Un nuevo diseño geométrico para superar el problema de presión asimétrica y la respuesta resultante del sistema rotor-cojinete a la excitación desequilibrada
Autores: Jamali, Hazim U.; Aljibori, H. S. S.; Al-Tamimi, Adnan Naji Jameel; Abdullah, Oday I.; Senatore, Adolfo; Mohammed, M. N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un nuevo diseño geométrico para superar el problema de presión asimétrica y la respuesta resultante del sistema rotor-cojinete a la excitación desequilibrada
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Diseño de rodamientos
Diseño geométrico
Excitación desequilibrada
Características dinámicas
Espesor de la capa de lubricante
Desalineación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Mejorar el diseño del rodamiento ayuda a reducir las consecuencias negativas relacionadas con errores en la instalación, fabricación, deflexiones bajo condiciones de carga severas, desgaste progresivo de los elementos de la máquina, y muchos otros aspectos. Uno de los métodos de tal esfuerzo de mejora de diseño es cambiar el perfil del rodamiento a lo largo del ancho del rodamiento para compensar la reducción en la brecha geométrica entre el eje y la superficie interna del rodamiento debido a las causas mencionadas anteriormente. Dado que en toda maquinaria rotativa, generalmente existe un desequilibrio a cierto nivel, este documento trata sobre la respuesta de este rodamiento modificado a una excitación desequilibrada para evaluar la efectividad de dicho diseño geométrico en las características dinámicas del sistema rotor-rodamiento. La solución numérica se realiza utilizando el método de diferencias finitas asumiendo condiciones de frontera de Reynolds para determinar los límites de cavitación, y se utiliza el método de Range-Kutta de 4º orden para determinar las respuestas temporales resultantes de la excitación desequilibrada. Las respuestas temporales a este tipo de excitación muestran que el rotor-rodamiento con el diseño geométrico mejorado es más estable, especialmente a altas velocidades. Además, esta modificación conduce a una mejora en el grosor de la capa de lubricante y la reducción en los niveles de presión generados entre las superficies a pesar de la presencia de grandes desviaciones del sistema de rodamiento perfectamente alineado. Además, el diseño geométrico sugerido supera el problema de asimetría en el campo de presión resultante de la desviación del eje en gran medida. Los resultados de este trabajo (la mejora en el nivel del grosor de la película y la mejora en la respuesta dinámica del sistema, así como la reducción del valor máximo de presión) amplían el rango de desalineación en el cual los sistemas de rodamientos de rotor pueden operar de manera segura, lo que representa un paso significativo en el diseño del sistema rotor-rodamiento.
Descripción
Mejorar el diseño del rodamiento ayuda a reducir las consecuencias negativas relacionadas con errores en la instalación, fabricación, deflexiones bajo condiciones de carga severas, desgaste progresivo de los elementos de la máquina, y muchos otros aspectos. Uno de los métodos de tal esfuerzo de mejora de diseño es cambiar el perfil del rodamiento a lo largo del ancho del rodamiento para compensar la reducción en la brecha geométrica entre el eje y la superficie interna del rodamiento debido a las causas mencionadas anteriormente. Dado que en toda maquinaria rotativa, generalmente existe un desequilibrio a cierto nivel, este documento trata sobre la respuesta de este rodamiento modificado a una excitación desequilibrada para evaluar la efectividad de dicho diseño geométrico en las características dinámicas del sistema rotor-rodamiento. La solución numérica se realiza utilizando el método de diferencias finitas asumiendo condiciones de frontera de Reynolds para determinar los límites de cavitación, y se utiliza el método de Range-Kutta de 4º orden para determinar las respuestas temporales resultantes de la excitación desequilibrada. Las respuestas temporales a este tipo de excitación muestran que el rotor-rodamiento con el diseño geométrico mejorado es más estable, especialmente a altas velocidades. Además, esta modificación conduce a una mejora en el grosor de la capa de lubricante y la reducción en los niveles de presión generados entre las superficies a pesar de la presencia de grandes desviaciones del sistema de rodamiento perfectamente alineado. Además, el diseño geométrico sugerido supera el problema de asimetría en el campo de presión resultante de la desviación del eje en gran medida. Los resultados de este trabajo (la mejora en el nivel del grosor de la película y la mejora en la respuesta dinámica del sistema, así como la reducción del valor máximo de presión) amplían el rango de desalineación en el cual los sistemas de rodamientos de rotor pueden operar de manera segura, lo que representa un paso significativo en el diseño del sistema rotor-rodamiento.