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SIRM 2013 Berlin

10. Internationale Tagung

SCHWINGUNGEN IN

ROTIERENDEN MASCHINEN

25.–27. Februar 2013 Berlin, Deutschland

KURZFASSUNGEN BOOK OF ABSTRACTS

Herausgeber: H. Ecker, TU Wien H. Irretier, Universität Kassel R. Liebich, TU Berlin R. Markert, TU Darmstadt R. Nordmann, TU Darmstadt Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser Publikation darf ohne die Zustimmung des Her-ausgebers reproduziert, in einem Datenbanksystem gespeichert oder auf irgendeine Art und Weise (elektronisch, mechanisch, fotografisch) übermittelt werden. Der Herausgeber ist nicht für Aussagen in dieser Veröffentlichung verantwortlich. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval sys-tem or transmitted in any form (electronic, mechanical, photocopy) without the acceptance of the publisher. The publisher is not responsible for any statement made in this publication. Gedruckt und veröffentlicht im Februar 2013 Printed and published in February 2013 Copyright: Fachgebiet Konstruktion und Produktzuverlässigkeit Technische Universität Berlin

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SIRM 2013 Berlin

Vorwort Nahezu alle Maschinen enthalten rotierende Komponenten. Daher ist es nicht verwunder-lich, dass die Analyse der Dynamik dieser Maschinen nach wie vor eine zentrale Stellung in Entwicklung und Betrieb einnimmt. Die Tagungsreihe SIRM „Schwingungen in rotierenden Maschinen“ widmet sich diesem Gebiet und bietet ein Forum zur Diskussion neuester Er-kenntnisse aus Industrie und Hochschule. Die SIRM-Tagung findet nunmehr zum 10. Mal statt. Gegründet wurde die SIRM-Tagungsreihe im Jahre 1991 von den Professoren Irretier, Nordmann und Springer. Seither fanden die SIRM-Tagungen im zweijährigen Rhythmus an den Universitäten in Kassel, Wien, Kaiserslautern und Darmstadt statt. In den Folgejahren wurde die Gruppe der Wis-senschaftlichen Leitung durch Prof. H. Ecker, TU Wien, Prof. R. Markert, TU Darmstadt und den diesjährigen Tagungsleiter, Prof. R. Liebich, TU Berlin, ergänzt. Die Tagungsreihe SIRM erfreut sich nach wie vor eines ungebrochenen Interesses, da sie neben neuen theoreti-schen und experimentellen Forschungsergebnissen aus Hochschule und Industrie auch Er-gebnisse und Erfahrungen aus der Praxis präsentiert, die Herstellern, Anwendern und Be-treibern von rotierenden Maschinen eine Hilfestellung bei der Lösung ihrer Probleme geben können. Die SIRM-Konferenzserie wurde ursprünglich als Forum für den deutschsprachigen Raum ins Leben gerufen und die Konferenzsprache war daher Deutsch. Seit SIRM 2009 in Wien ist Englisch zweite Konferenzsprache. Die Wissenschaftliche Leitung der Tagungsreihe for-ciert damit die internationale Kommunikation und Kooperation, insbesondere zwischen den Ländern des mitteleuropäischen Raumes. Die SIRM-Tagung findet – den Vorgaben der Hochschule folgend – nicht direkt an der TU Berlin, sondern im Seminaris CampusHotel in unmittelbarer Nachbarschaft der Freien Uni-versität Berlin statt. Für die SIRM 2013 wurden – nach einem Evaluationsprozess durch je-weils zwei unabhängige Gutachter – 37 Beiträge zur Präsentation angenommen. Die be-handelten Themengebiete reichen von Gleitlager, Dämpfung und Stabilität, Auswuchten und Monitoring bis hin zu Kontaktproblemen sowie semiaktiven und aktiven Rotorsystemen. Die vorliegende Broschüre enthält die Vortragskurzfassungen sowie ein Autorenregister. Die Beiträge befinden sich in voller Länge auf der Konferenz-CD. Jeder Tagungsbeitrag hat eine Nummer in der Form ABS-XXX. Diese Nummer wird durchgängig im Tagungsprogramm, in den Kurzfassungen und auf der Konferenz-CD zur Identifikation des Beitrages verwendet. Es sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei den Full-Paper-Versionen der Beiträge um wissenschaftlich begutachtete und freigegebene (Peer reviewed) Fachaufsätze handelt. Das Fachgebiet Konstruktion und Produktzuverlässigkeit und die TU Berlin heißen alle Be-sucherinnen und Besucher der Tagung aus Deutschland, Europa und der ganzen Welt herz-lich willkommen und wünschen Ihnen einen angenehmen Aufenthalt in Berlin und eine inte-ressante und fruchtbare Tagung. Die wissenschaftliche Leitung der SIRM 2013 dankt der Kongressagentur MCI Deutschland GmbH und den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Fachgebiets Konstruktion und Produktzuverlässigkeit der TU Berlin. Berlin, im Februar 2013 H. Ecker, TU Wien; H. Irretier, Universität Kassel; R. Liebich, TU Berlin; R. Markert, TU Darmstadt; R. Nordmann, TU Darmstadt

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SIRM 2013 Berlin

Preface Almost all machinery contains rotating components. It is therefore not surprising that the analysis of the dynamics of machines still plays a central role in development and operation. The conference series SIRM "Vibrations in Rotating Machines” is devoted to this area and provides a forum to discuss the latest findings from industry and universities. The SIRM conference takes place for the 10th time this year. The SIRM conference series was started in 1991 by Professors Irretier, Nordmann and Springer. Since then, the SIRM meetings were held every two years at the Universities of Kassel, Vienna, Kaiserslautern and Darmstadt. In subsequent years, Prof. H. Ecker, Technical University of Vienna, Prof. R. Markert, TU Darmstadt and this year's conference chair Prof. R. Liebich, TU Berlin were added to the Scientific Organisation Team. Still the conference series SIRM enjoys contin-ued interests since it presents not only new theoretical and experimental research results from universities and industry, but also results and experiences from practical applications that can aid manufacturers, users and operators of rotating machines in solving their prob-lems. Originally, the SIRM conference series was established to provide a forum within the Ger-man-speaking community in rotor dynamics, and so the conference language was German. Since SIRM 2009 also English is official conference language. By this means the Scientific Organisation of the conference series promote the international communication and cooper-ation, especially between the countries of Central Europe. Following the guidelines of the Technical University of Berlin (TUB), the SIRM 2013 confer-ence does not take place in the university, but in the convention centre of the Freie Universi-tät Berlin, the Seminaris CampusHotel, instead. For the SIRM 2013, 37 papers were chosen for presentation, after evaluation by two inde-pendent external reviewers. The conference topics cover a range from traditional subjects as journal bearings, damping and stability, balancing and monitoring to sophisticated subjects such as contact problems as well as semi-active and active rotor systems. This booklet contains the abstracts of the presentations and an author index. The presented papers can be found in full length on the conference CD. Each paper is referred by an identi-fication number in the form ABS-XXX. This number is consistently used for identifying the contribution in the conference program, in the book of abstracts and on the conference CD. All full papers available on CD are peer-reviewed. The Department of Engineering Design and Product Reliability and the Technical University of Berlin welcome all participants of the conference from Germany, Europe, and the whole world, and wish them an enjoyable stay in Berlin and an interesting and fruitful conference. The conference chair of the SIRM 2013 thanks the congress organizer MCI Deutschland GmbH and all employees of the Department of Engineering Design and Product Reliability at TUB. Berlin, February 2013 H. Ecker, TU Wien; H. Irretier, Universität Kassel; R. Liebich, TU Berlin; R. Markert, TU Darmstadt; R. Nordmann, TU Darmstadt

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SIRM 2013 Berlin

Impressum

Wissenschaftliche Leitung/Scientific Organisation Prof. H. Ecker, TU Wien Prof. H. Irretier, Universität Kassel Prof. R. Liebich, TU Berlin Prof. R. Markert, TU Darmstadt Prof. R. Nordmann , TU Darmstadt und Alstom Baden Wissenschaftliches Komitee/Scientific Committee N. Bachschmid, Italy S. Rinderknecht, Germany H. Ecker, Austria I.F. Santos, Denmark F. Heitmeir, Austria J. Schmied, Switzerland H. Irretier, Germany J. Strackeljan, Germany R. Liebich, Germany T. Szolc, Poland E. Malenovsky, Czech Republic H. Ulbrich, Germany R. Markert, Germany J. Wallaschek, Germany R. Nordmann, Germany Lokale Organisation/Local Organisation R. Liebich (Chair) D. Kreuzer D. Pucknat Y. Gorek (Secretary) TU Berlin, Fachgebiet Konstruktion und Produktzuverlässigkeit, H66 Straße des 17. Juni 135 10623 Berlin, Germany Tel: +49 (0) 30 314-22335, Fax: -26131 E-Mail: sirm2013@kup.tu-berlin.de www.kup.tu-berlin.de/sirm2013 Veranstalter/Legal Organiser MCI Deutschland GmbH MCI – Berlin Office Markgrafenstraße 56, 10117 Berlin Tel.: +49 (0)30 20 45 90 / Fax: +49 (0)30 20 45 950 E-Mail: sirm2013@mci-group.com

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Inhaltsverzeichnis/Table of Contents ABS-206 Domes, B., Baumann, H., Henkel, E.

Rotordynamische Auslegung eines Prüfstands für aero dynamische und akustische Untersuchungen

ABS-207 Bauer, J.

Intelligente ERF-Schwingungsdämpfer - von der Theor ie zur praktischen Anwendung

ABS-208 Schlegl, B., Stermecki, A., Neumayer, F., Marn, A., Heitmeir, F.

Numerische Untersuchung von Stator- Wickelkopfschwi ngungen in Synchrongeneratoren

ABS-209 Fonseca, C.A., Weber, H.I., Fleischer, P., Santos, I.

Analyzing the use of pins in safety bearings ABS-210 Nitzschke, S., Woschke, E., Daniel, C., Strackeljan, J.

Einfluss der masseerhaltenden Kavitation auf gleitg elagerte Rotoren unter instationärer Belastung

ABS-211 Daniel, C., Nitzschke, S., Woschke, E., Strackeljan, J.

Identifikation des Einfluss konstruktiver Lagerpara meter eines in Schwimmbuchsen gelagerten Rotorsystems

ABS-212 Baum, C., Boyaci, A., Seemann, W.

Berücksichtigung einer elastischen Lagerwand bei de r Modellierung und Analyse von Gleitlagern

ABS-213 Wei, C., Gausmann, R., Söffker, D.

Controller design and optimization strategy for act ive magnetic bearing systems

ABS-214 Strohschein, D., Koch, A., Klaus, M., Tuzcu, S.

Analyse der hydrodynamischen Gleitlagerung von Abga sturboladern ABS-216 Eckstein, M., Spelsberg-Korspeter, G., Hagedorn, P.

Modeling of vibration phenomena in paper calenders ABS-217 Hiss, F., Zimmer, G.

Updating of Rotordynamic Models using On-site Test Data ABS-218 Holl, H.J., Hammelmüller, F.

Zum Einfluss einer veränderlichen Exzentrizität auf die Schwingungen beim Wickelprozess

ABS-219 Sherif, K., Witteveen, W., Holl, H.J., Irschik, H., Mayrhofer, K.

Effiziente Simulation der Arbeitswalze mit Berücksi chtigung lokaler Effekte

ABS-220 Nimmig, H., Liebich, R.

Aktive Schwingungsisolation mit Piezos bei unwuchte rregten Rotoren

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SIRM 2013 Berlin

ABS-221 Nguyen-Schäfer, H. Nonlinear Rotordynamics of Automotive Turbochargers using Rotating-Floating-Ring Bearings at High Rotor Speeds

ABS-222 Schmied, J., Kosenkov, A.

Practical Controller Design for Rotors on Magnetic Bearings by Means of an Efficient Simulation Tool

ABS-224 Krack, M., Panning-von Scheidt, L., Wallaschek, J., Siewert, C., Hartung, A.

Analysis and robust design of friction joints for v ibration reduction in bladed disks

ABS-226 Malenovsky, E., Pochyly, F.

Bearing with magnetic fluid and hydrophobic surface of the lining ABS-227 Priesner, R., Jakubek, S.

Impedance Control of Rotating Machinery ABS-228 Hoffmann, R., Kalinowski, P., Liebich, R.

Simulation des Rotor-Stator-Kontaktes im Wälzlager und seiner Implikationen auf das Rotorverhalten

ABS-229 Roßner, M., Heckmann, B., Thümmel, T., Ulbrich, H.

Modellbasiertes Monitoring von Schlag und Unwucht a m Rotor ABS-233 Schittenhelm, R.S., Bevern, S., Riemann, B., Rinderknecht, S.

Aktive Schwingungsminderung an einem gyroskopiebeha fteten Rotorsystem mittels des FxLMS-Algorithmus

ABS-235 Krüger, T., Liberatore, S., Knopf, E.

Complex Substructures And Their Impact On Rotordyna mics ABS-236 Wang, Z., Rinderknecht, S.

Fehlererkennung, -diagnose und Unwuchtmonitoring in einem Rotorsystem

ABS-238 Renwanz, W., Liebich, R., Fehres, F.

Validierung und Parameteranpassung von Fanglager-Simulationsmodellen

ABS-240 Alber, O., Markert, R.

Modale Zwangsentkopplung bei Rotor-Stator Kontakt m it mehreren Freiheitsgraden

ABS-242 Chasalevris, A., Dohnal, F.

An experimental study on the additional harmonics d ue to worn journal bearings

ABS-243 Temis, J., Selivanov, A., Dzeva, I.

Numerical simulation and design of finger seal

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ABS-244 Schneider, H. Unwuchttoleranzen beim Auswuchten - warum sind Anga ben nach ISO und API nicht vergleichbar?

ABS-247 Larsen, J.S., Santos, I.F.

Compliant Foil Journal Bearings - Investigation of Dynamic Properties ABS-249 De Bauw, K., Osmanovic, M., Matthys, K.

Detection and monitoring of shorted turns in a larg e 4-pole generator through vibration analysis: a case study

ABS-251 Temis, J., Temis, M., Egorov, A., Gavrilov, V., Ogorodov, V.

Rotor in Foil Gasdynamic Bearings: Experimental and Theoretical Study ABS-254 Werner, S., Wiedemann, T., Ressing, H.

Design optimisation of pinion shafts of integrally geared compressors to improve damping characteristics

ABS-255 Gaul, L., Schmidt, A.

Experimentelle Bestimmung und FE-Modellierung der Dämpfungseigenschaften eines Zwei-Scheiben-Rotors

ABS-256 Bachschmid, N., Bistolfi, S., Pesatori, E., Ferrante, M.

Reducing blade vibration amplitudes of integrally s hrouded blade rows by means of "contact shims"

ABS-257 Jäger, S., Bruchmueller, T., Albers, A.

Untersuchung zur Dichtungswirkung von Kolbenringen in Quetschöldämpfern

ABS-258 Szolc, T., Michajlow, M., Konowrocki, R.

On electromechanical dynamic coupling effects in th e semi-actively controlled rotating machine drive system driven by the induction motor

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SIRM 2013 Berlin

10. Internationale Tagung

SCHWINGUNGEN IN ROTIERENDEN MASCHINEN

VIBRATIONS IN ROTATING MACHINES

25.–27. Februar 2013 Berlin, Deutschland

KURZFASSUNGEN BOOK OF ABSTRACTS

Die Kurzfassungen sind nach ihrer Nummer geordnet. Ein Autorenverzeichnis befindet sich am Ende dieses Heftes. Die ungekürzten vollen Beiträge sind in elektronischer Form im Tagungsband auf einer CD-ROM mit der ISBN 978-3-00-038602-2 enthalten.

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SIRM 2013 Berlin

ABS-206

Rotordynamische Auslegung eines Prüfstands für aero dynamische und akustische Untersuchungen

Domes, B. 1*, Baumann, H. 2, Henkel, E. 3

1Ingenieurbüro Dr.-Ing. Bernd Domes, Blankenfelde-Mahlow, Deutschland, 2AneCom Aerotest, Konstruktion, Wildau, Deutschland, 3AneCom Aerotest, Berechnung, Wildau, Deutschland Bei der Firma AneCom Aerotest GmbH in Wildau bei Berlin wurde ein Prüfstand gebaut, der für aerodynamische und akustische Untersuchungen von Triebwerks-Fans geeignet ist. Als konstruktive Besonderheit ist der Prüfstand an der Wand des Schallraumes befestigt und ragt fast drei Meter als Kragträger in den Raum hinein, um die Wandeinflüsse bzgl. Strö-mung und Schallentwicklung möglichst gering zu halten. Durch diese Anforderungen ist die Rotorwelle, die den Fan antreibt, mit über 2 m sehr lang und muss daher in drei Lagern ab-gestützt werden. Der Prüfstand ist für einen Drehzahlbereich bis 12000 1/min ausgelegt. Die Lagerung erfolgt in Wälzlagern, die Serienlagern von Flugtriebwerken entsprechen. In der Präsentation - wird die Prüfstandskonstruktion beschrieben, - werden rotordynamische Berechnungen vorgestellt, die zeigen, dass ein Quetschöldämpfer am Fan-Lager erforderlich ist, - wird gezeigt, dass auch ein Quetschöldämpfer am mittleren Lager sinnvoll ist und - es wird ein Vergleich mit vorliegenden Messergebnissen vorgenommen. Da der Rotor aus Sicht der Rotordynamik relativ einfach aufgebaut ist, lässt sich auch mit einer sehr einfachen Modellbildung dessen Schwingungscharakteristik bestimmen. Durch die sehr komplexe und weit auskragende Prüfstandskonstruktion galt es, der Modellbildung des Stators besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Erst dadurch konnte eine qualitativ gute Übereinstimmung der Berechnungen mit den Schwingungsmessungen erreicht werden.

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ABS-207

Intelligente ERF-Schwingungsdämpfer - von der Theor ie zur praktischen Anwendung

Bauer, J. 1* 1TU Darmstadt, Fachgebiet Strukturdynamik, Darmstadt, Deutschland In den meisten rotierenden Maschinen treten Schwingungen während des Betriebs auf. Die-se können oft durch passive Dämpfung oder Verstimmung reduziert werden. Wenn sich die Betriebsbedingungen ändern (z. B. variable Drehzahl) oder wenn sich die Systemparameter verändern (z. B. Lagersteifigkeit oder Masse), senken die passiven Methoden die Schwin-gungen nicht länger auf ein befriedigendes Niveau. Ein intelligenter semi-aktiver Dämpfer ist in diesen Fällen eine gute Lösung. Die neuartige Konstruktion eines Scheibendämpfers, der im Schermodus arbeitet, und seine Anwendung in einem Versuchsrotorsystem werden im Detail dargestellt. Der Dämpfer ist mit elektrorheologischem Fluid (ERF) gefüllt und kann durch ein elektrisches Feld gesteuert werden. Das Versuchsrotorsystem besteht neben dem Dämpfer aus einer elastischen Welle mit einer mittig zwischen zwei Kugellagern montierten Massenscheibe. Um den Dämpfer analytisch beschreiben zu können, werden drei phänomenologische Mate-rialmodelle für die ERF verwendet. Dies sind ein modifiziertes BINGHAM-Modell, ein auf dem BOUC-WEN-Modell basierendes Hysterese-Modell und ein Ansatz mit frequenzabhän-giger viskoser Dämpfung. Die Scherspannung des Fluids wird in Abhängigkeit vom angeleg-ten elektrischen Feld, der Schwingungsfrequenz und der Geschwindigkeit im Dämpfer be-rechnet. Messungen am Rotorprüfstand zeigen die Wirksamkeit des Dämpfers bei unterschiedlichen Anregungen. Die Ergebnisse werden für geradlinige harmonische Erregung und Unwuchter-regung gezeigt. Die erhaltenen Messdaten vom Rotorversuchsstand werden mit analyti-schen und numerischen Lösungen für die unterschiedlichen Material-Modelle verglichen. Es wird deutlich, dass sich auch mit einem einfachen Modell gute Ergebnisse erzielen lassen. Mit den am Versuchsrotorsystem erhaltenen Erkenntnissen ist es nun möglich, einen Dämp-fer für ein reales Rotorsystem auszulegen. In dieser Arbeit wird hierzu ein Waschautomat verwendet. Die konstruktive Lösung des auf das vorliegende System angepassten Dämpfers wird detailliert dargestellt. Vergleichsmessungen am Waschautomaten mit Seriendämpfer und mit ERF-Dämpfer bestätigen die ausgezeichnete Wirkung des neuen Dämpfers.

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ABS-208

Numerische Untersuchung von Stator- Wickelkopfschwi ngungen in Synchrongenera-toren

Schlegl, B. 1*, Stermecki, A. 2, Neumayer, F. 3, Marn, A. 1, Heitmeir, F. 1

1Technische Universität Graz, Institut für Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik, Graz, Österreich, 2Technische Universität Graz, Christian Doppler Laboratory for Multiphysical Simulation, Analysis and Design of Electrical Machines, Graz, Österreich, 3ANDRITZ HYDRO, R&D, Weiz, Österreich Generatoren zählen heute mit einem Leistungsbereich von bis zu 2000 MVA in thermischen Kraftwerken und über 800 MVA in Wasserkraftwerken zu den größten und teuersten elektri-schen Maschinen der Welt. Speziell Wasserkraftgeneratoren sind sehr teuer, da sie auf-grund der unterschiedlichen hydrologischen Bedingungen Sonderanfertigungen sind. Viel mehr als eine Steigerung der Leistung steht gegenwärtig eine Steigerung der Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit der Anlagen im Vordergrund. Im Vergleich zu anderen Komponenten des Generators, weist der Stator- Wickelkopf aufgrund seiner frei auskragenden Anbindung an das Blechpaket in allen Lastfällen die größten Amplituden auf. Der Wickelkopf wird durch ein rotierendes, elektromagnetisches Kraftfeld zu Schwingungen angeregt, welche zu einem unerwünschten Abrieb der Stabisolation und letztlich zu Teilentladungen führen können. Des Weiteren rufen diese Schwingungen erhöhte akustische Emissionen hervor. Die elektro-dynamischen Kräfte, welche an den Statorstäben wirken, steigen mit dem Quadrat des Stroms. Aus diesem Grunde können im Falle eines Stoßkurzschlusses Kräfte auftreten, wel-che bis zu 250 mal größer sind, als jene im Nennbetrieb. Im aktiven Bereich des Generators sind die Statorstäbe in den Stator- Nuten fixiert. Im Bereich des Wickelkopfes kragen die Stäbe jedoch frei aus den Nuten aus. Die elektro-dynamischen Kräfte können die Struktur des Wickelkopfes zu Schwingungen in der Eigenfrequenz anregen und somit Resonanz her-vorrufen. Dieses Paper präsentiert ein vollständig parametrisiertes Finite Elemente Tool zur Berechnung des dynamischen Verhaltens von Wickelköpfen. Zusätzlich zum mechanischen Finite Elemente Modell ist ein elektrisches Modell erforderlich, welches die rotierenden elek-trodynamischen Kräfte (sowohl harmonisch als auch transient) auf Basis des Biot- Savart- Gesetzes ermittelt. Eine korrekte Schnittstelle zwischen der 3D- Berechnung der elektrody-namischen Kräfte und dem Finite Elemente Modell, auf welches diese Kräfte aufgeprägt werden, ist zwingend erforderlich. Im Rahmen dieser Publikation wird die Entwicklung eines vollständig parametrisierten Finite Elemente Tools präsentiert, welches eine schnelle und flexible Berechnung sowohl der Eigenfrequenzen als auch der Antwort auf erzwungene Schwingungen ermöglicht. Die Ergebnisse der numerischen Untersuchung werden mit Mes-sergebnissen evaluiert. Die Übereinstimmung zwischen Messung und numerischer Rech-nung wird in dieser Publikation präsentiert.

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ABS-209

Analyzing the use of pins in safety bearings

Fonseca, C.A. 1, Weber, H.I.1*, Fleischer, P. 2, Santos, I. 2

1PUC-Rio, Maschienenbau, Rio de Janeiro, Brasilien, 2DTU, Maschienenbau, Copenhagen, Dänemark We propose in this work to develop a new project of safety bearings useful in emergencies situations, which protects itself at high vibrations by the use of softer materials to on the shaft. A numerical simulation is performed using Runge-Kutta methods to obtain a solution for the system. The simulation shows the motion of the rotor disk using an elastic model of contact interaction between rotor and pins. The test rig consists of a free vertical motor-axis-rotor and the other pins. Experimental data regarding position and angular velocity will be collected by a small acquisition device with a computer interface each 250 millisecond. The data will be then compared with the results from the numerical simulation for validation and observation of the variation of energy of the disk at the end of each contact. The main goal of this work is to design an automatic system with the capability to change the gap in the case of unbalanced emergencies, which avoids the rotor to collide with the inner part of the bearing, causing damage to it. The system consists of placing small pins inside the wall of the bearing so that, as the vibration becomes higher, the pins enter the inner structure. Therefore, the contacts with the rotor occur only with the pins, thereby preserving the rest of the elements of the bearing.

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ABS-210

Einfluss der masseerhaltenden Kavitation auf gleitg elagerte Rotoren unter instationä-rer Belastung

Nitzschke, S. 1*, Woschke, E. 1, Daniel, C. 1, Strackeljan, J. 1

1Uni-Magdeburg, Fakultät Maschinenbau/ Institut für Mechanik, Magdeburg, Deutschland Bei der Entwicklung rotordynamischer Systeme können auch transiente Effekte für die Aus-legung der Lagerung von Bedeutung sein. Im Fall gleitgelagerter Rotoren sind in der Ver-gangenheit für quasistatische Belastungen Programmsysteme mit hohem Detaillierungsgrad entwickelt worden. Das bezieht sich vor allem auf die Berücksichtigung von Turbulenzein-flüssen, thermohydrodynamischen Effekten, Kavitationsmodellen und Modellen für Mischrei-bungsbeschreibungen. Für dynamische Fragestellungen wurden, bedingt durch die Rechen-zeitanforderungen, weitgehend vereinfachte Algorithmen verwendet, die häufig auf Kennfel-dern, der Kurzlagertheorie oder der Lösung der Reynoldsgleichung unter Vernachlässigung der Masseerhaltung basierten. Eine Erhöhung der Modelltiefe für dynamische Untersuchun-gen ist bedingt durch die steigenden Anforderungen an die Simulationsgüte unumgänglich. Einen typischen Ausgangspunkt für rotordynamische Berechnungen stellen Mehrkörperpro-gramme dar. Die Einbindung der Routinen für die Beschreibung der Gleitlagerung erfolgt durch nutzergeschriebene Kraftroutinen. Dabei soll in diesem Beitrag die Lösung der Rey-noldsgleichung kontinuierlich während der Zeitintegration unter Berücksichtigung der Mas-seerhaltung sowie der Kavitation erfolgen. Hierzu findet der Elrod-Algorithmus Verwendung, welcher eine Unterteilung des Lösungsgebiets in Druck- und Kavitationsgebiet vornimmt. Im Kavitationsgebiet liegt die Spaltfüllung als Lösungsvariable vor. Bei Berücksichtigung tran-sienter Effekte muss die zeitliche Abhängigkeit der Spaltfüllung in die Simulation einbezogen werden. Um die Einflüsse des masseerhaltenden Kavitationsalgorithmus sowie speziell der transien-ten Veränderung der Spaltfüllung zu untersuchen, wird ein Modell mit zeitabhängiger Belas-tung unter Verwendung verschiedener Varianten zur Abbildung der Kavitation in den Gleitla-gern aufgebaut. Dabei soll der Einfluss der Modellierung auf die resultierenden Verlage-rungsbahnen der Welle herausgestellt werden. Ziel ist es, ein besseres Verständnis der Rückwirkung auf die Rotordynamik, insbesondere auf Fragestellungen zur Stabilität, zu er-halten.

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ABS-211

Identifikation des Einfluss konstruktiver Lagerpara meter eines in Schwimmbuchsen gelagerten Rotorsystems

Daniel, C. 1*, Nitzschke, S. 1, Woschke, E. 1, Strackeljan, J. 1

1Uni-Magdeburg, Fakultät Maschinenbau/ Institut für Mechanik, Magdeburg, Deutschland Gleitgelagerte Rotorsysteme weisen hinsichtlich ihres Systemverhaltens eine sehr nichtline-are Abhängigkeit zu den Eingangsgrößen auf. Die konstruktive Auslegung eines solchen Systems ist daher selten mit einer analytischen Methode durchführbar. Die numerische Si-mulation im Zeitbereich liefert für definierte Anfangsbedingungen und einen definierten Satz an Systemparametern eine Lösung. Der Einfluss der Systemgrößen auf die Lösung kann bei dieser Methode kaum abgeschätzt werden. Weiterhin ist der Parameterraum der konstrukti-ven Parameter der Gleitlager hinreichend groß. Im Hinblick auf leicht belastete und schnell drehende Gleitlager, wie sie in einem Abgastur-bolader vorkommen, soll ein Rotorsystem mit Schwimmbuchsenlagerung untersucht wer-den. Die Nichtlinearität wird hier erweitert durch die Drehzahl der Schwimmbuchse, welche sich durch die Reibmomente des inneren und äußeren Gleitlagers einstellt. Die resultieren-den Reibmomente sind auch von der Druckverteilung im Ölfilm abhängig. Daher hat dieses System hinsichtlich der Eingangsgrößen einen sehr nichtlinearen Charakter. Durch die ge-ringe statische Vorlast neigt das System neben den drehzahlsynchronen Schwingungen zu subharmonischen Schwingungen, welche auch als Oil-Whirl bezeichnet werden. Eine erste Zielfunktion zur Bewertung des Systems soll daher das Verhältnis der subharmonischen Schwingungen zu den drehzahlsynchronen sein. Eine weitere wichtige Zielgröße ist die Dämpfung des Systems. Darauf aufbauend sollen anhand der numerischen Simulation mittels eines nichtlinearen Mehrkörper-modells die dominanten Systemparameter bestimmt werden. Dabei muss auf eine vertretbare Ge-samtrechenzeit geachtet werden, da die einzelne Auswertung der Ziel-funktion mit sehr großem re-chenaufwand verbunden ist.

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ABS-212

Berücksichtigung einer elastischen Lagerwand bei de r Modellierung und Analyse von Gleitlagern

Baum, C. 1*, Boyaci, A. 1, Seemann, W. 1

1KIT - Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Technische Mechanik, Karlsruhe, Deutschland In rotierenden Maschinen werden häufig Lager mit Fluidschmierung eingesetzt. Wesentliche Merkmale dieser Lagerart sind geringe Reibungsverluste bei guten Tragfähigkeiten und niedrigen Kosten. Allerdings zeigen die auf die Welle wirkenden Lagerkräfte im Allgemeinen nichtlineares Verhalten und beeinflussen damit die Schwingungsanregung und Stabilität des Rotors. Zur Ermittlung der dynamischen Lagerkräfte wird üblicherweise das Fluid zwischen zwei konformen Starrkörpern mittels der Reynoldsgleichung modelliert und aus numerischen - oder vereinfachten analytischen Lösungen die Einflüsse auf die Rotorschwingungen, ins-besondere an den Lagerstellen ermittelt. Die Annahme von starren Berandungen ist jedoch nicht immer erfüllt. Beispielsweise werden bei Schiffsschrauben wassergeschmierte Radial-gleitlager mit gummierter Lagerwand eingesetzt. Dieser Fall lässt sich als EHD (Elastohyd-rodynamischer)-Kontakt klassifizieren, innerhalb dem die Wechselwirkung zwischen Fluid und elastischer Struktur der Lagerschale die dynamischen Lagerkräfte und damit die Schwingungen des Rotors beeinflusst. Modelliert wird das Lager über einen Spalt veränder-licher Höhe, der von einem inkompressiblen Fluid durchströmt wird. Das Fluid wird auf der einen Seite durch den Wellenzapfen begrenzt, der die Position und Geschwindigkeit der starren Randschicht vorgibt. Die zweite Begrenzung des Fluids erfolgt durch die elastische Lagerwand, die sich in Abhängigkeit des Fluiddrucks verformen kann. Um den Einfluss von Gleitlagern mit elastischer Lagerwand auf das Schwingungsverhalten des Rotors zu ermit-teln, wird das transiente Verhalten von Fluid und Lagerschale in Abhängigkeit der Lage und Position des Wellenzapfens analysiert und daraus auf die dynamischen Lagerkräfte ge-schlossen.

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ABS-213

Controller design and optimization strategy for act ive magnetic bearing systems

Wei, C.1*, Gausmann, R. 2, Söffker, D. 1

1Universität Duisburg-Essen, Steuerung, Regelung und Systemdynamik, Duisburg, Deutschland, 2Siemens AG, Energy Sector, Oil & Gas Division, Duisburg, Deutschland Optimization plays a crucial role in various designs of technical systems, e.g. a controller design need to be optimized/improved in order to fulfill various complex criteria in time and frequency domain and achieve a good performance. Complexity of technical systems and conflicts of different objectives challenge optimization algorithms. Different optimization algo-rithms are developed during last decades. They can roughly be divided into two basic types: deterministic and probabilistic algorithms. If the optimization problem can be well formulated in an analytical form, the solution of the optimization will be the best one. However several optimization problems can not or hardly be formulated in an analytical form, i.e. the relation between the "optimal" solution and search space is not clear. In this case probabilistic algo-rithms, e.g. evolutionary algorithms [1] and simulated annealing, may be useful. However those probabilistic algorithms do not guarantee a global optimal solution, even not a local optimal solution. How to apply those probabilistic algorithms to give a good solution be-comes a central task for the optimization. The contribution focuses on the controller design and its optimization for application related to active magnetic bearing supported flexible rotor systems. The difficulties of optimization for this class of systems are introduced. A new hierarchical and adaptive optimization strate-gy is suggested, suitable for the optimization of systems described in time and frequency domain. In this strategy, sensitivity analysis is introduced, which determines the degree of the influence on the parameters of object function from different controller parameters. Thus based on the result of the sensitivity analysis a parameter reduction can be realized, redu-cing the complexity of this type of optimization problems as a consequence. As an example for an optimization problem a controller design for active magnetic bearing systems [2] is considered. The optimization taking advantage of the suggested strategy is shown in detail. The results show the efficiency of the optimization algorithm. The approach can easily be adapted to any kind of rotordynamic tasks (like bearing/damper coefficients optimization). References [1] K. Deb, "Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms", John Wiley & Sons Ltd, 2008 [2] G. Schweitzer, E.H. Maslen et al., "Magnetic Bearings: Theory, Design and Application to Rotating Machinery", Springer-Verlag, 2009

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SIRM 2013 Berlin

ABS-214

Analyse der hydrodynamischen Gleitlagerung von Abga sturboladern

Strohschein, D. 1*, Koch, A. 1, Klaus, M. 1, Tuzcu, S. 1

1Continental Automotive GmbH, Product Line Turbocharger, Regensburg, Deutschland Unter der Herausforderung den CO2-Ausstoß zu reduzieren werden moderne Ottomotoren im Automobilbau heute unter dem Konzept des Downsizings entwickelt. Hierbei tragen Ab-gasturbolader in Verbindung mit Benzindirekteinspritzung dazu bei, moderne Verbren-nungsmotoren leistungsstark und gleichzeitig effizient zu betreiben. Der von der Firma Con-tinental entwickelte Abgasturbolader wurde für kleine Ottomotoren ausgelegt, wodurch sich die Hauptbelastungen des Turboladers aus hohen Abgastemperaturen von bis zu 1050°C und Turboladerdrehzahlen von bis zu 250.000 rpm ergeben. Um den Turbolader bei diesen extremen Betriebsbedingungen stabil betreiben zu können, haben sich hydrodynamische Schwimmbuchsenlager etabliert, die aus zwei in Reihe geschaltete hydrodynamische Gleit-lager bestehen. Um die nichtlinearen Eigenschaften der hydrodynamischen Schwimmbuchsenlager nume-risch zu erfassen, gibt es eine Reihe von Berechnungsmethoden, die sich in die Kennfeldlö-ser, die analytischen Näherungslösungen wie der Kurzlagertheorie und in die direkte Lösung der Schmierfilmgleichung wie der FE- bzw. FD-Methode einteilen lassen. Die Kennfeldlö-sung ist besonders Rechenzeiteffizient, jedoch direkt von der Güte der hinterlegten Kennfel-der abhängig. Bei der direkten Lösung werden die Schmierfilme in Gitterstrukturen aufgeteilt und zu jedem Zeitschritt gelöst. Diese relativ genaue Methode ist sehr rechenzeitintensiv und erschwert daher den praktischen Einsatz. Als Alternative zu den beiden genannten Lö-sungen wird in dem vorliegenden Paper die analytische Näherungslösung beschrieben. Als analytische Näherungeslösung wird das Modell nach Butenschön verwendet. Zur Mo-dellverifikation wird zunächst ein schwimmbuchsengelagerter Laval-Rotor simuliert und mit Literarturergebnissen verglichen. Hierbei werden besonders die nichtlinearen Effekte der Gleitlager betrachtet, die selbsterregte Schwingungen, Öl whirl/whip Phänomene sowie sub-harmonische Schwingungen und Sprungphänomene zeigen. In einem nächsten Schritt wird das Butenschön-Modell verwendet, um die rotordynamischen Eigenschaften eines Abgasturboladers zu berechnen. Des Weiteren werden Modellparame-ter diskutiert, die einen signifikanten Einfluss auf die berechneten Ergebnisse und den nicht-linearen Eigenschaften der Lager haben. Ein Vergleich zwischen gemessenen und berech-neten Hochläufen des Turboladers, bei denen jeweils die Wellenbahnen an der Verdichter-seite betrachtet werden, bildet den Abschluss des Papers.

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ABS-216

Modeling of vibration phenomena in paper calenders

Eckstein, M. 1*, Spelsberg-Korspeter, G. 1, Hagedorn, P. 1

1TU Darmstadt, SzM - Dynamics and Vibrations Group, Darmstadt, Deutschland The manufacturing process of paper consists of several steps. One of the last machines in the production line of paper machinery is the paper calender, which is used for refining the surface quality of the paper. The paper is compressed between two rollers yielding homoge-nization of the density and the smoothening of the paper surface. The increasing demand for higher production speeds increases the challenge of solving the vibration problems in paper machinery. Vibration phenomena can occur in calenders on different time scales: Sudden instabilities can arise in very short periods of time and may enforce the stopping of the ma-chine. In contrast to sudden instabilities, the other vibration phenomena such as barring arise on a longer time scale. Barring is a wear process and causes corrugation of the rollers. The vibrations of the paper calender and the sound emissions of the machine increase. The corrugation of the roller surface is transmitted to the produced paper, which in turn de-creases the quality of the final product. For this reason, the roller surfaces may have to be grinded or replaced. Both vibration phenomena are not sufficiently understood and are there-fore difficult to avoid. The goal of this paper is to identify possible excitation mechanisms for the unwanted vibra-tions in order to identify constructional potential to solve the problem.

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ABS-217

Updating of Rotordynamic Models using On-site Test Data

Hiss, F. 1*, Zimmer, G. 1

1Siemens Energy, Mülheim, Deutschland Proper representation of the structure and the parameters in rotor dynamic models is vital for predicting the vibration behaviour accurately. Thus model updating techniques become a vital part in the design and commissioning of today's high-performance turbo-machinery. The paper describes how on-site measurements of the relationship between the exciting force of a shaker device and the responses at various locations of the turbine-generator were conducted during an outage of a large turbine-generator set. The measured frequency response curves are approximated using pole-residue representations. From these state-space models and transfer function models of the tested part of the turbine are derived. They form one part of the rotordynamic model of the turbine-generator-system. The other part is derived from finite-element modeling. On-site measurements were conducted for two distinct assembly configurations of the tur-bine with different complexity. The suitability for predicting the vibration behaviour with the models derived from the test data are compared against each other as well as against vibration plots obtained during run-up and run-down of the turbine-generator.

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ABS-218

Zum Einfluss einer veränderlichen Exzentrizität auf die Schwingungen beim Wickel-prozess

Holl, H.J. 1*, Hammelmüller, F. 2

1Johannes Kepler Universität, Linz, Österreich, 2Linz Center of Mechatronics GmbH, Linz, Österreich Während dem kontinuierlich ablaufenden Fertigungsprozess ist es häufig erforderlich, Bän-der, Fäden oder Seile aufzuwickeln. Die Forderung nach einer größeren Produktionsleistung erfordert eine genaue Modellierung und Berechnung der bei verschiedenen Betriebszustän-den auftretenden Schwingungen. Eine Simulation des Wickelvorganges erlaubt es, den Pro-zessablauf besser zu verstehen und noch effizienter gestalten zu können da die auftreten-den Schwingungen dieses Systems eines Rotors mit zeitlich veränderlichen Parametern den Produktionsvorgang wesentlich stören können. Das mechanische Modell dieses Wickelvor-ganges stellt ein komplexes dynamisches System mit nichtlinearen Steifigkeiten, mit variab-ler Masse und Systemparametern dar. Beim Wickeln von Bändern, Seilen und Fäden verän-dert sich der äußere Radius, die Exzentrizität und die Steifigkeit der Wickeleinheit. Es wird ein mechanisches Modell für die rotierende Trommel in Form einer elastisch gela-gerten Rotorscheibe mit einem auflaufenden Material beschrieben. Bei der Aufstellung der Bewegungsgleichungen muss besonders auf den Einfluss der Massenänderung des Sys-tems Rücksicht genommen werden. Es ist notwendig die erweiterten Lagrange'schen Glei-chungen für das System mit veränderlicher Masse unter Zugrundelegung eines Kontrollvo-lumens zu verwenden. Die Berechnung der Lösung erfolgt durch Zeitintegration der nicht-linearen Bewegungsgleichungen und liefert die auftretenden Schwingungen und die sich einstellende Zugkraft bei verschiedenen Betriebszuständen. Die Berechnung ist dadurch charakterisiert, dass besonders lange Berechnungszeiten und damit sehr viele Zeitschritte auftreten, da entsprechend lange Bänder bzw. Seile gewickelt werden. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Annahmen für die Veränderung der Exzentrizität zufolge des gewickelten Materials zugrunde gelegt und die Auswirkungen auf die auftretenden Schwin-gungen beim Wickeln untersucht, wobei auch Maßnahmen zur Reduktion der Schwingungs-amplituden diskutiert werden.

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ABS-219

Effiziente Simulation der Arbeitswalze mit Berücksi chtigung lokaler Effekte

Sherif, K. 1*, Witteveen, W. 2, Holl, H.J. 3, Irschik, H. 3, Mayrhofer, K. 4

1Linz Center of Mechatronics GmbH, Linz, Österreich, 2Fachhochschule OÖ Wels, Wels, Österreich, 3Johannes Kepler Universität, Linz, Österreich, 4Siemens VAI Metals Technologies GmbH, Linz, Österreich Die Berechnung des dynamischen Verhaltens der rotierenden Arbeitswalze ist aufgrund des Kontaktes mit dem Walzgut und der Stützwalze sehr zeitaufwändig, was auf die notwendige feine Diskretisierung und auf die Beschreibung des Kontaktes zurückzuführen ist. Im vorlie-genden Beitrag wird eine modale Reduktionsmethode verwendet die eine Berechnung der lokalen Effekte ermöglicht und zugleich zu einer großen Reduktion der Anzahl der Freiheits-grade führt. Für die berechnete Arbeitswalze werden die zustandsabhängigen Kontaktkräfte durch zeitabhängige Kräfte ersetzt, was keine wesentliche Einschränkung darstellt. Zur Re-duktion von Freiheitsgraden wird bei der verwendeten Reduktionsmethode eine Superposi-tion von globalen Ansatzvektoren bzw. Eigenvektoren und zusätzlichen speziellen statischen Verschiebungsvektoren zufolge von Einheitslastfällen zur Approximation der elastischen Deformation der Struktur herangezogen. Ein derartiges Vorgehen ist üblicherweise für Kon-taktprobleme von rotierenden Körpern mit lokalen Kontaktbereichen ungeeignet da jeder einzelne Freiheitsgrad des Kontaktgebietes als Interface-Freiheitsgrad betrachtet werden müsste und auf ihn aufgrund der Drehbewegung externe Kontaktkräfte wirken. Die weitere Vereinfachung der entstandenen Bewegungsgleichung erfolgt durch eine passende Kon-densation bei der neu berechnete und orthonormierte Moden verwendet werden. Während die niederfrequenten Moden vollständig in der Bewegungsgleichung verbleiben, erfolgt hin-sichtlich der hochfrequenten Moden nur eine Berücksichtigung der statischen Anteile in der Berechnung. Durch diese Vorgehensweise wird der Rechenaufwand stark reduziert. Anhand des numerischen Beispiels einer Arbeitswalze wird die Effizienz der vorgestellten Methode veranschaulicht.

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ABS-220

Aktive Schwingungsisolation mit Piezos bei unwuchte rregten Rotoren

Nimmig, H. 1*, Liebich, R. 1

1Technische Universität Berlin, FG Konstruktion und Produktzuverlässigkeit, Deutschland Werden Rotoren durch Unwuchten zu Schwingungen angeregt, hat dies durch die Übertra-gung der Schwingungen auf angrenzende Bauteile auch Auswirkungen auf Lager und Ge-häusestrukturen. Insbesondere in Flugzeugtriebwerken vorkommende filigrane Gehäu-sestrukturen können als Übertragungsmedium dienen und die Schwingungen bis in den Flugzeugrumpf weiterleiten, wo sie als unangenehm empfunden werden. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der aktiven Schwingungsisolation der Aufhän-gung einer sternförmigen Gehäusestruktur, auf dessen Streben piezoelektrische Keramik-plättchen befestigt sind. Mithilfe einer Echtzeitregelung werden die Piezos derart elektrisch angesteuert, dass die aus einem unwuchtigen Rotor herrührenden Schwingungen in der Aufhängung reduziert werden. Für die Untersuchungen wurde zunächst ein parametrisches Modell des Systems in Ansys erstellt, um das Verhalten von Rotor und Gehäuse einschließlich der Piezos zu simulieren. Anhand dieses Modells konnte anschließend das System in Matlab/Simulink in die Zu-standsraumdarstellung überführt werden. Die anschließende Reglersynthese wurde mit ver-schiedenen Reglerstrategien durchgeführt. Insbesondere die optimale und robuste Rege-lung wurden dabei untersucht. Eine weitere untersuchte Variation stellte die Störgrö-ßenkompensation dar. Ein dem Simulationsmodell entsprechender Prüfstand wurde aufgebaut. Daran wurden zu-nächst ausführliche Untersuchungen zum mechanischen Verhalten der Streben des Gehäu-ses durchgeführt, die auch der Auslegung und Vorhersage des Verhaltens der Piezoaktoren dienten. Anschließend wurde der verwendete Drei-Scheiben-Rotor ausgewuchtet, um später eine variable, definierte Unwucht anbringen zu können und somit die Performance der Pie-zoplättchen und des implementierten Reglers untersuchen zu können. Die in der Simulation ermittelten Regler werden hierbei mit Labview integriert.

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ABS-221

Nonlinear Rotordynamics of Automotive Turbochargers using Rotating-Floating-Ring Bearings at High Rotor Speeds

Nguyen-Schäfer, H. 1* 1Bosch Mahle Turbo Systems GmbH, ETB, Stuttgart, Deutschland The paper deals with rotordynamics of automotive turbochargers working at very high rotor speeds to about 300,000 rpm and above. Due to nonlinearity of the rotating floating ring bearings, the rotordynamics behavior of the turbocharger becomes nonlinear. It induces the asynchronous rotor responses, such as the inner and outer oil whirls besides the synchro-nous rotor response because of the rotor unbalance. The nonlinear rotor responses of an automotive turbocharger using two separate rotating floating ring bearings at the run-up sim-ulation to nearly 230,000 rpm have been carried out. In the rotordynamics computation, the nonlinear bearing forces, ring speed ratio of the bearing ring, damping effect of the seal rings, gyroscopic effects of the compressor and turbine wheels are taken into account. To compute the nonlinear bearing forces, cavitating two-phase flow of the oil films in the bearing clearances is resulted from the impedance method given by solving the Reynolds lubrication equation. The vibration modes of the flexible rotor and rotor orbits at various positions of the rotor are displayed in the 3-D displacement and phase diagram, respectively. The computa-tional results are displayed and analyzed in the Waterfall diagram, in which the frequency spectra of the synchronous unbalance rotor response and subsynchronous rotor responses of the inner and outer oil whirls are shown and compared with the measurements. Eventual-ly, some uncertainties of the boundary conditions between the computa-tion and measure-ment are also discussed. The combination between computational rotordynamics and measurement results give a deeply understanding of the rotor responses for further de-velopments of rotordynamics and bearing system of the automotive turbochargers.

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ABS-222

Practical Controller Design for Rotors on Magnetic Bearings by Means of an Efficient Simulation Tool

Schmied, J. 1*, Kosenkov, A. 1

1DELTA JS, Zürich, Schweiz In the last years magnetic bearings again observe an increasing interest in the gas com-pression industry. The main driver for this development are hermitically sealed compressor designs, which require bearings without lubrication. However, magnetic bearings also have important restrictions. Their static load capacity corresponds to only about one tenth of the capacity of oil bearings. The dynamic capacity is further limited due to the power limits of the amplifiers. The engineering of rotors on magnetic bearings therefore requires considerable effort. This paper describes in detail by means of a realistic example and an efficient simulation tool the whole procedure of the magnetic bearing controller design starting with the assessment of the rotor regarding its suitability. The controller design has to consider the rotor properties and the bearing hardware characteristics. The resulting controller has to meet objectives. Important objectives are the damping of the rotor in its operating speed range, stability and robustness of the system, as well as bearing response forces to expected loads. For some objectives standards (API, ISO) exist. The analyses to assess the rotor suitability include natural modes and Campbell diagrams of the free rotor and the rotor supported on substitute bearings with varying stiffness and dam-ping taking into account the non-collocation of sensors and actuators. The observability and controllability of the natural modes of the rotor and the hardware char-acteristics including digitisation effects (zoh-behaviour, delay due to processor analysis time) determine the strategy of the controller design process. The controller consists of a combina-tion of filters with stable poles. In the frequency range of the rotor speed they have to over-come the phase loss caused by the hardware and digitisation effects. At the same time the gain should remain below certain limits to prevent high sensitivity and saturation of the power amplifiers. Magnetic bearings allow implementing a special synchronous controller, which facilitates the control design. The controller design process is supported by automatic optimisation of the parameters of the filters. Optimality is defined by quality functions, which should in a best possible way consider the design objectives. Experiences regarding the selection of parameters and quali-ty functions are discussed in the paper.

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ABS-224

Analysis and robust design of friction joints for v ibration reduction in bladed disks

Krack, M. 1*, Panning-von Scheidt, L. 1, Wallaschek, J. 1, Siewert, C. 2, Hartung, A. 3

1Leibniz Universität Hannover, Institut für Dynamik und Schwingungen, Hannover, Deutschland, 2Siemens AG - Energy Sector, Mülheim an der Ruhr, Deutschland, 3MTU Aero Engines GmbH, München, Deutschland During operation, rotating bladed disks are subject to a large load collective. Vibration reduc-tion is often a major design focus in order to increase the durability of the blading. In this context, friction damping represents a well-established technology and is achieved by intro-ducing contact interfaces in terms of e. g. underplatform dampers or shroud coupling. The design of these friction interfaces is often hampered by uncertainties inherent in system pa-rameters such as the friction coefficient and the level of excitation. This paper addresses the steady-state vibrations of a cyclically symmetric bladed disk sub-ject to a traveling-wave type excitation and nonlinear contact interfaces using the Multi-harmonic Balance Method [1]. Unilateral normal contact and tangential friction constraints are imposed to consider stick, slip and separation behavior. In addition to reference [1], resonances are directly computed with respect to a design variable such as the normal pre-load in the friction joint, without laborious repeated parameter variations. The stochastic character of the parameters is explicitly taken into account in order to find a design that is robust under uncertainties. A new objective function for a robust design of friction interfaces in bladed disks is formulated and discussed in detail. [1] Siewert, C., Panning, L., and Wallaschek, J., 2009. Nonlinear multiharmonic vibrations of coupled turbine bladings. Paper-ID 19, Proc. of SIRM 2009 - 8th International Conference on Vibrations in Rotating Machines, Vienna, Austria, 23 - 25 February.

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ABS-226

Bearing with magnetic fluid and hydrophobic surface of the lining

Malenovsky, E. 1*, Pochyly, F. 1

1Brno University of Technology, Faculty of mechanical engineering, Brno, Tschechische Republik This contribution is focuses on the setting of the stiffness and damping matrix of the long and short cylindrical bearings. Additional effects of the magneto-electrically conductive fluids are determined on the magnetic induction dependence. The new boundary conditions are used, which express the effect of the adhesion forces between the liquid and the solid surface. The boundary condition allows the definition of the transition from a hydrophobic surface to the hydrophilic one. In our case, magneto-rheology liquid is assumed for the analysis. The main equations are written for the hydrodynamics and magnetic field as well as. For the liquid, the linear Navier and continuity eq. is assumed. Similar eqs. can be written for magnetic induction in the includingmagnetic induction, con-ductivity and magnetic permeability. Matlab programme code was chosen for numerical analysis for pressure and velocity fields, forces impact the shaft, static equilibrium position, including added damping and stiffness matrices.

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ABS-227

Impedance Control of Rotating Machinery

Priesner, R. 1*, Jakubek, S. 1

1Technische Universität Wien, Insitut für Mechanik & Mechatronik, Wien, Österreich In this paper an impedance control scheme for rotating machinery is presented. It is based on model predictive control and allows for realistic testing of rotating machinery such com-bustion engines on rotatory test beds through hardware in the loop simulation. A so-called impedance model emulates real world operating conditions and delivers current and future loads to be imposed on the unit under test. The usage of model predictive control increases control bandwidth by anticipating future reference trajectories and allows for explicit con-sideration of constraints. Simulation results as well as experimental results are presented for a laboratory setup and illustrate the efficiency of the developed control scheme. Key contributions The control objective for elastic drive systems usually is to damp oscillations that have a negative impact on performance. On test beds, however, the objective is twofold: Firstly test bed oscillations which would not occur under normal operating conditions of the unit under test have to be reduced. Secondly, oscillations arising under normal operating conditions have to be induced. a) Control algorithm For the control algorithm model predictive control (MPC) is chosen. By using MPC the con-trol bandwith is increased trough anticipating future reference trajectories and by explicitly considering constraints. Because it is infeasible to solve the quadratic programing problem associated with constrained MPC in realtime, a numerically efficient algorithm approximating the optimal solution is proposed. b) Control structure Two possible control structure namely "cascaded impedance control" and "integrated im-pedance control" are presented. In cascaded impedance control an outer loop supplying a load reference is added to an existing torque controller. The controller is, however, unaware of the direct coupling between plant output and control reference. In integraded impedance control the reference generation is integrated into the controller design model. Instead of tracking an "external" reference the controller in this case is used to regulate the output, given by the difference between plant and impedance model, to zero. This version also offers the advantages of simple stability investigations using state-of-the-art methods.

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ABS-228

Simulation des Rotor-Stator-Kontaktes im Wälzlager und seiner Implikationen auf das Rotorverhalten

Hoffmann, R. 1*, Kalinowski, P. 1, Liebich, R. 1

1Technische Universität Berlin, Fachgebiet Konstruktion und Produktzuverlässigkeit, Berlin, Deutschland Eine nicht sachgemäße Auslegung der Wälzlagerung bzw. Nicht-Einhaltung der Einbautole-ranzen können zu unerwünschten Effekten führen, die die Laufruhe des Rotors stark beein-trächtigen. Insbesondere ein zu großes Spiel im Wälzlager sowie an seinen Schnittstellen zum Rotor und zum Gehäuse macht sich im Betrieb bemerkbar, indem es zu exzessiven Vibrationen kommt, deren Ursprung in dem Rotor-Stator-Kontakt liegt. Da ein erhöhtes Schwingungslevel negative Auswirkungen auf die Lebensdauer der Rotorkomponenten hat, ist es von großer Wichtigkeit, die Ursachen der unerwünschten Schwingungen zuverlässig zu diagnostizieren und dann passende Gegenmaßen einzuleiten. Ziel dieses Beitrages ist Untersuchung des Rotor-Stator-Kontaktes im spielbehafteten Wälz-lager sowie seiner Auswirkungen auf das Rotorverhalten. Dafür werden numerische Simula-tionen durchgeführt, die das von Kalinowski und van Bargen entwickelte Simulationspro-gramm zur transienten Analyse von Mehrscheibenrotoren verwenden. Das in [1] präsentierte Modell des Wälzlagers wird folglich durch ein Kontaktmodell basierend auf der Hertz'schen-Pressung erweitert und erprobt. Die erhaltenen Simulationsergebnisse sind anschließend zwecks Validierung, den an einem Rotorprüfstand gewonnenen Messwerten gegenüber zu stellen. Nach der Validierung des numerischen Modells werden Studien durchgeführt, die den Ein-fluss einer axialen Wälzlagervorspannung im Hinblick auf das Schwingungsverhalten unter-suchen. Eigene Veröffentlichungen zu dem Thema: [1] KALINOWSKI, P., VAN BARGEN, O., LIEBICH, R., Simulation und Messung von Lager-kräften infolge einer schlagartig auftretenden Unwucht, Schwingungen in rotierenden Ma-schinen (SIRM), 9, Paper ID-22, Darmstadt, 21.-23. Feb., 2011

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ABS-229

Modellbasiertes Monitoring von Schlag und Unwucht a m Rotor

Roßner, M. 1*, Heckmann, B. 1, Thümmel, T. 1, Ulbrich, H. 1

1Technische Universität München, Lehrstuhl für Angewandte Mechanik, Garching, Deutschland Zur Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit besitzen viele Rotorsysteme ein Überwa-chungssystem. Ein wichtiger Entwicklungstrend ist dabei der Übergang zu modellbasierten Systemen. Diese Systeme ergänzen die Signalüberwachung um eine Simulation des Scha-dens, was genauere Aussagen über das Ausmaß des Schadens erlaubt. Wie in der letzten SIRM vorgestellt, arbeiten die Autoren an einem autonomen Monitoring-System. Bei Abwei-chung vom Normzustand soll dieses System selbstständig die Signale analysieren, aus ei-ner Schadensbibliothek die richtige Art des Fehlers heraussuchen und anschließend den Schaden mittels Simulation quantifizieren. Im Speziellen wird in dieser Veröffentlichung das Monitoring von Schlag und Unwucht be-trachtet. Das Kennzeichen einer schlagbehafteten Welle ist, dass diese auch ohne angrei-fende äußere Kräfte eine Biegung aufweist. Typische Ursachen sind ungleichmäßige Er-wärmung (thermische Maschinen) oder plastische Biegung durch fehlerhafte Fertigung und Transport (v.a. bei langen, dünnen Rotoren). Bei den Experimenten am Rotorprüfstand des Lehrstuhls für Angewandte Mechanik liegt plastische Biegung vor, die sich gut als Kreisbo-gen beschreiben lässt. Sowohl Schlag als auch Unwucht lassen sich als wellenfeste Kräfte interpretieren. In der Signalüberwachung bewirken diese einen Wellenorbit über dem Normbereich. Eine Analyse der ersten Erregerordnung erlaubt es, den Schadenstyp "Unwucht und/oder Schlag" eindeu-tig zu klassifizieren. Da beide Defekte als wellenfeste Kraft wirken, erfordert die Trennung beider Effekte eine Messung bei mindestens zwei Drehzahlen und ein Modell des Rotors. Im modellbasierten Teil werden die Parameter Betrag und Phase von Schlag und Unwucht bestimmt. Als Indikatorgrößen stehen Betrag und Phase der 1. EO des gemessenen Wel-lenorbits bei zwei Drehzahlen zur Verfügung. Im ersten Identifizierungsschritt wird ein ver-einfachtes Modell basierend auf der Theorie des Lavalläufers verwendet. Dieses Modell be-nötigt im unterkritischen Betrieb als Modellparameter lediglich die erste Eigenfrequenz, die zugehörige Schwingform und die Gesamtmasse des Rotors. Durch Lösung eines linearen Gleichungssystems lassen sich die Schäden innerhalb kurzer Zeit mit brauchbarer Genauig-keit abschätzen. Im nächsten Schritt wird eine Optimierung aktiviert. Hierzu wird ein voll-ständiges Rotormodell basierend auf dem Ritz-Ansatz verwendet, um schließlich Messung und Simulation abzugleichen und damit eine genaue Parametrisierung des Schadens anzu-geben.

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ABS-233

Aktive Schwingungsminderung an einem gyroskopiebeha fteten Rotorsystem mittels des FxLMS-Algorithmus

Schittenhelm, R.S. 1*, Bevern, S. 1, Riemann, B. 1, Rinderknecht, S. 1

1TU Darmstadt, IMS, Darmstadt, Deutschland Der Filtered-x-Least-Mean-Squares (FxLMS) Algorithmus eignet sich dafür, Störgrößenauf-schaltungen zu realisieren. Die Parameter des Filters dieser Störgrößenaufschaltung werden adaptiv mittels des FxLMS-Algorithmus an die aktuellen Störungen und ggf. auch an das aktuelle Verhalten der zu regelnden Primärstrecke von den Störungen zu den Sensoren an-gepasst. Ziel der Adaption ist es, die Summe der Quadrate der gemessenen Sensorsignale zu minimieren. Der Algorithmus eignet sich insbesondere für die Unterdrückung periodischer Störungen, die aus einer Grundharmonischen und einer geringen Zahl höherer Harmoni-scher bestehen. Er ist somit prädestiniert für rotordynamische Anwendungen. Die Störgrößenaufschaltung unter Verwendung des FxLMS-Algorithmus wird in diesem Arti-kel auf einen Rotorprüfstand angewandt. Der Rotor besitzt zwei Scheiben, deren Verschie-bungen messtechnisch erfasst werden. Das Schwingungsverhalten kann durch zwei im La-ger zwischen den beiden Scheiben integrierte piezoelektrische Stapelaktoren in Echtzeit beeinflusst werden. Trotz der Tatsache, dass es sich beim angewandten Algorithmus um ein adaptives Verfahren handelt, benötigt dieser, genau wie modellbasierte Regelungen, ein Modell der Sekundärstrecke von den Aktoren zu den Sensoren. Im Falle des betrachteten Prüfstandes ist die Sekundärstrecke aufgrund gyroskopischer Effekte in nicht vernachlässig-barem Maße abhängig von der aktuellen Drehzahl des Rotors. Dies stellt im Zusammen-hang mit regelungstechnischen Aufgaben eine Herausforderung dar. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, dass es trotz der Drehzahlabhängigkeit des Systems möglich ist, mittels einer Störgrößenaufschaltung unter Verwendung des FxLMS-Algorithmus beachtliche Schwingungsreduktionen zu erreichen. Hierbei wird nicht der aus der Literatur bekannte Ansatz einer Online-Sekundärstreckenidentifikation angewandt, da sich diese in Simulationen als nicht praktikabel erwiesen hat. Vielmehr wird die Robustheit des Algorith-mus gegenüber Fehlern im Sekundärstreckenmodell ausgenutzt. Auf Basis von Simulatio-nen wird zwischen verschiedenen, zu bestimmten Drehzahlen gehörigen Modellen umge-schaltet, um so der Gyroskopie in geeignetem Maße Rechnung zu tragen. Das für die Stör-größenaufschaltung notwendige, mit der Störung korrelierende Referenzsignal wird mittels der Messgrößen Drehzahl und Drehwinkel synthetisiert. Abschließend wird der Regelungserfolg des Systems aufgezeigt und Potentiale sowie Gren-zen des Verfahrens diskutiert.

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ABS-235

Complex Substructures And Their Impact On Rotordyna mics

Krüger, T. 1*, Liberatore, S. 1, Knopf, E. 1

1ALSTOM (Switzerland) Ltd, Rotordynamics, Baden, Schweiz In rotordynamic models, usually substructures are represented by lumped mass systems (single-degree-of-freedom, SDOF). This representation is easy to implement using standard rotordynamic tools. However, in reality the dynamic behavior of the substructure (e.g. pedes-tals, casings, foundations) can be much more complex. Only a multi-degree-of-freedom (MDOF) representation provides modelling close to reality. Usually the substructure consists of several components which are designed, assessed and modelled by the individual de-partments and/or disciplines. For many applications the dynamic behavior of the substruc-ture significantly influences the rotordynamic characteristics of the shaft train and therefore needs to be included in the assessment. Numerous theoretical approaches exist for con-sidering the complex behavior of the substructure, all coming along with drawbacks and opportunities. The paper discusses an extract of both standard and advanced theoretical approaches, par-ticularly + the description of frequency response functions (FRFs) using modal parameters + polynomial fits of FRFs including techniques to overcome inherent difficulties + state space representation including system reduction techniques + an approach of coupling the different components to build the overall substructure con-sidering cross couplings and spatial distribution Main benefits are + a formalised approach + unlimited numbers of frequency response functions to be attached to the shaft train model + defined interface by the use of modal parameters + core competency stays in the individual disciplines + efficient interdisciplinary exchange + the opportunity of consideration of measurements + the opportunity of performing uncertainty studies The paper will show + case studies of real shaft trains + comparisons of results based on the SDOF and the MDOF approach + discussion of reduction methods

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ABS-236

Fehlererkennung, -diagnose und Unwuchtmonitoring in einem Rotorsystem

Wang, Z.1*, Rinderknecht, S. 1

1TU-Darmstadt, Institut für Mechatronische Systeme im Maschinenbau, Darmstadt, Deutschland Modellbasierte Methoden werden häufig für die Fehlererkennung und -diagnose (FDD) me-chatronischer Systeme verwendet. Das Prozessverhalten wird mit dem Modellverhalten ver-glichen und Fehler werden anhand der Abweichungen erkannt. Die Abweichungen durch Modellungenauigkeiten sind schwer von fehlerverursachten Abweichungen zu unterschei-den. Ein elastisches Rotorsystem besitzt theoretisch unendlich viele Freiheitsgrade. Rotor-modelle werden meistens mittels Finite Elemente Methode (FEM) gebildet oder anhand der Messungen identifiziert. Für eine technisch taugliche Anwendung wird die Modellordnung beschränkt. Zusätzlich existieren unbekannte physikalische Eigenschaften in der Realität. Somit sind Modellungenauigkeiten nicht zu vermeiden. Ein weiteres Problem bezogen auf Rotorsysteme ist, dass die genaue Unwuchtverteilung nicht detektiert werden kann. Die Schwingungen, die durch Unwuchten erzwungen werden, stellen einen störenden Faktor für die Fehlererkennung dar. Somit sollen deren Wirkungen in dem Fehlererkennungsprozess eliminiert bzw. mit berücksichtigt werden. Da die genauen Unwuchtlagern unbekannt sind, muss die Wirkung der Unwucht geschätzt werden. In dieser Arbeit wird eine modellbasierte Methode für Fehlererkennung und -diagnose in einem Rotorsystem verwendet. Der Rotor ist auf einer Seite mit Piezoaktoren aktiv und auf anderer Seite passiv gelagert. Als Fehler werden hauptsächlich Aktorfehler, Sensorfehler und Unwuchten betrachtet. Die Einflüsse der initialen Unwucht und Modellungenauigkeiten werden als unbekannte Eingänge mit entsprechender Verteilungsmatrix abgebildet und so-mit in dem FDD-Prozess berücksichtigt. Diese Vorgehensweise wird zum Beispiel in der Fehlerdiagnose mittels sogenanntem Unknown Input Observer (UIO) oder Beobachter mit Eigenstrukturanweisung verwendet. Zum Zweck der FDD ist nur die Verteilungsmatrix der unbekannten Eingänge notwendig, die als unbekannt deklarierten Eingänge werden für die Berechnung nicht benötigt. In dieser Arbeit wird für FDD statt eines Beobachters ein Aus-gangsfilter auf der Basis von UIO konstruiert. Durch die Filterung wird der Einfluss der unbe-kannten Eingänge entkoppelt. Dies bietet den Vorteil, dass die Methode einerseits auch für passive Systeme anwendbar ist und andererseits für aktive Systeme z.B. mit Kalman Filter zum Zweck Rauschenunterdrückung kombinierbar ist. Anhand der Filter wird für die Diagno-se ein Unwuchtmonitoring einer punktförmigen Unwucht durchgeführt.

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ABS-238

Validierung und Parameteranpassung von Fanglager-Si mulationsmodellen

Renwanz, W. 1*, Liebich, R. 1, Fehres, F. 2

1TU Berlin, Berlin, Deutschland, 2SIEMENS AG, I DT LD AP SM DW EN 4, Berlin, Deutschland Schnelllaufende Elektroantriebe mit Magnetlagern finden unter anderem Anwendung in der Öl- und Gasindustrie, da diese im Gegensatz zu Gasturbinen optimal an den Prozess ange-passt werden können. Bei Maschinen mit aktiven Magnetlagern wird der Rotor durch ein Magnetfeld in der Schwebe gehalten. Dazu bedarf es einer Regelung, die den Rotor stabil auf Position hält. Kommt es zu einem Störfall, zum Beispiel durch den Ausfall der Reglung oder einen Stromausfall, stürzt der drehende Rotor ab. Um diese kritische Situation zu be-herrschen, werden Fanglager eingesetzt. Diese sollen den Rotor "auffangen" und dessen kontrolliertes Auslaufen ermöglichen, so dass eine Beschädigung der Maschine vermieden wird. Teil eines aktuellen Entwicklungsprojekts von Magnetlagersystemen für Großmaschinen mit einer Rotormasse von über einer Tonne ist eine Fanglagerentwicklung. Im Prozess der Fanglagerkonzeptionierung, -auslegung und -optimierung sind Experimente an Simulati-onsmodellen kostengünstiger als Experimente an realen Prüfständen. Für analytische Be-trachtungen ist das dynamische Verhalten von Rotoren in Fanglagern zu komplex. Vorher-sagen über die Kinematik und Kräfte in Wälzfanglagern werden durch transiente Simulatio-nen ermöglicht. Ausgangspunkt sind Modelle mit mehreren tausend Differentialgleichungen und zahlreichen Nichtlinearitäten. Diese enthalten unter anderem einen diskreten Kontinu-umsrotor und Mehrkörper-Fanglagersysteme. In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept für die Validierung von Fanglager-Simulationsmodellen vorgestellt. Ziel ist es, Unsicherheiten der Simulationsrechnungen durch Parameteranpassungen anhand von Versuchsdaten zu eliminieren. Auf Grund der hohen Zahl der Parameter der Modelle erfolgt die Validierung in mehreren Stufen. Diese dienen dazu, einige Parametersätze gesondert zu betrachten und zu bestim-men und somit die Anzahl der möglichen Parameterkonstellationen zu reduzieren. Es wer-den Kennzahlen zur Beurteilung der Übereinstimmung von Simulationen und Messungen entwickelt, um eine automatisierte Vorauswertung zahlreicher Berechnungen zu ermögli-chen. Bewertet werden unter anderem Anfangsbedingungen, Reibungsverhalten und stati-sche Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften. Die Bewertungsverfahren des Gesamtver-haltens basieren auf einer Aufenthaltsstatistik und dem Frequenzverhalten. Erst nach abge-schlossenem Abgleich an den Vorversuchen werden zeitaufwendige Gesamtabsturzszena-rien simuliert und abgeglichen.

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ABS-240

Modale Zwangsentkopplung bei Rotor-Stator Kontakt m it mehreren Freiheitsgraden

Alber, O. 1*, Markert, R. 1

1TU Darmstadt, Fachgebiet Strukturdynamik, Darmstadt, Deutschland Ein gebräuchliches Modell bei der Untersuchung von Rotor-Stator-Kontakt ist ein Laval-Rotor (flexibler Einmassen-Rotor), welcher an einen flexibel und gedämpft gelagerten star-ren Statorring anstreifen kann. Rotor und Stator haben je nur eine Eigenfrequenz. Für dieses einfache System wurden, bedingt durch den nichtlinearen Kontakt, synchrone und asyn-chrone Bewegungsformen beobachtet. Zu den asynchronen Bewegungsformen zählen For-ward- und Backward-Whirl, sub- und superharmonische Schwingungen, Schwingungen mit Seitenbändern und chaotische Schwingungen. Technische Systeme besitzen jedoch immer viele Resonanzstellen für Rotor und Stator. Es blieb bislang offen, ob und wie die bisherigen Erkenntnisse für den LAVAL-Rotor auf derartige Systeme übertragbar sind. In diesem Beitrag wird zur Klärung dieser Frage die Methode der modalen Entkopplung auf solche nichtlineare Systeme angewendet. Bei der modalen Zwangsentkopplung von Rotor und Stator mit mehreren Freiheitsgraden werden die Gleichungssysteme von Rotor und Sta-tor mit den jeweiligen Eigenvektoren modal transformiert. Es entstehen für den Rotor mehre-re Gleichungen in der Form des Laval-Rotors und für den Stator mehrere Gleichungen in der Form des Einmassen-Stators. Diese sind durch die nichtlineare Kontaktbedingung, die nach der modalen Transformation alle Freiheitsgrade des Rotors und des Stators enthält, unterei-nander gekoppelt. Trotz großer Nichtlinearität beim Anstreifen von Rotor und Stator kann unter der Bedingung, dass modale Anteile weit entfernt liegender Eigenfrequenzen vernach-lässigt werden können, das kontaktbehaftete nichtlineare Gleichungssystem näherungswei-se zwangsentkoppelt werden. Eine erfolgreiche modale Entkoppelbarkeit, d. h. eine Reduktion des Systems mit mehreren Freiheitsgraden für Rotor und für Stator auf ein System aus Laval-Rotor mit kontaktierendem Einmassen-Stator, impliziert direkt eine Übertragbarkeit des bekannten Wissens über das einfache System auf das komplexere System mit mehreren Freiheitsgraden für Rotor und für Stator. Neben der Darstellung der Methodik werden in diesem Beitrag numerische Untersu-chungen durchgeführt, die einen Vergleich des approximativ modal entkoppelten Systems mit dem vollständigen exakt nichtlinearen Modell liefern. Es sollen hierbei alle bekannten Bewegungsformen bei Rotor-Stator-Kontakt diskutiert werden. Die modale Zwangsentkopp-lung unterliegt jedoch einem begrenzten Gültigkeitsbereich und somit gewissen Grenzen, die quantifiziert werden.

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ABS-242 An experimental study on the additional harmonics d ue to worn journal bearings Chasalevris, A. 1*, Dohnal, F. 1

1Technische Universität Darmstadt, Strukturdynamik, Darmstadt, Deutschland An experimental rotor bearing system with an elastic rotor mounted in worn journal bearings is designed and investigated. The system is operated at transient run-up and run-down con-ditions and the response is analyzed with emphasis on passage through the first critical speed. The wear introduces additional sub- and super-harmonics in the response signal compared to the intact system. The time histories are analyzed in the time and the frequency domain by applying the continuous wavelet transform in order to extract information on the influence of the wear depth to these additional super- and sub-harmonics. The defect of wear in one journal bearing is produced artificially and two cases of wear depth are investi-gated, one of 20% of bearing radial clearance and one of 40%. The resulting scalograms prove that the defect of wear in journal bearing affects the system's response, especially during the passage through resonance, with symptoms that do not appear at other defects in journal bearings (e.g. misalignment). The experimental design chosen has the ability to ex-cite the rotor bearing system with an electromagnetic actuator that is realized by an active magnetic bearing (AMB). This specific ability is exploited in order to introduce resonance conditions in the system rotating at a constant rotational speed and, consequently, in order to observe the symptoms of the worn bearing during normal operation of the system.

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ABS-243

Numerical simulation and design of finger seal

Temis, J. 1*, Selivanov, A. 1, Dzeva, I.2

1Central Institute of Aviation Motors, Department of Mathematical Simulation, Moscow, Russische Föderation, 2Bauman Moscow State Technical University, Department of Applied Mathematics, Moscow, Russische Föderation Multidisciplinary mathematical simulation technique is developed for static and dynamical analyses of a new high-efficient finger seal. It comprises gas flow simulation, stress-deformed analysis of the fingers and seal performance evaluation by two-way FSI (fluid-structure interaction) coupling. The gas flow model is based on the Reynolds equation for the pressure distribution in a thin gas layer. The equation is modified to consider the adiabatic flow with accounting inertia and turbulence effects. Both 1D (axisymmetric) and 2D (with flow parameters circular irregularity) approaches are considered. Some results are found by using theoretical approaches, other ones are obtained numerically by using of the in-house nonlinear FE analysis program. The Reynolds assumption is verified by comparing with 3D CFD results. The gas inertia influence on the pressure and velocities distributions is shown. In the finger stress-deformed model the stick of the finger is represented as a flexible canti-lever beam while the motion of the lift pad is assumed rigid plate motion. Equivalent gas flow loads (force and moment) in the gap are applied to the end cross-section of the beam. Dis-tributed load depending on axial pressure drop and contact pressure among fingers is ap-plied over the length of the beam. The beam motion is calculated by using the Mohr's inte-grals accounting thermal deformations. The internal forces and moments in all cross-sections of the beam are calculated from equilibrium equations of a beam with arbitrary curved axis. The beam model results are verified by 3D detailed FEM calculations with ac-counting contact interaction among fingers. The conditions of the finger seal self-oscillation realization are investigated and the criteria of dynamics stability are established.

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ABS-244

Unwuchttoleranzen beim Auswuchten - warum sind Anga ben nach ISO und API nicht vergleichbar?

Schneider, H. 1* 1Rotor Balancing Consulting, Heppenheim, Deutschland Worum geht es? Die weltweit wohl bekannteste Auswuchtnorm ISO 1940-11) empfiehlt in Tabelle 1 Gütestu-fen G für typische Maschinenarten. Die Grenzen für G werden durch eine Schwingge-schwindigkeit ezul Ω in mm/s ausgedrückt. Eine Grenze von 6,3 mm/s wird mit G 6,3 be-zeichnet. Zur Orientierung: "Maschinen des allgemeinen Maschinenbaus" sind in G 6,3 ein-geordnet, "Gasturbinen" in G 2,5. Durch Division des Grenzwertes durch die Winkelgeschwindigkeit Ω der Betriebsdrehzahl erhält man ezul und durch Multiplikation von ezul mit der Masse m des Rotors die zulässige Gesamtunwucht Uzul , die dann auf die Toleranzebenen (z.B. Lagerebenen) verteilt wird. API-Standards, z.B. API 6162) fordern einen Unwucht-Grenzwert entsprechend der Glei-chung Umax. = 6350 W/N (in metrischen Einheiten). Mit der Belastung des Lagers mit der Rotormasse W in kg und der Drehzahl N in rpm ergibt sich die zul. Unwucht Umax. in g·mm. Diese Forderung ist physikalisch gleichartig wie eine Gütestufe nach ISO, sie entspricht et-wa G 0,67. Wegen dieser formalen Ähnlichkeit wurde angeregt, den Wert G 0,67 als API-Wert in die ISO 1940-1 aufzunehmen. Wertung Es sieht so aus, als ob ISO großzügig mit Unwuchtgrenzen umgehen würde, während API hier ambitionierter wäre. Erst bei genauem Hinsehen werden die unterschiedlichen Prinzi-pien deutlich, die hinter den Grenzwerten stehen: − API legt fest, was auf der Auswuchtmaschine an Unwucht zugelassen wird, − ISO gibt an, was für den Betriebszustand zulässig sein soll. Nach ISO werden von der gesamten zulässigen Unwucht Uzul individuelle Abzüge ∆U ge-macht. Verantwortlich sind dafür Abweichungen, wie sie in ISO 1940-23) beschrieben sind, z.B. durch: − das Messen der Unwucht, bedingt durch die Auswuchtmaschine/Messeinrichtung, − eine andere Lagerung des Rotors als im Betriebszustand, − einen anderen Zusammenbauzustand des Rotors als im Betriebszustand, − Auswuchtzubehör, z.B. Aufnahmen, Mitnehmer, Passfedern, − physikalische Effekte, die bei der Betriebsdrehzahl nicht signifikant sind, aber bei der Auswuchtdrehzahl stören, z.B. Zwangskräfte, oder magnetische Felder. In einfachen Auswuchtfällen können diese Abweichungen als Prozentsatz der zulässigen Unwucht Uzul ausgedrückt werden, in schwierigen Fällen entscheidet eine Prüfung, welche Vereinfachungen (Abweichungen) beim Auswuchten zulässig sind, welche nicht. Fazit ISO betrachtet den Auswuchtprozess als Ganzes, so dass er aufgabenabhängig richtig aus-gelegt werden kann - und muss.

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API betrachtet der Rotor auf der Auswuchtmaschine und versucht dort eine möglichst kleine Restunwucht zu erzielen. Das erlaubt jedoch keine Prognose über den Zustand für den Be-trieb und gibt auch keine Hinweise, welche Abweichungen beim Auswuchten tolerierbar sind und welche vermieden werden müssen. Trotz gleichartiger Kennzahlen sind Unwuchttole-ranzen nach ISO und API unvereinbar. 1 Deutsche Fassung: DIN ISO 1940-1: 2004 Mechanische Schwingungen - Anforderungen an die Auswuchtgüte von Rotoren in konstantem (starren) Zustand, Teil 1: Festlegung und Nachprüfung der Unwuchttoleranz. 2 API 616: Gas turbines for the petroleum, chemical, and gas industry services. 3 Deutsche Fassung: DIN ISO 1940-2: 1998 Mechanische Schwingungen - Anforderungen an die Auswuchtgüte starrer Rotoren, Teil 2: Abweichungen beim Auswuchten.

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ABS-247

Compliant Foil Journal Bearings - Investigation of Dynamic Properties

Larsen, J.S. 1*, Santos, I.F. 1

1Technical University of Denmark, Mechanical Engineering, Kgs. Lyngby, Dänemark Through the past three decades gas bearings have found way into an increasing number of industrial applications within turbo machinery. Much scientific work has been conducted and the understanding of gas foil bearings dynamic behaviour is growing. However, practical design involving these bearings are still associated with a large degree of trial and error. This study aims at establishing an accurate mathematical model of the gas foil bearing together with an efficient solution method which can be easily adopted and implemented by machi-nery designers. A theoretical model of a radial foil gas bearing that incorporates compressibility of the lubri-cating gas and flexibility/compliance of the foil structure is presented. The compliance of the foil structure is incorporated implicitly in the Reynolds equation through a modification of the film gap function [1]. The resulting non-linear equation is analytically perturbed and solved using a Galerkin finite element method, which is the main original contribution of this re-search. This leads to a set of non-linear equations for the static and perturbed film pres-sures, which can be solved by an iterative approach to yield the dynamic coefficients. Two different iterative approaches to calculate shaft equilibrium and reaction forces are de-scribed; one which is based on an under-relaxation method in combination with a Newton-Raphson scheme, and one anchored in the Newton-Raphson scheme alone. Each method has advantages and drawbacks. Boundary conditions are applied explicitly by use of stan-dard methods. Theoretical results for pressures, shaft equilibrium positions and film thickness are compared to experimental results [2,3]. The dynamic stiffness and damping coefficients are obtained and compared to experimental results for both compliant and rigid gas bearings. Good agreement between experimental and theoretical results for the pressure profiles, equilibrium positions and the film thickness was found. For lower compliance values, the theoretical dynamic stiffness and damping coefficients converges towards experimental va-lues. At larger compliance values a divergence is observed and discussed in detail. [1] Heshmat, H., Walowit, A.J., and Pinkus, O., "Analysis of Gas-Lubricated Foil Journal Bearings," Journal of Lubrication Technology, 105, pp. 647-655, October 1983. [2] "A Review of Progress in Gas Lubrication," Review of Physics and Technology, 1(2), p.~96 [3] Ruscitto, D., Mc Cormick, J., and Gray, S., NASA CR-135368

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ABS-249

Detection and monitoring of shorted turns in a larg e 4-pole generator through vibra-tion analysis: a case study

De Bauw, K. 1*, Osmanovic, M. 1, Matthys, K. 1

1Laborelec, Structural Integrity Assessment and Monitoring, Linkebeek, Belgien Laborelec is responsible for the follow-up of the vibration behaviour of a fleet of more than 100 shaft lines within the power generation division of GDF-Suez. Parallel monitoring of a large number of units permits a good comparison of the vibration behavior of units of a simi-lar type. Based on an experience of over more than 20 years with continuous vibration moni-toring and on a close partnership with the power plants, Laborelec has been able to gather a vast experience in the analysis and solution of vibration problems on large turbomachinery. This paper describes a case study of increased vibrations of a 4-pole 1000 MW generator in a nuclear power plant due to shorted turns in the rotor. A comprehensive analysis of the vibration behaviour and an access to the complete history of the rotor's operation and maintenance history enabled to identify the presence of shorted rotor turns as the main cause of the increased vibrations. During a consequent planned off-line inspection, the hypothesis of shorted turns was confirmed with an electrical test. The vibration analysis also revealed the important sensitivity of the unit to differential rotor heating in the hydrogen seals as a contributing factor of the increased vibrations. In order to maintain a reliable operation of the unit until the next opportunity to exchange the rotor, a detailed monitoring program was set up and measures were taken to reduce the vibrations on the unit and its peripheral equipment to acceptable levels. These measures included a field balancing correction, partially based on a rotor dynamic analysis of the shaft train. The rotor will be exchanged at its next overhaul opportunity, planned for September 2012. The analysis and detailed monitoring enabled the plant to planify the rotor exchange well in advance and thus to reduce the related costs of the intervention.

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ABS-251

Rotor in Foil Gasdynamic Bearings: Experimental and Theoretical Study

Temis, J. 1, Temis, M. 1*, Egorov, A. 1, Gavrilov, V. 1, Ogorodov, V. 1

1Central Institute of Aviation Motors, Moscow, Russische Föderation Experimental research of gas turbine unit characteristics is carried out with the usage of test rig that allows performing tests for rotor supported in bearings of different type: rolling ele-ment type bearings and foil gas bearings. Experiments are carried out for rotor speed-up, access to the stationary rotation regime and coast down for three schemes of supports: in two rolling element type bearings, in ball bearing and gas bearing and in two gas bearings. The gasdynamic bearings working capacity is determined for rotor cyclical start-stops. Rotor data monitoring system, installed in test rig, allows obtaining rotor motion data equiva-lent to results of rotor rotation in supports numerical simulation, specifically rotor rotation orbits for selected sections in real time. On the base of recorded during experiment rotor position versus time data the rotor orbits in bearings were constructed. On the base of their full spectrum the rotor dynamic behavior analysis is performed. Characteristic of rotor floating up in bearings is determined. Experimental results for bearing characteristics, rotor orbits, their full spectrum characteris-tics, test rig parts properties are compared with results of mathematical simulation. This is allowed to develop mathematical model for investigation of test rig sensitivity for changing of its parameters. The calculation methods and models developed by authors in previous pa-pers [1] are used for test rig mathematical model. Rotor dynamic simulation is based on application of a variety of different level finite-element models including beam, semi-analytical with Fourier elements and solid shaft models and models of nonlinear supports with foil gasdynamic bearings of different types. Applying of solid, shell and beam rotor models in calculations allows one to achieve required correspondence between structure calculated stiffness and experimental results. Finite ele-ments of nonlinear supports with foil gas bearings are based on the model of lubrication flow in the gap between shaft journal and bearing elastic elements. Magnitude of current gap between shaft journal and elastic foils is determined in the solution of elastogasdynamic con-tact problem for the system shaft journal - gas lubrication - elastic foils - bearing sleeve. 1. Temis J.M., Temis M.J., Egorov A.M., Mescheryakov A.B. Dynamics of compact gas tur-bine rotor supported by gas bearing. Proc. of 8th IFToMM International Conference on Ro-tordynamics, 2010, KIST, Seoul, Korea

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ABS-254

Design optimisation of pinion shafts of integrally geared compressors to improve damping characteristics

Werner, S. 1*, Wiedemann, T. 1, Ressing, H. 1

1MAN Diesel & Turbo SE, Engineering Compressors, Oberhausen, Deutschland Pinion shafts of integrally geared compressors are characterised by a design where the ro-tating masses, i.e. the impellers, are located in an overhung position at one or both sides of the bearings. The pinions are driven by a toothing, located between the bearings and pos-sessing a smaller outer diameter compared to the overhung masses. The tilting pad bear-ings provide damping through oil viscosity. Common standards for compressor design like the API617 and manufacturer internal stand-ards specify minimal values for the modal damping of lateral modes with natural frequencies within the operational speed range. As the rotordynamic behaviour is mainly influenced by the overhung masses, modal damping is usually improved through stiffening and shortening of the overhung shaft and by reducing the weight of the rotating masses. This is true for pin-ions with just one overhung mass. However, it is different for nearly symmetrical rotors with overhung impellers at both sides where the difference in impeller diameter is small. These rotors generally show an inferior damping characteristic, possibly due to the close natural frequencies of the first two eigenmodes. Here the damping can be improved through measures that sound counterproductive at first. By reducing stiffness or increasing the overhung mass at one side - stiffening or mass reduc-tion is often not possible due to design limitations - the first two natural frequencies are sepa-rated which leads to an increase in damping ratio. However, this procedure has a limitation. When exceeding a certain asymmetry, the damping ratio decreases again. This states an optimisation problem which can be solved by a computational optimiser. In this paper, a computational optimiser is presented which has been developed within the MAN Diesel & Turbo Compressor Calculation Mechanics group and has been implemented in Matlab. The optimiser is based on an evolutionary algorithm. An objective function is de-veloped which combines several single stability criteria that have to be adequately weighted. The rotordynamic analysis itself is carried out by in-house software. As an example, the paper presents a pinion shaft with an insufficient damping ratio which is maximized by use of the developed optimisation strategy.

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ABS-255

Experimentelle Bestimmung und FE-Modellierung der D ämpfungseigenschaften eines Zwei-Scheiben-Rotors

Gaul, L. 1*, Schmidt, A. 1

1Universität Stuttgart, IAM, Stuttgart, Deutschland In vielen Anwendungen spielt die Dämpfung eine entscheidende Rolle, wenn stabile Be-triebszustände einer rotierenden Maschine identifiziert werden sollen. Um zuverlässige Aussagen darüber treffen zu können, ob sich eine Anlage in einem Be-triebszustand stabil verhält, müssen deren Dissipationseigenschaften berücksichtigt werden. Prädiktive Aussagen zur Stabilität sind daher nur möglich, wenn die entsprechenden Dämp-fungseigenschaften der Struktur numerisch erfasst und beispielsweise einer FE Rechnung zugänglich gemacht werden können. Neben der Werkstoffdämpfung, die mithilfe genormter Versuche relativ einfach ermittelt wer-den kann oder aber aus der Literatur bekannt ist, kommt der Dissipation in den Fügestellen eine besondere Bedeutung zu. Bei metallischen Strukturen überwiegt die Fügestellendämp-fung gegenüber der Werkstoffdämpfung typischerweise um eine Größenordnung. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie anhand eines so genannten generischen Experiments die entsprechenden Dämpfungsparameter ermittelt werden können, um sie anschließend unter Verwendung von Dünnschichtelementen in ein FE Modell einzubauen. Mithilfe einer komplexwertigen numerischen Modalanalyse können anschließend die modalen Dämp-fungsmaße ermittelt und darauf aufbauend die Stabilität der Anlage untersucht werden. Als Anwendungsbeispiel wird ein Zwei-Scheiben-Rotor untersucht, der aus einer Welle und zwei aufgeschrumpften Scheiben besteht. Mit der zuvor beschriebenen Vorgehensweise wird die modale Dämpfung der ersten Torsionseigenmode berechnet und den Ergebnissen einer experimentellen Modalanalyse gegenübergestellt. Dabei zeigt sich, dass die vorgestell-te Methodik zu einer guten Approximation der Dissipationseigenschaften der untersuchten Struktur führt.

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ABS-256

Reducing blade vibration amplitudes of integrally s hrouded blade rows by means of "contact shims"

Bachschmid, N. 1, Bistolfi, S. 1*, Pesatori, E. 1, Ferrante, M. 1

1Franco Tosi Meccanica SpA, R&D Department, LEGNANO, Italien In literature in the last decades several studies have been performed on the damping mech-anism due to friction forces developing in surfaces in contact. The friction between the un-der-platform damper and the platform of the blade in gas turbines is used to reduce the vi-bration amplitudes. In steam turbines the contact between shrouds and between snubbers grants higher stiffness of the blade row as well as some additional damping. Both effects reduce considerably the vibration amplitude with respect to the free standing blade, when the blade row is forced close to resonance by some engine order excitation. Modeling the effect of the friction contacts is quite cumbersome. Accurate models consider that normal and tangential stiffness of the contact area is increasing with penetration depth as long as this is less than the sum of surface roughness, and become constant when pene-tration gets higher than surface roughness. Taking account of these non linear effects for the analysis of the dynamic behavior of a blade row with contacting shrouds, would require time step integration of the non linear 3D models for the complete blade row: this calculation is not affordable due to computation time and model complexity. Substituting a bonded contact to the friction contact on the contacting surface, the system becomes linear and cyclic sym-metry can be used for calculating the dynamical behavior of the complete row. The effect of friction has been analyzed considering a couple of blades only with friction contact between shrouds, excited close to resonance. Integrally shrouded blades are supposed to develop a contact pressure between adjacent shrouds even at normal operating speed. Due to centrifugal force long blades develop a gap between shrouds which can be of the same order of magnitude of the assumed vibration amplitude due to the EO excitation. Blades can then be considered free standing, and could vibrate without contacts or with rather few contacts during one cycle, building up rather high stresses. Introducing a contact shim between shrouds, designed as tuning and damping device, the contact between shrouds can be restored at full speed, thus increasing blade row stiffness and providing additional damping. Vibration amplitudes will be reduced consistently.

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ABS-257

Untersuchung zur Dichtungswirkung von Kolbenringen in Quetschöldämpfern

Jäger, S. 1*, Bruchmueller, T. 1, Albers, A. 1

1Karlsruher Institut für Technologie (KIT), IPEK - Institut für Produktentwicklung, Karlsruhe, Deutschland In Flugzeugtriebwerken hoher Leistungsdichte werden lange und schlanke Rotoren mit ho-hen Drehzahlen eingesetzt. Um die Rotorschwingungen einerseits und die über die Lager ins Gehäuse übertragenden dynamischen Kräfte andererseits zu minimieren, bedarf es einer äußeren Dämpfung des Rotorsystems. Als Konstruktionselement kommt dabei in der Trieb-werksindustrie vorwiegend der Quetschöldämpfer (QÖD) zum Einsatz. Dieser ist als ein Gleitlager mit nicht rotierendem Lagerzapfen zu verstehen, wodurch ein instabiles Betriebs-verhalten ausgeschlossen ist. Ziel des hier vorgestellten Projektes im Rahmen des Forschungsvorhabens OPTITHECK in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG ist es, das Verhalten der QÖD im Hinblick auf Dämpfungs- und Dichtungswirkung näher zu untersuchen. Dabei wurde ein Prüfstand aufgebaut, der es erlaubt, Bauteile in Originalgröße zu benutzen. Hiermit lassen sich quantitative Aussagen für den Einsatz im Flugtriebwerk treffen, ohne Ähnlichkeitsgrö-ßen bemühen zu müssen. Der Prüfstand, bei dem das System QÖD isoliert betrachtet wird, erlaubt es mittels zweier elektromagnetischer Shaker beliebige Orbits des Wellenzapfens innerhalb des Quetschfilms zu fahren. Ein wesentliches Augenmerk der Untersuchungen richtet sich dabei auf die zu beiden Seiten abdichtenden Kolbenringe (KR), welche vor allem zur Steigerung der Dämp-fungswirkung durch Beeinflussung der Druckverteilung im Spalt genutzt werden. Der Fokus dieses Beitrags liegt in der Darstellung der Funktion und des kinematischen Ver-haltens der Kolbenringe (KR). Zunächst zeigt eine Wirkflächenanalyse die relevanten Dich-tungswirkflächen. Daraus abgeleitet wird eine Hypothese, welche unter Berücksichtigung der im QÖD vorliegenden Druckverteilung eine Erklärung der KR-Bewegung ermöglicht. Als Teil der Hypothese werden die vorliegenden Leckageflächen dargestellt. Es wird gezeigt, dass es im dynamischen Fall, zu einer Zunahme dieser Undichtigkeit kommt. Dieser Effekt verstärkt die ohnehin durch Form-, Maß- und Lageabweichungen vorhandene Leckageflä-che der KR. Abschließend werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung als Teil der Validie-rung der oben genannten Hypothese vorgestellt. Durch die eingeschränkte Zugänglichkeit der KR im QÖD werden in den Validierungsschritten gezielt einzelne Parameter verändert um einen Abgleich mit den Annahmen der Hypothese zu ermöglichen.

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ABS-258

On electromechanical dynamic coupling effects in th e semi-actively controlled rotating machine drive system driven by the inducti on motor

Szolc, T. 1*, Michajlow, M. 1, Konowrocki, R. 1

1Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Polen Torsional vibrations of machine drive systems driven by electric motors usually result in a motor rotor angular velocity fluctuation causing more or less severe perturbations of the generated electromagnetic torque. Thus, mechanical vibrations become coupled with electri-cal oscillations of electric currents in the motor windings. In the paper there is studied such dynamic electromechanical interaction in the coal-pulverizer geared drive system driven by the induction motor. The investigations are performed by the use of experimental measure-ments carried out on the real object as well as by means of theoretical approach using a circuit model of the electric motor in the form of Park's equations and two advanced drive system mechanical models of mutually identical structure and parameters, i.e. the hybrid one and the classical finite element model. The experimental and theoretical considerations are focused on the steady-state operating conditions, where severe torsional vibrations are ex-cited by variable components of the driven machine retarding torque as well as of the elec-tromagnetic torque generated by the induction motor. The qualitative analysis is performed by means of the harmonic balance method applied for Park's equations and using the modal approach for both experimentally identified mechanical models. From computational results in the form of dynamic electromagnetic torque characteristics, rotor-to-stator electromagnetic stiffness and damping characteristics as well as of frequency response functions it follows that the electric motor remarkably influences the drive system dynamic properties in the low frequency range of electromechanical interaction, i.e. within 0-40 Hz. Here, the possible resonance with the first torsional eigenform has been completely attenuated by the relatively high electromagnetic damping and the natural frequency values of the successive eigenforms were increased due to a stiffening effect caused by the elec-tromagnetic stiffness. Moreover, in this low frequency range the induction motor introduces a significant additional driving torque variable component which excites severe torsional oscil-lations of the entire drive system. Thus, in order to suppress these unavoidable vibrations there is applied the semi-active control realized by means of linear magneto-reheological dampers cooperating with the elastically suspended housing of the planetary gear contained in the investigated drive system.

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Autorenregister/Index of Authors Alber, O. ABS-240 Albers, A. ABS-257 Bachschmid, N. ABS-256 Bauer, J. ABS-207 Baum, C. ABS-212 Baumann, H. ABS-206 Bevern, S. ABS-233 Bistolfi, S. ABS-256 Boyaci, A. ABS-212 Bruchmueller, T. ABS-257 Chasalevris, A. ABS-242 Daniel, C. ABS-210, ABS-211 De Bauw, K. ABS-249 Dohnal, F. ABS-242 Domes, B. ABS-206 Dzeva, I. ABS-243 Eckstein, M. ABS-216 Egorov, A. ABS-251 Fehres, F. ABS-238 Ferrante, M. ABS-256 Fleischer, P. ABS-209 Fonseca, C.A. ABS-209 Gaul, L. ABS-255 Gausmann, R. ABS-213 Gavrilov, V. ABS-251 Hagedorn, P. ABS-216 Hammelmüller, F. ABS-218 Hartung, A. ABS-224 Heckmann, B. ABS-229 Heitmeir, F. ABS-208 Henkel, E. ABS-206 Hiss, F. ABS-217 Hoffmann, R. ABS-228 Holl, H.J. ABS-218, ABS-219 Irschik, H. ABS-219 Jakubek, S. ABS-227 Jäger, S. ABS-257 Kalinowski, P. ABS-228 Klaus, M. ABS-214 Knopf, E. ABS-235 Koch, A. ABS-214 Konowrocki, R. ABS-258

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Kosenkov, A. ABS-222 Krack, M. ABS-224 Krüger, T. ABS-235 Larsen, J.S. ABS-247 Liberatore, S. ABS-235 Liebich, R. ABS-220, ABS-228, ABS-238 Malenovsky, E. ABS-226 Markert, R. ABS-240 Marn, A. ABS-208 Matthys, K. ABS-249 Mayrhofer, K. ABS-219 Michajlow, M. ABS-258 Neumayer, F. ABS-208 Nguyen-Schäfer, H. ABS-221 Nimmig, H. ABS-220 Nitzschke, S. ABS-210, ABS-211 Ogorodov, V. ABS-251 Osmanovic, M. ABS-249 Panning-von Scheidt, L. ABS-224 Pesatori, E. ABS-256 Pochyly, F. ABS-226 Priesner, R. ABS-227 Renwanz, W. ABS-238 Ressing, H. ABS-254 Riemann, B. ABS-233 Rinderknecht, S. ABS-233, ABS-236 Roßner, M. ABS-229 Santos, I. ABS-209, ABS-247 Schittenhelm, R.S. ABS-233 Schlegl, B. ABS-208 Schmidt, A. ABS-255 Schmied, J. ABS-222 Schneider, H. ABS-244 Seemann, W. ABS-212 Selivanov, A. ABS-243 Sherif, K. ABS-219 Siewert, C. ABS-224 Spelsberg-Korspeter, G. ABS-216 Stermecki, A. ABS-208 Strackeljan, J. ABS-210, ABS-211 Strohschein, D. ABS-214 Szolc, T. ABS-258 Söffker, D. ABS-213 Temis, J. ABS-243, ABS-251 Temis, M. ABS-251

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Thümmel, T. ABS-229 Tuzcu, S. ABS-214 Ulbrich, H. ABS-229 Wallaschek, J. ABS-224 Wang, Z. ABS-236 Weber, H.I. ABS-209 Wei, C. ABS-213 Werner, S. ABS-254 Wiedemann, T. ABS-254 Witteveen, W. ABS-219 Woschke, E. ABS-210, ABS-211 Zimmer, G. ABS-217

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SIRM 2013 Berlin

Wir danken den teilnehmenden Unternehmen für ihre U nterstützung./ Thank you to all our industry partners.

AVL Deutschland GmbH Peter-Sander-Strasse 32 55252 Mainz-Kastel www.willkommen-bei-avl.de/ Continental Automotive GmbH Siemensstrasse 12 93055 Regensburg www.continental-corporation.com MAN Diesel & Turbo SE Egellsstr. 21 13507 Berlin www.mandieselturbo.com

Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Eschenweg 11, OT Dahlewitz 15827 Blankenfelde-Mahlow www.rolls-royce.com/deutschland/de/ Schenck RoTec GmbH Landwehrstraße 55 64293 Darmstadt www.schenck-rotec.de SIMPACK AG Friedrichshafener Straße 1 82205 Gilching www.simpack.com

Telemetrie Elektronik GmbH Berliner Allee 42 30855 Langenhagen www.datatel-telemetry.de/