64ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

ESTUDO NÚMERICO E EXPERIMENTAL DE VIBRAÇÕES EM MOTORES DE ACIONAMENTO COM DESBALANCEAMENTO ROTATIVO

Paulo Augusto Soares de Aquino 1 Thiago Valente da Costa 1 Bruno Cesar Cayres Andrade 2 Leonardo Dias Pereira 2

1. Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará - UFPA 2. Centro de Pós Graduação e Pesquisa, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro - PUC RIO

INTRODUÇÃO:

Em grande parte dos motores de partida, são evidenciados problemas de vibração, devido o desbalanceamento inerente dos motores. O desequilíbrio se deve a falha de projeto ou manutenção inadequada. Sempre que a frequência natural de vibração de uma máquina coincidir com a frequência de excitação externa, ocorre um fenômeno conhecido como ressonância, que resulta em deflexões excessivas e falhas; em todas as vezes que acionarmos os motores de partida teremos o efeito conhecido como vibrações livres ou naturais, já que ocorrerá deslocamento inicial e/ou velocidade inicial. Com base nisso o presente trabalho realizou um estudo numérico e experimental em uma bancada para testes dinâmicos em motores rotativos, constituída de uma viga bi-apoiada com um rotor desbalanceado no centro da viga. Portanto os estudos e testes de vibrações tornaram-se essencial para uma melhor execução e planejamento de projetos diversos, haja vista que as vibrações podem causar um efeito devastador às máquinas e suas estruturas. Tendo assim hoje estruturas e máquinas mais bem elaboradas e seguras.

METODOLOGIA:

O experimento foi realizado na bancada Universal de vibrações TecQuipment no Laboratório de Vibrações e Acústica da Universidade Federal do Pará. O sistema em análise equivale a uma viga de seção retangular bi-apoiada por mancais em suas extremidades. No centro da viga, encontra-se um motor elétrico que possui um rotor desbalanceado. Após, aferição de um micrômetro que mede a amplitude de vibração para o Ponto de Equilíbrio Estático (P.E.E) não influenciasse na análise. Com o motor em funcionamento, procurou-se a frequência onde à amplitude era máxima e onde o ângulo de fase era 90º. Posteriormente, variou-se a rotação abaixo e acima da frequência natural, a fim de analisar o comportamento do sistema. Com base nessas variações, utilizou-se de um programa em Software MATLAB para a ordenação e comparação de dados.

RESULTADOS:

Verificou-se que a primeira frequência natural do sistema de forma teórica e experimental, afim de comparação. Posteriormente, plotou-se os gráficos dos fatos de ampliação e da fase em função da relação de frequência. Estimou-se o coeficiente de amortecimento e fator de amortecimento do sistema. Deduziu-se, através dos conhecimentos da teoria fundamentada na mecânica dos sólidos e cálculo diferencial, a equação da rigidez equivalente e da influência da massa equivalente do sistema. Nota-se que para a frequência natural obteve-se um valor experimental de 133,512 rad/s e um valor teórico de 132,573 rad/s, ou seja, um erro de 0,71%.

CONCLUSÃO:

Realizou-se um programa em Software MATLAB a fim de se produzir um equacionamento global de vigas bi-apoiada com amortecimento para comparação de resultados. Tendo assim a coleta de dados como parte crucial do processo, pois com pequenos erros dos observadores podem comprometer uma boa análise das informações. Experimentos dessa natureza demonstram a grande importância e empregabilidade dos conhecimentos de vibrações mecânicas.

Palavras-chave: Desbalanceamento, Vibrações, Motor de Partida.