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T. Pumhössel, H. Ecker, A. Tondl:
"Zum Einfluss einer periodischen axialen Kraft auf die lateralen Schwingungen eines Laval-Rotors";
Talk: 9. Internationale Tagung Schwingungen in rotierenden Maschinen (SIRM 2011), Darmstadt; 02-21-2011 - 02-23-2011; in: "Tagungsbeiträge - Proceedings SIRM 2011", R Markert (ed.); Technische Univ. Darmstadt, (2011), ISBN: 978-3-9814163-0-5; Paper ID ID-10, 10 pages.

In diesem Beitrag wird der klassische Laval-Rotor mit elastischer Welle und mittig angebrachter Scheibe untersucht.
Die Rotorwelle ist an den beiden Enden in linear-viskoelastischen Lagern gef¨uhrt. Der Einfluss einer
Unwucht an der Scheibe wird ber¨ucksichtigt. Als Besonderheit wird eine axiale Belastung in Richtung der Rotorachse
angenommen, welche zeitlich periodisch wirksam sein soll. Eine solche Kraft k¨onnte z.B. ungewollt
durch Krafteinwirkungen am Loslager entstehen, oder aber auch gezielt durch einen Aktor erzeugt werden.
Das einfache Rotormodell, welches in dieser grundlegenden Studie verwendet wird, weist drei Knoten mit im
Prinzip jeweils vier Freiheitsgraden auf (zwei Verschiebungen und zwei Verdrehungen), da die Welle in axialer
Richtung starr angenommen wird. Die entsprechenden Systemmatrizen k¨onnen unter Verwendung des Prinzips
der virtuellen Arbeit aufgestellt werden. Durch die zeitlich periodische Kraft in axialer Richtung entsteht eine
zeitabh¨angige Steifigkeitsmatrix, und man erh¨alt daher ein lineares zeitvariantes (LTV-) System.
Abh¨angig von der Frequenz der periodischen axialen Kraft k¨onnen sogenannte Parameterresonanzen, welche
eigentlich schmale instabile Drehzahlbereiche bezeichnen, beobachtet werden. Solche Resonanzen f¨uhren zu
unerw¨unschten, unter Umst¨anden gef¨ahrlichen Rotorschwingungen. Bei bestimmten Erregerfrequenzen sind jedoch
auch Antiresonanzen m¨oglich, bei welchen sich die D¨ampfungseigenschaften des Rotors sogar erh¨ohen und
Schwingungen rascher abklingen.
In diesem Beitrag wird mittels numerischer Simulation im Zeitbereich das Verhalten des Rotors unter dem
Einfluss einer periodischen axialen Last untersucht. Als Parameter werden dabei prim¨ar die Frequenz und die
Amplitude der Krafterregung herangezogen und Ergebnisse mit stabilem und mit instabilem Verhalten des Rotors
gezeigt. Das Ziel dieses Beitrages ist es, den bisher eher wenig beachteten Einfluss von axialen Kr¨aften auf die
Biegeschwingungen von Rotoren aufzuzeigen, welcher entweder systemimanent sein kann oder aber bewußt durch
einen Aktor herbeigef¨uhrt werden k¨onnte.