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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Validação experimental de modelo para identificação de parâmetros de falha por desgaste em mancais lubrificados
Title Alternative: Experimental validation of model for fault by wear parameter identification in lubricated bearings
Author: Mendes, Ricardo Ugliara, 1987-
Advisor: Dedini, Katia Lucchesi Cavalca, 1963-
Dedini, Katia Lucchesi Cavalca
Abstract: Resumo: Máquinas rotativas são utilizadas em uma vasta gama de processos industriais onde, de maneira geral, o aumento da eficiência está diretamente relacionado ao aumento da velocidade de rotação. Por este motivo, mancais hidrodinâmicos são comumente utilizados devido a sua elevada capacidade de carga e aplicabilidade a altas rotações. No entanto, este tipo de mancal pode inserir anisotropia no sistema ocasionando o surgimento de instabilidades fluído induzidas. Assim, rotores de grande porte são submetidos a testes de estabilidade na fase de comissionamento e ao longo de sua vida útil visando uma operação segura. O presente trabalho se insere neste contexto em duas vertentes. Primeiramente, é a apresentado um método para a identificação dos parâmetros de desgaste em mancais hidrodinâmicos (profundidade e posição angular); um dos problemas inerentes a este tipo de mancal. O método é baseado no ajuste das dFRFs (Directional Frequency Response Function) do modelo desenvolvido em função das curvas obtidas experimentalmente. A dFRF experimental é obtida através da aplicação, por um atuador magnético, de um ruído-branco, e pela medição do deslocamento do eixo nos mancais. A dFRF simulada é obtida a partir do modelo em elementos finitos do eixo contendo os coeficientes de rigidez e amortecimento dos mancais hidrodinâmicos, contemplando casos com ou sem falha por desgaste. A presença do desgaste apresenta grande influência nos termos cruzados da dFRF, devido à intensificação do caráter anisotrópico dos mancais, sendo estes mais eficazes na identificação dos parâmetros do desgaste se comparados à FRF em coordenadas físicas. As vantagens do método proposto são a aplicabilidade em sistemas reais e a robustez na identificação dos parâmetros de desgaste de mancais hidrodinâmicos. A segunda vertente do trabalho é a apresentação do método MOBAR (Multiple Output Backward Autoregressive Method) como uma alternativa na obtenção do fator de amortecimento de rotores sustentados por mancais lubrificados, podendo ser utilizado nos testes de comissionamento e manutenção preditiva. O método é baseado em um modelo autorregressivo que utiliza apenas a resposta transiente do sistema, obtida a partir da aplicação de uma força rotativa utilizando-se um atuador magnético. Com as modificações propostas neste trabalho, o método apresentou-se consistente na identificação dos parâmetros de amortecimento, enquanto que a duração dos testes experimentais é da ordem de segundos, reduzindo custos de paradas programadas

Abstract: Rotating machines are used in a wide range of industrial processes and, in general, a higher efficiency is directly related to a higher rotational speed. For this reason, hydrodynamic bearings are frequently used due to its high load capacity and applicability to higher rotational speeds. However, this kind of bearing may introduce anisotropy in the system leading to the appearance of fluid-induced instabilities. Thus, large rotors are submitted to stability tests at the commissioning stage and during its operational life aiming a secure operation. The present work is inserted in this context in two segments. First, a method for wear parameters identification in journal bearings (depth and angular position) , one of the inherent problems of such bearings, is presented. The method is based in adjust the dFRFs (Directional Frequency Response Function) of the developed model as a function of the experimental obtained curves. The experimental dFRF is obtained through the application of a white noise, by a magnetic actuator, and the displacement measurements of the shaft in the bearings. The simulated dFRF is obtained from a finite element model of the shaft containing the stiffness and damping coefficients of the lubricated bearings, with or without wear. The presence of wear has a high influence in the crossed terms of the dFRF, due to the increase of the anisotropy in the bearings, being more suitable for the wear parameters identification than the FRF in physical coordinates. The advantages of the proposed method are its applicability in real systems and the robustness of the wear parameters identification in hydrodynamic bearings. The second segment of this work consists of presenting the MOBAR method (Multiple Output Backward Autoregressive Method) as an alternative to obtain the damping factor of journal bearing supported rotors, which can be applied in tests for commissioning and predictive maintenance. The method is based in an autoregressive model, which uses only the transient response of the system, obtained through the application of a rotational force using a magnetic actuator. With the modifications proposed in this work, the method has presented consistence in the damping factor identification, while the tests duration are in the order of seconds, reducing the costs of programmed stops
Subject: Mancais
Falha de sistema (Engenharia)
Localização de falhas (Engenharia)
Rotores - Dinâmica
Editor: [s.n.]
Citation: MENDES, Ricardo Ugliara. Validação experimental de modelo para identificação de parâmetros de falha por desgaste em mancais lubrificados. 2016. 1 recurso online ( 153 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/265701>. Acesso em: 29 ago. 2018.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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