Efeito de trinca em engrenagens de dente reto na resposta dinâmica do rotor

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Visnadi, Laís Bittencourt, 1992-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5500
Resumo: Orientador: Hélio Fiori de Castro
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spelling Efeito de trinca em engrenagens de dente reto na resposta dinâmica do rotorSpur gear crack effect on the rotor dynamic responseRotoresRotores - DinâmicaEngrenagemEngrenagens - VibraçãoRotorsRotors - DynamicsGearGears - VibrationOrientador: Hélio Fiori de CastroTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Trincas são as falhas mais comuns presentes em engrenagens e podem ser causadas por condições adversas de operação, defeitos no material ou simplesmente por fadiga. A detecção precoce deste defeito auxilia na programação de manutenções e na prevenção de falhas catastróficas. A identificação de trincas pequenas em engrenagens de dentes retos com base na vibração da máquina ainda é um desafio. Este trabalho, então, propõe uma metodologia com base em métodos de processamento de sinais para avaliar o efeito deste tipo de trinca na aceleração medida na posição de um mancal de um rotor engrenado. Para isto, um modelo analítico do engrenamento saudável e com trinca é utilizado para representar seu efeito. O rotor é modelado pelo método dos elementos finitos. Assim, um modelo misto de elementos finitos com representação do engrenamento é proposto para representar a máquina e obter a resposta dinâmica no suporte do mancal. O sinal de aceleração neste ponto, para vários níveis de trinca, foi obtido e foram avaliadas o espectro de potência, o espectro de potência das funções de modo obtidas pelos métodos de decomposição empírico e variacional e a transformada de Hilbert. A diferença entre o sinal com falha e o sinal de referência (saudável) também foi avaliada pelos mesmos métodos. Diferenças foram encontradas nos sinais em todos os métodos, sendo o espectro de potência, o espectro de potência da primeira função de modo empírico e a transformada de Hilbert os mais promissores. Os resultados considerando o sinal de referência são ainda melhores. Para confirmar estes resultados, uma bancada experimental foi proposta e os resultados obtidos mostraram-se de acordo com o esperado. Os mesmos métodos foram aplicados a um conjunto de dados de um experimento realizado em outro estudo científico e a validade dos métodos também foi confirmada neste caso. Este trabalho apresenta, então, um novo método de identificação de trincas em rotores engrenados, com base na decomposição do sinal de aceleração do sistema e avaliação do seu espectro de potênciaAbstract: Cracks are the most common failures present in gears and can be caused by adverse operating conditions, material defects or simply by fatigue. Early detection of this defect helps in scheduling maintenance and preventing catastrophic failures. Identifying small cracks in spur gears based on machine vibration is still a challenge. This work, therefore, proposes a methodology based on signal processing methods to evaluate the effect of this type of crack on the acceleration of a geared rotor bearing. For this, an analytical model of healthy and cracked gear mesh is used to represent its effect. The rotor is modeled by the finite element method. Thus, a mixed finite element model with mesh representation is proposed to represent the machine and obtain the dynamic response in the bearing support. The acceleration signal at this point, for several crack levels was obtained and the power spectrum, the power spectrum of the mode functions obtained by the empirical and variational decomposition methods and the Hilbert transform were evaluated. The difference between the failed signal and the reference (healthy) signal was also evaluated by the same methods. Differences were found in the signals in all methods, being the power spectrum, the power spectrum of the first function empirically obtained and the Hilbert transform the most promising. Results considering the reference signal are even better. To confirm these results, an experimental bench was proposed and the results obtained were as expected. The same methods were applied to a dataset from an experiment performed in another scientific study and the validity of the methods was also confirmed in this case. This work presents, therefore, a new method for identifying cracks in geared rotors, based on the system acceleration signal decomposition and evaluation of its power spectrumDoutoradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoDoutora em Engenharia MecânicaFuncamp2018/00573-4CAPES001[s.n.]Castro, Hélio Fiori de, 1977-Machado, Marcela RodriguesCavalini Júnior, Aldemir AparecidoSantos, José Maria Campos dosDaniel, Gregory BregionUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASVisnadi, Laís Bittencourt, 1992-20222022-06-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (151 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5500VISNADI, Laís Bittencourt. Efeito de trinca em engrenagens de dente reto na resposta dinâmica do rotor. 2022. 1 recurso online (151 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5500. 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