram rozszerzonego modelu zjawisk wibroakustycznych, którym objęto istotne mechanizmy generowania drgań i hałasu silników, jak osiowe odkształcenia tarcz łożyskowych oraz siły magnetostrykcji. Przedstawiono model symetrycznych odkształceń tarcz łożyskowych i wykonane obliczenia. Przeprowadzono analizę porównawczą akustycznego modelu cylindrycznego maszyny oraz jego modyfikacji. Przeprowadzono ocenę dokładności analitycznego modelu cylindrycznego przez wykonanie obliczeń dla wyznaczonych eksperymentalnie form odkształceń wibracyjnych kadłuba silników oraz porównanie z wynikami badań mocy akustycznej. Przestawiono przykład statystycznej i laboratoryjnej kompleksowej oceny dokładności modeli pola, naprężeń, drgań i emitowania mocy akustycznej. Sformułowano podstawy analitycznego modelu dla składowych widma hałasu emitowanego przez tarcze łożyskowe.

Autor (1)