Master's Thesis

Experimental study of fluid-induced instabilities in journal bearings

Final Thesis 2.88 MB

Author of thesis: Ing. Jan Stifter

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D.

Reviewer: doc. Dr. Ing. Pavel Polach

Abstract:

Presented diploma thesis deals with experimental study of fluid induced instabilities which occur in rotating machinery with journal bearings. The first part describes the oil whirl and oil whip instabilities. It also gives an example of optical methods used for observation of journal bearings. Next part is dedicated to modifications of an existing test rig that were necessary for carrying out experiments. Finally, there are presented results of experiments that define the effect of initial conditions on appearance of instabilities.

Keywords:

Fluid-induced instability, journal bearings, optical observation, oil whirl, oil whip.

Date of defence

19.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Machine and Industrial Design

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Mechanical Engineering Design (M-KSI)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. David Paloušek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Marián Dzimko, CSc. (člen)
Ing. Radomír Mendřický, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Pavel Polach (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D.

Významná část práce se týkala druhé etapy vývoje experimentálního zařízení ke studiu nestabilit v olejovém filmu hydrodynamických ložisek. Toto zařízení bylo v době zahájení řešení práce pouze hrubě sestaveno pro jednu konfiguraci a vyžadovalo konstrukční úpravy a doplnění. Kromě toho diplomant pracoval na zprovoznění řídicího a měřicího řetězce. Za podpory spolupracujícího pracoviště sestavil skript pro spektrální analýzu výsledků. Experimentální část práce se zabývala posouzením oblastí výskytu nestabilit pro rozsah podmínek, které lze pro dané zařízení v několika konfiguracích regulovat. Výsledky slouží jako výchozí stav pro další komplexnější experimenty. Paralelní větví diplomové práce byla implementace optické metody pro vnější pozorování mazacího filmu. Ta zahrnovala konstrukční úpravy a návrh a realizaci uložení safírového ložiska. Výsledky slouží k posouzení proveditelnosti a návrhu dalšího postupu vývoje optických metod. Diplomant pracoval velmi zodpovědně a samostatně. Po stránce rozsahu a časové náročnosti se jedná o nadprůměrnou práci.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Dr. Ing. Pavel Polach

Cílem diplomové práce bylo popsat chování mazacího filmu hydrodynamického kluzného ložiska za podmínek výskytu nestabilit vyvolaných kapalinou (tzv. víření a tlučení). Jednalo se o experimentální práci spojenou s vývojem zkušebního zařízení a implementací optické pozorovací metody pro popis chování mazacího filmu.
Diplomová práce má 81 stran (bez příloh) a 3 přílohy. Student má dobrý přehled o řešené problematice. K řešení přistupoval zodpovědně, nastudoval si nashromážděné podklady, získané vědomosti pak systematicky setřídil. Samostatně stanovil postup řešení, v návrhu vycházel z načerpaných poznatků a při řešení uplatnil vlastní představy. Práce je koncepčně velmi dobře zvládnutá. Téma práce je aktuální. Použité metody odpovídají současnému stupni poznání. Práce je dobře logicky řazena, student si dobře poradil s konstrukční i praktickou částí problematiky řešené v rámci diplomové práce.
Do experimentálního zařízení pro studium nestabilit rotorů byly navrženy a implementovány optický vhled do ložiska a měřicí řetězec pro měření sledovaných veličin. Po úpravách experimentálního zařízení byla provedena měření sloužící k ověření funkčnosti zařízení a na sledování mazacího filmu při nestabilitě rotorů různých konfigurací. Na základě zkušeností z provedených experimentálních měření jsou diskutovány možné úpravy experimentálního zařízení a odchylky výsledků numerických predikcí nestabilit od výsledků experimentálních měření. Cíl diplomové práce (popis chování mazacího filmu hydrodynamického kluzného ložiska za podmínek výskytu nestabilit vyvolaných kapalinou) byl splněn. Úroveň práce splňuje veškeré požadavky na diplomovou práci. Přínos diplomové práce je zejména v modifikaci experimentálního zařízení pro studium nestabilit rotorů (zejména v návrzích a implementacích optického vhledu do ložiska a měřicího řetězce pro měření sledovaných veličin) v jeho praktickém využití při experimentálním měření.
Práce obsahuje všechny formální náležitosti, koncepce práce, členění kapitol a jejich návaznost je logická. Grafická a formální úprava práce je dobrá. V práci se vyskytuje několik (nepodstatných) drobných nepřesností.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Explain what "forward rotor precession that manifests by subsynchronous vibrations" means.
  2. Describe graphically depicted process of solving of diploma thesis given in Fig. 4.1.
  3. Explain procedure in signal processing given in Fig. 4.22.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová