Análise experimental do comportamento dinâmico de mancais radiais hidrodinâmicos de geometria fixa

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo experimental da influência de mancais radiais hidrodinâmicos cilíndricos e não cilíndricos sobre o comportamento dinâmico de eixos rotativos. Uma bancada de ensaios de rotores horizontais apoiados em dois mancais radiais hidrodinâmicos, capaz de representar diferentes montagens de rotores, é especialmente fabricada para o desenvolvimento desse estudo. Seis mancais hidrodinâmicos de geometria fixa são selecionados para a avaliação da resposta dinâmica de diferentes configurações de rotores. Dois pares de mancais radiais cilíndricos, fabricados por processos de usinagem convencional e por eletro-erosão, e quatro pares de mancais não cilíndricos mancal elítptico (de dois lóbulos ou limão), mancal de dois lóbulos desalinhados (offset), mancal de três lóbulos e mancal de quatro lóbulos fabricados por meio de usinagem de precisão via eletroerosão, são projetados para o sistema de suporte da bancada de rotores desenvolvida nesse trabalho. A análise comparativa do comportamento dinâmico dos seis mancais é efetuada por meio de ensaios de vibrações realizados em condições de velocidade constante e em aceleração. Espectros de freqüência em velocidade zero, espectros de freqüência em diversas velocidades estacionárias de operação, diagramas cascata (waterfall plots) e diagramas das órbitas de precessão do munhão são obtidos a partir da medição das vibrações em diferentes montagens de rotores horizontais suportados pelos mancais selecionados. Acelerômetros e sensores de proximidade sem contato são utilizados para captar os sinais desejados de vibração sobre os mancais sob diferentes condições de carregamento dinâmico. Além dos espectros de freqüência e das órbitas do munhão, a resposta síncrona ao desbalanceamento de diferentes rotores é determinada para cada tipo de mancal para a faixa de velocidades de rotação de 0 a 10.000 rpm. Uma avaliação preliminar do desgaste por contato dos mancais analisados é efetuada por meio de análise metrológica dimensional antes e após os testes de vibração. Os resultados experimentais obtidos permitem a confecção de diversas curvas da resposta dinâmica dos seis mancais analisados, fornecendo subsídios relevantes para a seleção da configuração de mancal radial de geometria fixa mais apropriada para uma dada máquina rotativa. Pela análise comparativa realizada nesse trabalho, a classificação dos mancais analisados baseada na capacidade de atenuar a resposta síncrona ao desbalanceamento de rotores horizontais é dada por: 1) mancal de 2 lóbulos desalinhados (mancal offset); 2) mancal de 3 lóbulos; 3) mancal elíptico; 4) mancal circular de pequena folga radial; 5) mancal circular de grande folga radial; 6) mancal de 4 lóbulos.

ASSUNTO(S)

engenharia mecânica teses.

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