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Modelos de rodamientos dependientes de la velocidad para simulaciones dinámicas de rotores verticales

Autores: Benti, Gudeta Berhanu; Gustavsson, Rolf; Aidanpää, Jan-Olov

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Modelos de rodamientos dependientes de la velocidad para simulaciones dinámicas de rotores verticales


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Simulaciones dinámicas
Cojinete de journal
Modelo de lubricación
Velocidad del rotor
Respuesta a desbalance
Modelo de simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Muchas simulaciones dinámicas de un rotor con un cojinete de muñón emplean modelos de lubricación de película de fluido no lineales y calculan los coeficientes del cojinete en cada paso de tiempo. Sin embargo, calcular tal simulación es tedioso y computacionalmente costoso. Este artículo presenta un modelo de simulación dinámica simplificado de un rotor vertical con cojinetes de muñón de almohadilla inclinada bajo velocidad de giro constante y variable (transitoria) del rotor. La dinámica de un cojinete de muñón de almohadilla inclinada de cuatro zapatos se predefine utilizando ecuaciones polinómicas antes de las simulaciones de respuesta a desbalanceo del sistema rotor-cojinete. El modelo de lubricación de Navier-Stokes se resuelve numéricamente, con los coeficientes del cojinete calculados para seis velocidades de rotor diferentes y nueve amplitudes de excentricidad diferentes. Usando una función incorporada de MATLAB, los coeficientes de rigidez y amortiguamiento se ajustan mediante una regresión polinómica bidimensional y el modelo se evalúa cualitativamente por su bondad de ajuste. El porcentaje de error relativo es inferior al 10%, y el R-cuadrado ajustado es superior a 0.99. Antes de las simulaciones de respuesta a desbalanceo, los parámetros del cojinete se definen como una función de la velocidad del rotor y la ubicación del muñón. Los modelos de simulación se validan con un experimento basado en los desplazamientos del rotor y las fuerzas que actúan sobre los cojinetes. Se han observado patrones similares tanto en las órbitas simuladas como en las medidas y las fuerzas. Las amplitudes de respuesta resultantes aumentan con la velocidad del rotor y la magnitud del desbalanceo. Tanto los resultados de simulación como los experimentales siguen una tendencia similar, y las amplitudes coinciden con ligeras desviaciones. El contenido de frecuencia de las respuestas de las simulaciones es similar al de los experimentos. Los picos de amplitud, que están asociados con la fuerza de desbalanceo (1 x Ohm) y el número de almohadillas (3 x Ohm y 5 x Ohm), aparecieron en las respuestas tanto de las simulaciones como de los experimentos. Además, se ha encontrado que el modelo de simulación sugerido es al menos tres veces más rápido que un procedimiento de simulación clásico que utilizó FEM para resolver la ecuación de Reynolds en cada paso de tiempo.

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