Orientadores: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini, Luiz Otávio Saraiva Ferreira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Máquinas rotativas apresentam um vasto campo de aplicação como aeronaves, fábricas, laboratórios e usinas de energia. Estas aplicações contêm eixos girando a altas velocidades que devem ter alto nível de confiabilidade. Assim, a análise do comportamento dinâmico destas bombas e turbinas é...

Resumo: Máquinas rotativas apresentam um vasto campo de aplicação como aeronaves, fábricas, laboratórios e usinas de energia. Estas aplicações contêm eixos girando a altas velocidades que devem ter alto nível de confiabilidade. Assim, a análise do comportamento dinâmico destas bombas e turbinas é necessária para estabelecer padrões de funcionamento do equipamento. Ultimamente, com projetos feitos com auxílio de computador, modelos de elementos finitos de eixos incluindo mancais, discos, selos e acoplamentos têm sido desenvolvidos. Através destes modelos, o comportamento das máquinas pode ser previsto, permitindo projetos otimizados baseados nos cálculos de velocidades críticas e simulações de instabilidades do filme de óleo. Estas informações fornecem a base para o desenvolvimento de controladores para reduzir vibrações durante a partida de máquinas, assim como aceleração ou desaceleração através das velocidades críticas, ou ainda para controlar instabilidades do filme de óleo. Uma das técnicas aplicadas na identificação de parâmetros de máquinas e estruturas é a análise modal, a qual consiste em aplicar uma força de perturbação no sistema e, então, medir sua resposta. Entretanto, há uma dificuldade que traz limitações à excitação de sistemas com eixos rotativos, quando utilizando martelos de impacto ou shakers, uma vez que, devido ao atrito, forças tangenciais e ruídos indesejados podem ser aplicados ao sistema. Portanto, o estudo de uma técnica de excitação externa sem contato se torna de grande interesse. Neste sentido, o presente trabalho trata do estudo e desenvolvimento de um modelo em elementos finitos de máquinas rotativas integrado ao modelo de um atuador magnético como fonte de excitação externa, focando na resposta do modelo e sua interação com o atuador. Também é apresentada uma comparação entre simulações numéricas e testes práticos obtidos de uma bancada experimental

Abstract: Rotating machines have a wide range of application such as airplanes, factories, laboratories and power plants. These applications contain shafts rotating at high speeds that must have high trust levels. Thus, the dynamic behavior analysis of these pumps and turbines is required to...

Abstract: Rotating machines have a wide range of application such as airplanes, factories, laboratories and power plants. These applications contain shafts rotating at high speeds that must have high trust levels. Thus, the dynamic behavior analysis of these pumps and turbines is required to establish operational patterns of the equipment. Lately, with computer aid design, shafts finite element models including bearings, discs, seals and couplings have been developed. Through these models the machines behavior can be predicted, allowing optimized design based on the critical speeds calculus and oil instabilities simulations. These informations provide the basis for controller development in order to reduce vibrations during the machines start-up and acceleration or deceleration through the critical speeds, or even to control oil instabilities. One of the technique es applied in parameters identification of machines and structures is the modalanalysis, which con sists of applying a perturbation force into the system and then to measure its response. However, there is a difficulty that brings limitations to the excitation of systems with rotating shafts when using impact hammers or shakers, due to friction, undesired tangential forces and noise that can be applied to the system. Therefore, the study of a non-contact technique of external excitation becomes of high interest. In this sense, the present work deals with the study and development of a finite element model for rotating machines using a magnetic actuator as source of external excitation, focusing on the model response and its interaction with the actuator. It is also presented a comparison between the numerical simulations and practical tests obtained from a rotor test rig