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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Análise dinâmica de rotores em balanço utilizando procedimentos computacionais e experimentais
Authors: Raimundo Eduardo Cota
First Advisor: Marco Tulio Correa de Faria
First Referee: Eduardo Bauzer Medeiros
Second Referee: Maria Lucia Machado Duarte
Abstract: Este trabalho apresenta um estudo do comportamento dinâmico de rotores em balanço, operando abaixo da primeira velocidade crítica, suportados em mancais de rolamento. Um caso particular de rotor em balanço, que consiste em um soprador industrial de forno dereaquecimento, é selecionado para esse estudo. O rotor analisado encontra-se apoiado em mancais de rolamento, que estão montados em base metálica instalada em fundação de concreto. Alguns aspectos relevantes do comportamento dinâmico desse tipo de rotor sãoestudados utilizando-se procedimentos analítico-experimentais e procedimentos computacionais. O estudo experimental é desenvolvido sobre um rotor de soprador utilizado para alimentação de ar de combustão em forno industrial, que possui rotação nominal de 1.800rpm, sendo acionado por motor de potência de 150 cv, com capacidade de 11.300 Nm3/h, em condições de pressão manométrica de 850 mmH2O e temperatura de 250º C. Testes de batida (bump tests) e testes de vibração em velocidade constante são realizados sobreesse rotor em diferentes condições de operação, permitindo a obtenção dos espectros de freqüência e os diagramas de Bode para a resposta vibratória do sistema rotativo. Um procedimento computacional baseado no método de elementos finitos também é desenvolvido para a determinação das freqüências naturais do rotor suportado em mancaiselásticos. O diagrama de Campbell é utilizado para a determinação das velocidades críticas do rotor. A modelagem de elementos finitos inclui a flexibilidade do impelidor do soprador, que possui grande influência na resposta dinâmica do conjunto rotativo. Os resultados obtidos mostram que os efeitos giroscópicos e a flexibilidade do impelidor dominam a resposta do rotor do soprador na região de velocidades próxima à primeira velocidade crítica.
Abstract: This work deals with a study of the dynamic behavior of overhung rotors running below the first critical speed, which are supported by roller bearings. A special case of overhung rotor, which consists of an industrial blower for reheating furnace, is selected for this study. The selected rotor is supported on roller bearings, which are mounted on metallic base installed on a concrete foundation. Some important dynamic aspects of the overhung rotor behavior are analyzed by using both analytical-experimental and computational procedures. The experimental study is performed on a blower rotor, which has been used to feed combustion ir into industrials furnace, that rotates at 1,800 rpm. The rotor is driven by an electrical motor of 150 hp, and has the blowing capacity of 11,300 Nm3/h at pressure of 850 mmH2O and temperature of 250º C. Bump tests and constant speed vibration tests are performed on this rotor at several operating conditions, rendering the frequency spectraand the Bode diagrams associated with the rotating system vibratory response. Moreover, a computational procedure based on the finite element method is implemented to estimate the natural frequencies of overhung rotors supported on elastic bearings. The Campbell diagram is employed to compute the rotor critical speeds. The finite element modeling includes the blower impeller elastic flexibility, which has a strong influence on the dynamic response of the rotating system. The numerical results rendered in this work show that the impeller gyroscopic moments and flexibility dominate the blower rotor dynamic response in the speed range near the first critical speed.
Subject: Rotores
Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/MDAD-7W7K9K
Issue Date: 25-Apr-2008
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