Detail předmětu

Dynamika IV - rotorové soustavy

FSI-RRS Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr

V kurzu budou studenti seznámeni se základními dynamickými vlastnostmi a dynamickým chováním konstrukčních celků a částí rotorových soustav. Konkrétně s hřídelovou částí, lopatkami turbín a kompresorů a disky. Mezi základní dynamické charakteristiky, kterým bude ve výuce věnována pozornost, patří stanovení vlastních frekvencí a tvarů kmitání rotorů a disků a stanovení kritických otáček strojů. Některé úlohy mohou být výpočtově značně náročné, zejména při řešení v časové oblasti. Proto studenti budou seznámení i s metodami redukce stupňů volnosti.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Petr Lošák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Vstupní znalosti

Studenti musí umět řešit problém vlastních hodnot. Řešit odezvu při vynuceném, ustáleném a přechodovém kmitání soustav s n stupni volnosti. Dále musí mít znalosti základů nelineárního kmitání, a znalost základů experimentální modální analýzy. Student musí znát, maticový počet, lineární algebru, diferenciální rovnice, základy metody konečných prvků.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Aktivní účast na cvičeních, získání minimálně 20 bodů (z 40 možných), které lze získat vypracováním dílčích úkolů a získání minimálně 30 bodů (z 60 možných) v kontrolním testu. Naplní testů je průřezové ověření znalostí a písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu. Konkrétní podobu testů, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku z dílčích úkolů a testů dle ECTS. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.


Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit vypracováním náhradních úloh dle pokynů vyučujícího. Konkrétní podobu stanovuje učitel vedoucí cvičení.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty se základy dynamiky rotorových soustav a provést posouzení kritických otáček hřídelů a disků.


Studenti získají základní teoretické znalosti z oblasti rotorových soustav a redukce stupňů volnosti,. Seznámí se s možnostmi výpočtového modelování. Naučí se predikovat rezonanční stavy a kritické otáčky rotačních strojů a seznámí se s možnostmi jejich potlačení. Studenti budou umět provádět redukci soustav s mnoha stupni volnosti, čímž se sníží výpočtový čas.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-IMB-P: Inženýrská mechanika a biomechanika, magisterský navazující
specializace BIO: Biomechanika, povinný

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný

Program N-IMB-P: Inženýrská mechanika a biomechanika, magisterský navazující
specializace IME: Inženýrská mechanika, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Filip Kšica, Ph.D.
Ing. Petr Lošák, Ph.D.
Ing. Pavel Švancara, Ph.D.

Osnova


  • Úvod do rotorových soustav, základní modely rotorů

  • Netlumený Lavalův (Jeffcottův) rotor v tuhých a pružných ložiskových podporách

  • Lavalův (Jeffcottův) rotor s vnějším a vnitřním tlumením

  • Kmitání netlumeného rotoru s uvážením gyroskopických účinků

  • Kmitání olopatkovaných disků, Campbellův diagram

  • Vyvažování rotorů

  • Metody redukce dynamických systémů

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Filip Kšica, Ph.D.
Ing. Petr Lošák, Ph.D.
Ing. Pavel Švancara, Ph.D.

Osnova


  • Výpočet kritických otáček pomocí jednoduchých modelů rotorů

  • Simulace rozběhu elektromotorů v časové oblasti

  • Simulace chování rotoru uloženého v ložiscích

  • Kmitání disků a olopatkovaných disků

  • Modelování olopatkovaných disků pomocí cyklické symetrie

  • Redukce stupňů volnosti v prostředí MATLAB, MSC Adams a ANSYS