بررسي رفتار ديناميكي اتوبالانسر ساچمه اي دو رديفه در حضور اثر ژيروسكوپي و بهينه‌سازي پارامتر‌هاي آن با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Dynamic Analysis of an Automatic Double-race Ball-balancer under the Gyroscopic Effect and Optimization of its Parameters Using the Genetic Algorithm

بالانسر ديناميكي ساچمه‌اي قادر است نابالانسي‌هاي متغير را به صورت خودكار و بدون نياز به سيستم كنترل، بالانس نمايد. با توجه به اينكه اين نوع بالانسر عمدتاً در سيستم‌هايي به كار مي‌رود كه ممكن است در طول يك روز چند بار روشن و خاموش شود بنابراين كاهش زمان مورد نياز براي بالانس سيستم در هر بار راه‌اندازي آن اهميت پيدا مي‌كند. همچنين در عمل به دلايل مختلفي از جمله عدم نصب روتور در وسط شفت، اثر ژيروسكوپي ايجاد مي‌شود. در اتوبالانسرهاي تك رديفه برخورد بين ساچمه‌ها سبب خرابي ساچمه‌ها شده و فرايند بالانس را مختل مي‌نمايد كه اين نارسائي در بالانسر دو رديفه برطرف مي‌گردد. با مرور ادبيات فن مشخص مي‌شود تاكنون تحقيقي در زمينه بررسي رفتار ديناميكي و تعيين محدوده بهينه پارامترهاي روتور مجهز به اتوبالانسر دو رديفه در حضور اثر ژيروسكوپي انجام نشده است. به همين منظور در اين مقاله براي بررسي رفتار ديناميكي اتوبالانسر ساچمه ­اي دو رديفه در حضور اثر ژيروسكوپي ابتدا معادلات حركت سيستم در حضور اثر ژيروسكوپي استخراج و تاثير پارامتر‌هاي ضريب ميرايي و جرم ساچمه‌هاي اتوبالانسر در حضور اثر ژيروسكوپي بر پايداري سيستم مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهايت، با استفاده از الگوريتم ژنتيك، مقدار بهينه اين پارامترها بر اساس كمينه‌سازي زمان بالانس و صفر شدن زواياي اويلر تعيين شده است.

An automatic ball balancer can automatically balance the rotors with varying unbalance and doesn't need a control system to balance the rotor. These devices are used in rotating machineries that may be switched on/off several times a day, therefore reducing the balancing time becomes a necessary task. Also in practice, due to the offset of the rotor from the shaft mid-span, the gyroscopic effect is created. In one race auto-balancer, impact between balls may cause fracture of the balls and produce malfunction of the auto-balancer. These deficiencies solved by using double-race auto-balancer. Considering pervious researches reveal that the dynamic behavior of automatic double-race ball balancer under the gyroscopic effect as well as optimization of its parameters has not been investigated. In regard these, here, the dynamic behavior of automatic double-race ball balancer under the gyroscopic effect is investigated. The effect of damping ratio and the mass of balls of the automatic dynamic ball balancer on the stability and balancing of the system under the gyroscopic effect have been studied. Finally, using the genetic algorithm, the optimum values of these parameters to minimize the balancing time and converging the Euler angles to zero are obtained.