Utilização de mancais segmentados com injeção eletronica para controle de rotores : teoria e experimento

Orientador: Ilmar Ferreira SantosDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: O comportamento de máquinas rotativas é determinado tanto pela dinâmica de seus componentes rotativos como dos não rotativos. A estabilidade destes sistemas rotativos está relacionada com o tipo de acoplamento utilizado entre seus componentes rotativos e não rotativos. Em mancais hidrodinâmicos este acoplamento é realizado através de uma fina película de óleo existente entre o eixo (parte girante) e a carcaça (parte estacionária). Neste trabalho, estuda-se a utilização de um novo tipo de mancal para controlar a vibração em rotores. Este mancal ativo permite, além da lubrificação hidrodinâmica tradicional, uma lubrificação ativa determinada pela injeção eletrônica de óleo na folga radial. O modelo matemático do sistema é obtido determinando-se a dinâmica de cada um de seus componentes: rotor rígido, atuadores hidráulicos, mancal segmentado e sistema de controle. Introduzindo-se as equações dos atuadores hidráulicos nas equações do fluido lubrificante do mancal, obtém-se as equações da lubrificação ativa, denominadas equações de Reynolds Modificadas. Os resultados teóricos e experimentais (obtidos para determinadas condições de operação) mostram que a utilização deste tipo de mancal reduz significativamente os níveis de vibração em máquinas rotativasAbstract: The behavior of rotormachinery is determined by the dynamics of its rotating and non ratating elements. The stability of these systems is closely related to the components used to couple the ratating and non rotating parts. ln hydrodynamic bearings, this coupling is given by the fiuid film present between the shaft (rotating part) and the bearing (non rotating part). ln this work, a new kind of bearing used to contraI rotor vibrations is investigated. The active bearing provides both the traditional hydrodynamic lubrication and the active lubrication, as a result of the electronic oil injection into the bearing gap. The mathematical model, of the system is obtained from the dynamic equations of each component: rigid rator, hydraulic actuators, tilting pad journal bearings and control system. lntroducing the hydraulic actuators' equations into the bearing's lubricant equation, one gets the active lubricant equations, that are called Modified Reynolds equations. The theoretical and experimental results (obtained for some specific operation conditions), show that this kind of bearing can significantly reduce the vibrations levels of rotormachineryMestradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoMestre em Engenharia Mecânic