Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Gregory Bregion Daniel

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

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a análise dinâmica de sistemas rotativos sujeitos a diferentes tipos de elementos instabilizadores. Os elementos abordados neste estudo são os mancais lubrificados, os selos de fluxo mecânicos e o amortecimento interno do eixo, cujas interações...

Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a análise dinâmica de sistemas rotativos sujeitos a diferentes tipos de elementos instabilizadores. Os elementos abordados neste estudo são os mancais lubrificados, os selos de fluxo mecânicos e o amortecimento interno do eixo, cujas interações dinâmicas, em condições operacionais pode conduzir o sistema à instabilidade. Os mancais segmentados foram também incluídos no estudo, cujo comportamento é considerado inerentemente estável. O eixo foi modelado por meio do método dos elementos finitos, pela sua robustez, facilidade de implementação e resolução das equações envolvidas. Desse modo, os elementos instabilizadores analisados foram modelados de forma a permitirem sua adição no modelo do eixo, por meio de coeficientes dinâmicos equivalentes. Os mancais segmentados permitem duas modelagens para os seus coeficientes: a reduzida e a completa, com a última exibindo explicitamente os graus de liberdade do segmento, sendo necessárias modificações no modelo de elementos finitos para adiciona-los. A avaliação do limiar de estabilidade foi realizada por meio do método do decremento logarítmico, obtido através da solução do problema de autovalor da equação de movimento do rotor. Analisaram-se, separadamente, os efeitos da adição de diferentes mancais, selos e níveis de amortecimento interno, para visualizar a influência de cada componente na dinâmica de um mesmo eixo. As análises envolvendo o mancal segmentado incluíram ambos os modelos de coeficientes (reduzido e completo). Em seguida, foram combinados, em um mesmo eixo, diferentes tipos de mancais, selos e amortecimentos internos, em diversas análises para determinar as interações existentes entre os componentes envolvidos. A partir destes resultados, procurou-se, em todas as análises, observar os efeitos na rigidez do sistema, no nível de amortecimento e a variação do limiar de estabilidade

Abstract: The work¿s goal is to analyze the dynamics of rotating systems, considering different kinds of instabilizing elements or factors. The factors accounted in this thesis are the hydrodynamic bearings, flow seals, and internal damping of the shaft, whose dynamic interactions occurring during...

Abstract: The work¿s goal is to analyze the dynamics of rotating systems, considering different kinds of instabilizing elements or factors. The factors accounted in this thesis are the hydrodynamic bearings, flow seals, and internal damping of the shaft, whose dynamic interactions occurring during the system¿s operation may cause instable behavior. Besides, the tilting-pad journal bearing were studied, which behavior is considered to be inherently stable. The shaft was modeled through the finite element method, due to its robustness, ease to implement and solution of the involved equations. Hence, the instabilizing elements were modeled in order to allow their addition in the shaft¿s model, through equivalent dynamic coefficients. The tilting-pad journal bearings allow two different coefficient models: reduced and full, with the last one explicitly exhibiting the degrees of freedom of the pads, being necessary modifications to the finite elements model to contain them. The evaluation of the stability threshold was performed through the logarithmic decrement method, obtained from the solution of the eigenvalue problem of the equation of motion of the system. The effects of the addition of different bearings, seals and levels of internal damping were analyzed separately in order to visualize the influence of each component on the dynamic of the same shaft. The models with tilting-pad bearing were analyzed twice, with each one considering a different coefficients model (reduced and full). Finally, different kinds of bearings, seals and internal damping were combined in the same shaft, allowing the definition of the interactions between the involved components. From this work, the effects in the system¿s stiffness, damping level and changes in the stability threshold were observed in all analyses