Modelado por elemento finito y manufactura de una plataforma experimental rotor tipo Jeffcott con modulación de la velocidad angular

Abstract

El desbalance representa un problema típico en la maquinaria rotatoria, el cual ocurre cuando el eje principal de inercia no coincide con el eje geométrico del rotor. En general, esto se debe al resultado de imperfecciones en la manufactura y en el ensamblado de rotores. Estos tipos de efectos pueden causar altos niveles de vibraciones, ruido, desgaste, y pueden causar fallas y perdidas de la máquina. Las vibraciones causadas por el desbalance son estudiadas para un sistema rotor-chumacera tipo Jeffcott. En la tesis se detalla el análisis del modelo matemático dinámico, mediante el método de elementos finito (FEM), el cual considera una flecha flexible, un disco rígido y dos chumaceras no-isotrópicas. El diseño conceptual y la manufactura de una plataforma experimental son propuestas para el estudio de la respuesta al desbalance. Una parte importante se relaciona con la concepción de diseño, construcción mecánica de dos chumaceras con rodamientos de bola, un disco inercial acoplado a la flecha por dos bridas de bronce, una estructura para el motor, una plataforma de acero con perforaciones, y la integración de un motor de CD a la plataforma. El desplazamiento radial del disco inercial, es reducido mediante la modulación de la aceleración angular, cuando el rotor pasa por la primera resonancia. Un algoritmo de control PI, es usado para planificar la trayectoria de la velocidad angular en un rotor tipo Jeffcott. Por último, la respuesta numérica al desbalance y el control de velocidad para diferentes tasas de aceleración, son calculados en el software de Matlab-Simulink.