Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar os parâmetros de um modelo de desgaste em mancais hidrodinâmicos, um dos problemas típicos e inerentes ao funcionamento repetido de máquinas rotativas, o qual pode ser acentuado em partidas e paradas ou durante a passagem pela velocidade crítica do...

Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar os parâmetros de um modelo de desgaste em mancais hidrodinâmicos, um dos problemas típicos e inerentes ao funcionamento repetido de máquinas rotativas, o qual pode ser acentuado em partidas e paradas ou durante a passagem pela velocidade crítica do rotor. Desta forma, é proposto um modelo matemático capaz de representar este desgaste em termos de alguns de seus principais parâmetros, que para este trabalho são: profundidade máxima e posição angular. O cálculo da distribuição de pressão e, consequentemente, das forças hidrodinâmicas geradas pelo filme de óleo, é feito através do método dos volumes finitos, adaptado para situações onde o filme de óleo é descontínuo. Na modelagem do sistema rotor-mancais, o modelo do rotor é representado pelo método clássico dos elementos finitos e os mancais são aproximados por coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento, a fim de representar tais efeitos inerentes ao filme de óleo. A identificação dos parâmetros característicos escolhidos para representar o desgaste é feita a partir da resposta dinâmica, em coordenadas direcionais, do sistema rotor-mancais no domínio da frequência. Esta identificação é realizada através de um método de busca que visa minimizar uma função objetivo, a qual, por sua vez, compara a resposta obtida numericamente com a resposta experimental proveniente de uma bancada de testes instrumentada. Através da comparação com os dados experimentais provenientes desta bancada, os resultados apresentados mostram que o modelo de desgaste desenvolvido neste trabalho é capaz de representar, de forma satisfatória, o comportamento de um mancal desgastado, assim como a resposta do sistema rotativo na presença desse tipo de falha. Com relação ao processo de identificação, o método de busca empregado mostra-se suficientemente robusto para identificar os parâmetros do desgaste real nas diferentes configurações empregadas nos mancais montados na bancada de testes

Abstract: The present work aims to identify the wear parameters of hydrodynamic bearings, one of the typical and inherent problems due to repeated use of rotating machineries, which can be accentuated in starts and stops or during the passage through the critical speed of the rotor. Thereby, a...

Abstract: The present work aims to identify the wear parameters of hydrodynamic bearings, one of the typical and inherent problems due to repeated use of rotating machineries, which can be accentuated in starts and stops or during the passage through the critical speed of the rotor. Thereby, a mathematical model capable of representing the wear in terms of its main parameters is proposed, which in the present work are the maximum depth and the angular position. The pressure distribution calculation and, consequently, the hydrodynamic forces generated by the oil film are numerically obtained by the finite volume method, adapted for situations where the oil film is discontinuous. In the rotor-bearing system modeling, the rotor model is represented by classic finite element method and the bearings are approximated by dynamic coefficients of stiffness and damping, in order to represent such inherent oil film effects. The identification of the parameters chosen to represent the wear is taken from the dynamic response, in directional coordinates, of the rotor-bearing system in the frequency domain. This identification is accomplished through a search method that aims to minimize an objective function which, in turn, compares the numerical response with the experimental response taken from an instrumented test rig. The results show that the wear model developed in this work is able to satisfactorily represent the behavior of a worn bearing, as well as the response of the rotating system in the presence of this type of failure. With respect to the identification process, the search method proves to be robust enough to identify the real wear parameters into the different configurations employed in the bearings mounted on the test rig