Orientador : Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacon_FabioT.Peggau_M.pdf: 9652430 bytes, checksum: bfb75d1ec9a62b5c1a2e8d95c3793346 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Em se tratando do procedimento de projeto e simulação de rotores em geral, tem-se que as aproximações e hipóteses inerentes aos modelos matemáticos aplicáveis a tais tipos de máquinas abrem margem a respostas numéricas distintas das obtidas em medições experimentais. A teoria de ajustes de modelos tem por objetivo minimizar tal margem de erro através de técnicas que, a partir de dados experimentais medidos em uma máquina ou estrutura, e seu respectivo modelo matemático, possam ajustar tal modelo de forma que este seja o mais confiável e representativo possível do sistema real. O presente trabalho propõe o uso desta teoria em conjunto com métodos de otimização irrestrita visando obter uma metodologia de projeto que viabilize a calibração de modelos matemáticos. Para isso, foi utilizado como objeto de estudo deste trabalho um rotor com um disco centrado simétrico em fundação rígida e biapoiado em mancais hidrodinâmicos cilíndricos. Experimentalmente, foram monitorados os deslocamentos do eixo, das caixas dos mancais e as forças dinâmicas atuantes nos mancais. No modelo matemático, baseado no modelo do rotor por elementos finitos e no modelo dos mancais por solução da equação de Reynolds por diferenças finitas, os parâmetros monitorados no rotor real podem ser obtidos numericamente. Com tais respostas, definem-se então vetores de erro que servem como parâmetros a serem minimizados dentro de um método direto de ajuste, feito através da otimização de parâmetros que influenciam diretamente na resposta do sistema, como os coeficientes de rigidez e amortecimento dos mancais. Como conclusão, foi possível verificar a validade do procedimento proposto, uma vez que o método foi capaz de calibrar o modelo matemático e então, a partir deste, obter respostas confiáveis do sistema fisico . O trabalho ainda apresenta uma significativa contribuição para a área de projeto de máquinas rotativas, visto que a metodologia é relativamente simples e suficientemente robusta para ajuste e validação em laboratórios de modelos computacionais de mancais em máquinas rotativas / Abstract: Generally, when talking about the design procedure and simulation of rotors, the approaches and inherent hypotheses to the applicable mathematical models to such types of machines bring numerical responses different from that obtained in experimental mensurements. The models updating theory has for objective to minimize such kind of errors through techniques that, starting from experimental data measured in machines or structures, and comparing with the respective mathematical models, can fit the model so that it is more reliable and representative of the real system. The present work proposes the use of this theory applying unrestricted optimization methods to obtain a design methodology that makes possible the calibration of mathematical models. For that, a rotor with a centered disk in rigid foundation and supported by two hydrodynamic cylindrical bearings, was used as object of study of this work. The displacements of the shaft were monitored, as well the bearing housings displacements and the dynamic forces acting in the bearings. In the math_matical model, based on the fmite element model ofthe rotor and in the Reynolds equation solution for finite differences to the bearings, the parameters monitored in the real rotor can be obtained numerically. There are defined error vectors based on the answers that represent the parameters to be minimized inside a direct updating method, through parameters optimization that durectly influence in the system response, as the stiffness and damping coefficients of the bearings. As conclusion, it is possible to verify the validity of the proposed procedure, once the method was capable to calibrate the mathematical model and then, to obtain more reliable results of the physical system. The work still presents a significant contribution for the design area of rotating machines, because the methodology is relatively simple and sufficiently robust for ftting and validation of computational rotors and bearings models in laboratories / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Ilmar Ferreira Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:53:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicoletti_Rodrigo_D.pdf: 11249780 bytes, checksum: 1c84527092446697b7796f63ac41553d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Idehara_AnneliseYuiko_M.pdf: 2161496 bytes, checksum: 55c604cc3cef545df951f0fbb8f2af19 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a análise do fenômeno de vibração na direção longitudinal de árvore de manivelas em motores de combustão interna, o cálculo de esforços sobre o mancal e o cálculo dos deslocamentos causados pela dinâmica do virabrequim. Essa vibração é apontada como uma das causas de desgaste precoce dos componentes acoplados ao virabrequim e do próprio componente. Reduzir essa vibração contribui para o aumento da vida útil e eficiência. A formulação proposta para estudo da dinâmica da estrutura é o modelo de múltiplos graus de liberdade com massas e inércias concentradas. Para o cálculo dos esforços de reação dos mancais, a equação de Reynolds é resolvida por diferenças finitas. Além disso, o programa comercial Excite (AVL) é utilizado para aferir resultados e fazer comparações. Os resultados são apresentados para diferentes condições de operação em um virabrequim comercial. Analisa-se de forma simples o efeito da redução de massa de 5% e de 10%. Por fim, conclui-se que a árvore de manivelas simulada não apresenta desgaste por contato metal-metal. / Abstract: This paper aims to analyze the phenomenon of vibration in the longitudinal direction of the crankshaft in internal combustion engines, the calculation of loads on the bearing and the calculation of displacements caused by the dynamics of the crankshaft. This vibration is identified as a cause of premature wear of the components coupled to the crankshaft and the component itself. Reduction in this vibration contributes to increased efficiency and life service time. The proposed formulation to study the dynamics of the structure is the model of multiple degrees of freedom with concentrated masses and inertias. The Reynolds equation is solved by Finite Differences Method to calculate the supported load of the bearing. In addition, the commercial program Excite (AVL) is used to evaluete results and make comparison. The results are presented for different operating conditions in a commercial crankshaft. A simple analysis of a crankshaft mass reduction of 5% and 10% is done. Finally, a conclusion that the crankshaft does not present a metal-metal contact is done. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gerardin_RodrigoCeccatto_M.pdf: 1433853 bytes, checksum: d1832bbbe32aa8b2f8edb3756793f3f5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Atualmente, devido as exigências comerciais e técnicas, os motores de combustão interna operam com pressões de combustão cada vez mais altas. Ao mesmo tempo, deve-se otimizar a operação de todo sistema e a forma dos componentes levando-se em conta a melhor performance e redução de peso. Para um melhor entendimento do comportamento dinâmico de um motor de multi cilindros, é necessário verificar a cinemática e a dinâmica para apenas um cilindro como feito neste trabalho. O foco principal deste trabalho é desenvolver um modelo matemático para determinar as distribuições de pressão e as forças atuantes nos mancais hidrodinâmicos para um cilindro de um motor de combustão interna. Um modelo dinâmico do sistema de pistão-biela-manivela é apresentado e permite calcular as forças dinâmicas e folgas no mancal principal, olhais maior e menor da biela derivados da pressão de combustão. O modelo matemático do mancal hidrodinâmico radial é oriundo da equação de Reynolds e resolvido utilizando o Método de Elementos Finitos. O sistema dinâmico não-linear é resolvido utilizando o método iterativo de Newton-Raphson para cada passo de integração no tempo / Abstract: Due to the current commercial and technical requirements, the internal combustion engines must operate under higher pressures. It is also necessary to optimize the system operation and the shape of the components aiming at increasing the performance and weight reducing. For a better understanding of the dynamical behavior of a multi-cylinder engine, it is necessary to verify the kinematics and dynamics for just one cylinder, as considered in this work. The main focus of this work is the development of a mathematical model to determine the pressure distributions and the hydrodynamic bearing forces for one cylinder internal combustion engine. The dynamical model of the piston-conrod-crank system is presented and allows the calculation of the dynamic forces and clearances obtained from the combustion pressure for the main, big-end and small-end bearings. The mathematical model of the hydrodynamic bearing comes from the Reynolds equation and is solved by the Finite Element Method. The non-linear dynamic system is solved by the iterative Newton-Rhapson method for each time integration step / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica