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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10294| Título: | Balanceamento global de eixos através do uso de modelos numéricos e técnicas de otimização |
| Autor(es): | Bronkhorst, Klaas Bastiaan |
| Orientador(es): | Luersen, Marco Antônio |
| Palavras-chave: | Modelos matemáticos Máquinas - Manutenção e reparos Dinâmica das máquinas Balanceamento de máquinas Mathematical models Machinery - Maintenance and repair Machinery, Dynamics of Balancing of machinery |
| Data do documento: | 5-Ago-2012 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | BRONKHORST, Klaas Bastiaan. Balanceamento global de eixos através do uso de modelos numéricos e técnicas de otimização. 2012. 88 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2012. |
| Resumo: | Máquinas rotativas são utilizadas em inúmeras aplicações, tais como nas indústrias petrolífera, papeleira, de geração de energia, entre outras. A utilização dessas máquinas cada vez mais compactas em ambientes severos, em posições críticas e principalmente em rotações muito elevadas exigem o seu perfeito funcionamento. Na fabricação e na montagem é impossível se obter sistemas livres de defeitos, sendo o mais comum deles o desbalanceamento residual, o qual pode causar perda de rendimento e/ou danos prematuros à máquina. Existem vários métodos para realizar o balanceamento de rotores. Os mais conhecidos utilizam massa de teste, exigindo que a máquina seja parada e iniciada diversas vezes. Para evitar os diversos ciclos de partida e parada do rotor, necessários nas técnicas convencionais, implementa- se neste trabalho uma metodologia global de identificação de balanceamento a partir de respostas conhecidas, obtidas experimentalmente, e respostas de um modelo numérico do rotor em estudo. Esta metodologia baseia-se em um procedimento inverso de identificação, onde o modelo do sistema e a resposta são conhecidos. Para o modelo numérico, foi utilizado um código próprio de análise de dinâmica de rotores por elementos finitos. Com este, a partir dos parâmetros modais, é possível encontrar a resposta a diferentes excitações. Para encontrar o desbalanceamento do modelo físico são realizados cálculos repetitivos do erro entre as respostas numérica e experimental do sistema, variando para isso a magnitude e a posição da massa de desbalanceamento. Este processo é realizado por uma rotina de otimização que foi adicionada ao código que modela numericamente o rotor, permitindo a inserção dos dados obtidos experimentalmente, além de configurar o procedimento de identificação. O código de elementos finitos existente para a construção do modelo numérico foi programado na plataforma Fortran, ao qual foi adicionada a rotina de balanceamento. Para testar o código e a metodologia proposta, um exemplo numérico-experimental foi apresentado. Estudos de convergência e mínimos locais relacionados ao trabalho são abordados e discutidos. |
| Abstract: | Rotating machines are used in numerous applications such as in oil, paper, power generation industries, among others. The usage of these machines, that are more and more compact, in harsh environments, in critical positions and especially in very high rotations demand flawless performance. In the manufacture and assembly it is impossible to obtain defect-free systems and the most common of these defects is the residual unbalance, which can cause loss of efficiency and/or premature damage to the machine. There are several methods to perform the balancing of rotors. The most known ones use test masses and requires the machine to be stopped and started several times. To avoid the various cycles of starting and stopping the rotor, required in conventional techniques, in this work it is implemented a comprehensive methodology for identifying the balancing from known responses, obtained experimentally, and from responses of a numerical model of the rotor. This methodology is based on a reverse procedure of identification, where the numerical model of the system and the measured response are known. A finite elements code was used for the dynamic analysis of the numerical model. With this, using the modal parameters, one can find the response to different excitations. To find the unbalance of the physical model, repetitive calculations of the error between the numerical and experimental responses of the system are performed, varying the magnitude and position of the unbalance mass. This process is carried out by an optimization routine which was added to the numerical rotor model, allowing the insertion of the experimentally obtained data, and set the identification procedure. The existing finite element code to build the numerical model was programmed on the Fortran platform, to which was added the balancing routine. To test the code and the proposed methodology, an experimental-numerical example was presented. Studies of convergence and local minima related to the work are discussed. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10294 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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