Shaft stability analysis of the RBR S5 : Stabilitetsanalys av axel tillhörande RBR S5

• Main Author: Lindgren, Simon
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik 2019
• Subjects: Other Mechanical Engineering; Annan maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-160472

This bachelor’s thesis work completed for Spinchem intend to calculate and simulate the deflectionof a rotating shaft belonging to the rotating bed reactor S5, RBR S5. The shaft is the part thattransfers the torsion to the RBR S5 and is the part that will behave as a spring due to the rotationalvelocity. This elasticity needs to be evaluated so that Spinchem can, if needed, re-dimension theshaft thickness and profile. The work is needed for Spinchem to make a name for itself in the globalmarket where processing large quantities of liquid is essential.Primarily theoretical calculations and finite element analysis have been utilized, but also a practicalmeasurement with a camera equipped with a macro lens, capable of filming in 50 FPS. The finiteelement analysis has been done with Ansys mechanical modal analysis tool to calculate andsimulate the frequencies and deformation that occurs.The main results show that the currently used 30 mm solid shaft is in fact the optimal choice forthe product. The used shaft and the critical speed of the systems does not coincide too much andwill not cause unnecessarily large vibration amplitudes which in turn will compromise the expectedlife span of the product. There is a possibility that other shaft profiles and dimensions are suitablechoices for the shaft. These are determined by equ (5) and depends on whether the stiffness orthe mass is changed. Another criterion for the selection of the new shaft will be whether thesystem runs under- or -overcritically.The system is working well at the chosen speed, which means that there are no advantages inswitching the system to running over critically. Therefore, the recommendation of this thesis iskeeping the solid 30 mm shaft. === Detta examensarbete avser att beräkna och simulerautböjningen aven axel tillhörande Spinchems roterande bäddreaktor S5, RBR S5.Axeln är den del som överför motorns vridmoment till själva RBRen och är den delen som kommer att fjädra vid rotation. Denna fjädring måste ses över så att Spinchem vid behov kan dimensionera om axeln.Arbetet grundar sig i en önskan attskala upp produkterna för att slå sig in på marknaden där större volymer vätska behandlas. Primärt har arbetet behandlats i Ansys mechanical där en modalanalys har använts för att beräkna utböjning och frekvenser av axeln. En praktisk mätning harockså gjorts för att se hur det stämmer överens med verkligheten.Den praktiska mätningen har gjortsmed en kameramed makroobjektivsom kan filma upp till 50 FPS. De huvudsakliga resultaten visar på att den nuvarande 30mm solida axeln är den bäst dimensioneradeföratt motstå utböjning och självsvängning. De frekvenser som uppstår ger inte upphov till förstora svängningsamplituder och har ett acceptabelt frekvensförhållande mellan drifthastigheten och axelns egenfrekvens. Det finns sannolikt flera olika profiler som kan användas vilket bestäms av axelns egenfrekvens. Förändras styvheten eller massan kan olika axlar passa in olika bra beroende på om driften sker över-eller underkritiskt. Eftersom RBRenfungerar väl vid det varvtal som används finns det inga fördelar med att ändra till att köra överkritiskt. Därför rekommenderas inte en förändring av axelprofilen eller dimensioneringen av denna