[pt] Este trabalho possibilita o desenvolvimento de um protótipo para uma bancada de rotação em escada reduzida pela modelagem, simulação e variação dos parâmetros usando o método analítico e o método dos elementos finitos. A estrutura da bancada é composta por duas seções, cada uma delas com três discos (rotores), unidas por um acoplamento. A bancada está ancorada numa base (estrutura), e foi montada sobre uma mesa isolada. As seções são acionadas por um motor elétrico (CA)monitorado por um inversor de frequência. A avaliação da sensibilidade dos parâmetros do sistema tais como características de eixo, dos rotores (massas e inércias) e mancais, forneceram um melhor entendimento do comportamento dinâmico. Os parâmetros do sistema foram escolhidos de tal forma a poder medir o desbalanceamento, empenamento do eixo, anisotropia dos mancais. Com este protótipo de bancada, será possível estudar as influências do acoplamento e desalinhamento nos mancais em sua operação, procurando-se obter dados experimentais que permitam conhecer o desenvolvimento dinâmico deste tipo de máquinas rotativas (sistemas multirotor-mancais). / [en] This work reports the modeling, simulation of the dynamics and assemblage of a reduced scale prototype of a Multi-span Rotor. Modeling and simulation were performed using both analytical and finite element approaches. The Multi-span Rotor is a two stage rotor, each stage with three disks (rotors). The two stages are joined by a coupler. An electric motor (CA), wich is controlled by frequency inversor supplies the power to the system. Results from simulation oriented the prototype design, guiding the choices of parameters that control the system response. These parameters were chosen in order to measure umbalancing, shaft bow, and anisotropy of bearing. This prototype allows the experimental study of the influences on the system response of couplings and bearing misalignment in operation, and may be helpful fordwards a better understanting of the dynamic behavior of this type of rotative machines (multirotorbearing system).

Orientador: Hans Ingo Weber / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T04:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalca_KatiaLucchesi_M.pdf: 1578626 bytes, checksum: 7b8b7d90e6766f4ff8a4ef58a4386015 (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: Este trabalho trata da análise não linear de um Rotor Laval simples passando pela sua ressonância, sob ação do atrito seco de Coulomb. Introduz-se o atrito no sistema através de um mecanismo auxiliar independente, de forma que este atue principalmente nas direções perpendiculares e transversais ao eixo do rotor. Através de simulação numérica observou-se alterações dinâmicas interessantes na resposta do sistema quando da variação de determinados parâmetros, de onde surgiram algumas recomendações construtivas importantes. Verificou-se que, desacoplando o sistema auxiliar após a velocidade crítica, ocorre uma redução da amplitude de vibração na ressonância, ou seja, o atrito seco, neste caso, atua como força amortecedora do movimento vibratório. / Abstract: The non-linear analysis of a simple Laval Rotor crossing its resonance under Coulomb dry friction action is studied. This friction is introduced in the system through an auxiliary mechanism so that it works mainly on the perpendicular and transversal directions of the rotor shaft. Interesting dynamical changes on the system response are observed through numerical simulations when some parameters are varied. Some important constructive requirements appeared from these numerical studies. It could be verified that disconnecting the auxiliary system after the critical speed, a vibrational amplitude reduction occurs on the ressonance, i.e., in this case the dry friction works like a damping force of the vibratory motion. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2007. / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:33:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273979.pdf: 8118255 bytes, checksum: ecaddb13320dde88941db6c7fb9b306a (MD5) / Motores de indução são máquinas robustas, de construção relativamente simples e com vida depende quase exclusivamente da vida da isolação dos enrolamentos. Esta, por sua vez, é afetada por muitos fatores onde o mais importante é sem dúvida a temperatura de trabalho dos materiais isolantes utilizados. Devido a isso, para a proteção dos motores, eles devem ser protegidos contra aumentos de temperatura por um dispositivo integrante do motor ou um dispositivo de proteção independente em todas as condições de operação. O relé de sobrecarga térmico com sensibilidade a falta de fase, que opera pelo principio dos bimetais, é o dispositivo de proteção independente mais utilizado para proteção térmica de motores. Testes experimentais para avaliação da proteção efetiva realizada por esse dispositivo em condições de operação anormais do motor de indução, rotor bloqueado e falta de fase, foram realizados e com base nas avaliações e resultados obtidos, um novo sistema de proteção é proposto de forma a oferecer proteção efetiva as mais diversas condições de operação do motor. A validação e implementação do sistema proposto são realizadas através de simulações com auxílio do software P-Spice e testes experimentais em protótipo. / The induction motors are robust machines and quite simple in their construction. In general, their lifetime depends on the life of the winding isolation. This is affected by many factors like vibrations, corrosive environments and others. Undoubtedly, among all these factors, the most important is the working temperature of the used insulating materials. Due of this, induction motors must be protected against temperature rise by a protective device, which is a part of the motor or an independent protective device, during all operation conditions. Overload relay with single phasing failure sensitivity, which achieved using the bimetal principle, is the most used independent protective device for thermal motor protection. Experimental tests were made to evaluate the effective motor protection by this device under abnormal motor operation conditions, blocked rotor and single phasing. Based on results and evaluations found, a new protective system was proposed in order to provide effective protection under several motor operation conditions: normal and abnormal conditions. The validity and implementation of proposed system were made thought simulations, assisted by P-Spice software, and experimental tests using a prototype.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325646.pdf: 5817959 bytes, checksum: 34356e651c3da0cad54c4f47a37172b2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Como parte da garantia da qualidade na produção de estatores de motores de indução monofásicos, são empregados vários ensaios elétricos de rotina, visando assegurar a conformidade do produto. Tipicamente, tais ensaios são: resistência elétrica, tensão aplicada, surto elétrico e sentido de rotação. Em linhas de elevado fluxo de produção de estatores, esses ensaios nem sempre conseguem a efetividade desejada, permitindo que peças não conformes cheguem ao cliente. Visando aprimorar a detecção de defeitos de fabricação de estatores, este trabalho realiza uma pesquisa da aplicabilidade de dois ensaios não usuais para esse propósito: descargas parciais em baixa tensão e rotor bloqueado, como complemento aos testes usuais. Para o ensaio de descargas parciais, a partir da literatura e normas disponíveis, fez-se um estudo teórico das condições que influenciam a atividade e detecção desse fenômeno. Para o ensaio de rotor bloqueado, empregando uma bancada protótipo desenvolvida no âmbito desta dissertação, fez-se um estudo experimental dos sinais de corrente e de torque para um modelo de estator monofásico. Apresentam-se as limitações encontradas para cada método e sua potencial utilidade como ferramenta para detecção de defeitos. No caso do ensaio de descargas parciais ficou caracterizado que os níveis máximos de tensão passíveis de aplicação nos estatores em questão não são suficientes para gerar descargas parciais que evidenciem, de forma eficiente, defeitos de fabricação. Para o caso do ensaio de rotor bloqueado, a análise da corrente se mostrou bem mais efetiva do que a do torque, chegando-se a resultados que indicam potencial da técnica como método complementar aos atualmente empregados para identificação de defeitos em estatores.<br> / Abstract : Several routinely electric tests are used in production of singe-phase induction motor stators, as part of quality assurance programs, in order to ensure product conformity. Typically, the applied tests are: winding resistance, hipot (applied voltage), electrical surge and rotational direction. In high flow production lines of stators, these tests do not always get the desired effectiveness in all pieces produced, some of them erroneously outcomes to client as a product accepted, despite actually defective. In order to improve defects detection in stators manufacturing, it was researched the applicability of two not usual tests: low-voltage partial discharge and locked rotor, as complement to routine tests. To attend the partial discharges study, was taking the literature and standards available and done a theoretical survey of conditions that may influence the activity and detection of this phenomenon. By means of a prototype test bench system, conceived, designed and developed to perform the locked rotor test, was done an experimental study with current and torque measurements for a model of single-phase stator. From the carried research out for both test methods, are presented the founded limitations and potential useful of each, as a tool for defect detection. For partial discharges was characterized that maximum voltage level applicable for the stator under test are insufficient for detection of fabrication defects. For rotor locked test, the analysis of current showed more effectiveness than torque, leading to results that indicate the potential of the technique as a complementary method to the currently used for identification of defects in stators.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334130.pdf: 2594544 bytes, checksum: 321ec17d4d7304c07a64af7be0f5d747 (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido às diferenças no processo de fabricação, rotores centrifugados apresentam maior eficiência e maior resistência interbarras do que rotores injetados sob pressão. Por esse motivo, o tratamento térmico aplicado a rotores injetados para melhoria da isolação da gaiola não é tradicionalmente aplicado pela indústria a rotores centrifugados. Esse trabalho avalia o efeito da realização do tratamento térmico tradicional a 450°C em rotores centrifugados, avaliando ainda a viabilidade e os efeitos do tratamento térmico de rotores centrifugados a 520°C, temperatura não recomendada no caso dos rotores injetados sob pressão. As medições de eficiência são realizadas por meio de ensaios no dinamômetro, utilizando-se um estator padrão mantido em condições controladas. São medidas as resistências interbarras de rotores não tratados e tratados a 520°C. Para a realização dos ensaios são utilizados rotores de motores monofásicos de pequeno porte aplicados em compressores na refrigeração doméstica.<br> / Abstract : Due to differences in the manufacturing process, centrifuged rotors have higher efficiency and inter-bar resistance than those produced by high pressure die casting process. Therefore, the heat treatment applied to high pressure die casted rotors to improve the insulation of the cage is not traditionally applied by the industry to centrifuged rotors. This study evaluates the effect of the traditional 450°C heat treatment on centrifuged rotors, as well as the feasibility and effects of 520ºC heat treatment on centrifuged rotors, temperature not recommended for high pressure die casted rotors. The efficiency measurements are performed with a dynamometer, using a standard stator kept under controlled conditions. The inter-bar resistances of non-treated and 520°C heat treated rotors are measured. The tests are made using small single phase motors, usually applied in domestic refrigeration compressors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 80417.pdf: 4957329 bytes, checksum: 13a9996bc931fc9f67304f9c215284e8 (MD5) Previous issue date: 1989 / Analisam-se os problemas de vibrações de um exaustor de gás clorídrico da Companhia Siderúrgica Nacional, tendo em vista a determinação das causas e sua solução. Cinco métodos de cálculo das freqüências naturais são utilizados e comparados, a saber: métodos de Dunkerley, de Rayleigh, do Determinante Característico, de Interação Matricial e das Matrizes de Transferência. Consideram-se vários efeitos que poderão alterar as freqüências naturais como: redução do diâmetro das mangas do eixo, efeitos giroscópicos, flexibilidade dos discos e dos mancais, número de graus de liberdade, excentricidade dos discos e efeito da inércia rotatória. Efetua-se análise de sinais das vibrações do sistema mediante utilização de gravação em FM e processamento desses sinais em um analisador de vibrações (Fourier Analyser) FFT-5451-C, Hewlett Packard. As propriedades dinâmicas do rotor são obtidas através da análise modal, onde são determinadas as freqüências naturais, modos de vibração e fatores de amortecimento. São discutidos os resultados numéricos e experimentais. Soluções, consistindo em modificações do exaustor, são sugeridas

Orientador : Prof. Dr. Carlos Alberto Bavastri / Coorientadora : Profª. Drª. Ana Gabriela Martinez / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 25/02/2016 / Inclui referências : fls. 104-110 / Resumo: A instabilidade presente em sistemas girantes com rotações elevadas é uma das principais causas de graves problemas nos mesmos, podendo levar o rotor a falhas catastróficas ou desgastes prematuros de seus componentes. Uma forma de reduzir este problema em dinâmica de rotores é a adição de amortecimento nos mancais. O uso de materiais viscoelásticos (MVEs) em controle de vibrações, seja através de isolamento ou neutralizadores dinâmicos, tem sido aplicado com relativo sucesso já há alguns anos, pois além da elevada capacidade de dissipar energia vibratória, os MVEs possuem baixos custos iniciais de implementação e de manutenção. Porém, os modelos utilizados para descrever o comportamento dinâmico destes materiais com exatidão no domínio da frequência, levam a matrizes de rigidez complexas, em função da frequência e da temperatura. Uma forma de constatar a instabilidade de um sistema é verificar a parte real dos autovalores associados a este tipo de problema. No presente caso, a dinâmica destes sistemas deve ser resolvida no espaço de estado, um espaço dimensional, onde é o número de graus de liberdade ou frequências naturais. Em modelos numéricos que utilizam matrizes com coeficientes reais, é possível observar, no espaço de estado, que os autovalores aparecem com multiplicidade dupla em pares complexos conjugados. Por outro lado, quando utilizado o modelo de derivadas fracionárias para descrever o comportamento dinâmico de materiais viscoelásticos (polímeros, borrachas, entre outros), a matriz de rigidez possui coeficientes complexos. Neste caso, os autovalores, que devem estar relacionados de alguma forma pela redundância de informação, podem aparecer repetidos e em pares complexos conjugados, e/ou em pares complexos e seu oposto. Sendo assim, uma simples inspeção na parte real dos autovalores não pode mais ser realizada, já que os códigos numéricos não poderiam determinar quem é o autovalor e quem é o oposto. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é propor um método para estimar com exatidão a instabilidade dinâmica de rotores quando os mesmos são compostos com materiais viscoelásticos. Para tal, é proposto o acompanhamento da trajetória dos autovalores no plano de Laplace. Partindo de um ponto de equilíbrio, quando o autovalor cruzar o eixo da parte imaginária, o sistema se tornará instável. Para corroborar esta proposta, é considerado um sistema com amortecimento histerético, que é solucionado no domínio do tempo para algumas velocidades de rotação predeterminadas. Com isto, o método apresenta resultados satisfatórios, ao ser analisado um caso particular. Palavras-chave: Instabilidade. Rotor. Autovalor. Material viscoelástico. / Abstract: The instability in high-speed rotors is one of the main causes of their problems, which may lead to catastrophic rotor failure or premature weakening. One way to reduce this problem is the addition of damping in the bearings. The use of viscoelastic materials (VEM) for vibration control, either through isolation or dynamic neutralizers, has been applied with relative success in the last years, because, besides its high capacity to dissipate vibrational energy, the VEM have lower initial costs of implementation and maintenance. However, the models used to describe the dynamic behavior of such materials with accuracy lead to complex stiffness matrices as function of frequency and temperature. One way to verify the instability of a system is to check the real part of the associated eigenvalues. In this case, this problem should be solved in the state space, a dimensional space, where is the number of degrees of freedom or natural frequencies. In numerical models involving matrices with real coefficients, it is possible to observe in the state space that the eigenvalues appear with double multiplicity and complex conjugate pairs. On the other hand, when using the fractional-derivative model describing the dynamic behavior of viscoelastic materials (polymers, rubbers and so on) the matrix has complex coefficients. In this case, the eigenvalues should be in some way related by redundant information that may appear in complex conjugate pairs and repeated, and also in complex and opposite pairs, as has been observed in some numerical simulations and previous work. If this is the case, a simple inspection of the real part of the eigenvalues cannot be performed, since the numeric codes could not determine which eigenvalue is physically relevant. Within this context, the aim of this work is to propose a method for accurately estimate the dynamic instability of rotors when they are built with viscoelastic materials. For that, it is proposed to monitor the trajectory of eigenvalues in Laplacian plan. Starting from an equilibrium point, when the trajectory of eigenvalues crosses the axis of the imaginary part, the system will become unstable. To confirm this proposal, it is considered a system with hysteretic damping, which is solved in the time domain to some pre-determined speed. Thus, the method shows satisfactory results, when taken into account a special case. Key-words: Instability. Rotor. Eigenvalue. Viscoelastic material.

Orientadores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini, Gregory Bregion Daniel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_AntonioCarlosSanchesGrijotaPiragibe_M.pdf: 5320137 bytes, checksum: 6c4d8edd95179d0d202cdd190a3b7792 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a análise dinâmica de sistemas rotativos sujeitos a diferentes tipos de elementos instabilizadores. Os elementos abordados neste estudo são os mancais lubrificados, os selos de fluxo mecânicos e o amortecimento interno do eixo, cujas interações dinâmicas, em condições operacionais pode conduzir o sistema à instabilidade. Os mancais segmentados foram também incluídos no estudo, cujo comportamento é considerado inerentemente estável. O eixo foi modelado por meio do método dos elementos finitos, pela sua robustez, facilidade de implementação e resolução das equações envolvidas. Desse modo, os elementos instabilizadores analisados foram modelados de forma a permitirem sua adição no modelo do eixo, por meio de coeficientes dinâmicos equivalentes. Os mancais segmentados permitem duas modelagens para os seus coeficientes: a reduzida e a completa, com a última exibindo explicitamente os graus de liberdade do segmento, sendo necessárias modificações no modelo de elementos finitos para adiciona-los. A avaliação do limiar de estabilidade foi realizada por meio do método do decremento logarítmico, obtido através da solução do problema de autovalor da equação de movimento do rotor. Analisaram-se, separadamente, os efeitos da adição de diferentes mancais, selos e níveis de amortecimento interno, para visualizar a influência de cada componente na dinâmica de um mesmo eixo. As análises envolvendo o mancal segmentado incluíram ambos os modelos de coeficientes (reduzido e completo). Em seguida, foram combinados, em um mesmo eixo, diferentes tipos de mancais, selos e amortecimentos internos, em diversas análises para determinar as interações existentes entre os componentes envolvidos. A partir destes resultados, procurou-se, em todas as análises, observar os efeitos na rigidez do sistema, no nível de amortecimento e a variação do limiar de estabilidade / Abstract: The work¿s goal is to analyze the dynamics of rotating systems, considering different kinds of instabilizing elements or factors. The factors accounted in this thesis are the hydrodynamic bearings, flow seals, and internal damping of the shaft, whose dynamic interactions occurring during the system¿s operation may cause instable behavior. Besides, the tilting-pad journal bearing were studied, which behavior is considered to be inherently stable. The shaft was modeled through the finite element method, due to its robustness, ease to implement and solution of the involved equations. Hence, the instabilizing elements were modeled in order to allow their addition in the shaft¿s model, through equivalent dynamic coefficients. The tilting-pad journal bearings allow two different coefficient models: reduced and full, with the last one explicitly exhibiting the degrees of freedom of the pads, being necessary modifications to the finite elements model to contain them. The evaluation of the stability threshold was performed through the logarithmic decrement method, obtained from the solution of the eigenvalue problem of the equation of motion of the system. The effects of the addition of different bearings, seals and levels of internal damping were analyzed separately in order to visualize the influence of each component on the dynamic of the same shaft. The models with tilting-pad bearing were analyzed twice, with each one considering a different coefficients model (reduced and full). Finally, different kinds of bearings, seals and internal damping were combined in the same shaft, allowing the definition of the interactions between the involved components. From this work, the effects in the system¿s stiffness, damping level and changes in the stability threshold were observed in all analyses / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Idehara_SergioJunichi_M.pdf: 4288995 bytes, checksum: 7d0c3ca4d80f6511af1b7f435fd748ad (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Waldemir Silva de Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AssuncaoFilho_TelesforoReisde_M.pdf: 3963934 bytes, checksum: 2c3575a8db785e72008eeaa87295da4d (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado