Análise de mancais radiais de três lóbulos lubrificados a gás utilizando procedimento de elementos finitos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Rodrigo de Araujo Simoes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais; UFMG
• Palavras-chave em Português: Mancais multilóbulos; Mancais de três lóbulos; Mancais radiais a gás; Elementos finitos; Método da perturbação linear; Mancais; Método dos elementos finitos; Projetos mecânicos; Engenharia mecânica
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AVCLCT

A utilização de mancais radiais lubrificados a gás tem aumentado e a busca por inovações que tragam aprimoramentos ao seu uso tem ganhado importância. Sendo assim, o entendimento do funcionamento desses componentes se torna fundamental, em especial, no que diz respeito à estabilidade, uma vez que a ocorrência de vibração auto-excitada é o principal obstáculo ao amplo emprego de mancais radiais lubrificados a gás. Mancais de geometria fixa não cilíndricosrepresentam uma das soluções para a aplicação da lubrificação a gás em mancais radiais, e, dentre as soluções, é a de menor custo. Assim, o presente trabalho visa suprir parte da carência, principalmente no âmbito nacional, de procedimentos de análise e de dados sobre características de desempenho estacionárias e dinâmicas de um grupo desses componentes: os mancais multilóbulos. O foco é voltado para um dos seus representantes, o mancal de três lóbulos lubrificado a gás. Dessa forma, buscou-se a implementação e a validação de um procedimento de elementos finitos para análise de mancais radiais de três lóbulos lubrificados a gás. O procedimento permite calcular características estacionárias ângulo de posição e capacidade de carga e dinâmicas coeficientes dinâmicos de força de rigidez e de amortecimento de mancais radiais multilóbulos lubrificados a gás para variadas condições de operação e diferentes parâmetros geométricos. Ele se baseia na aplicação do método da perturbação na equação clássica de Reynolds para obter as equações de lubrificação de ordem zero e de primeira ordem. As equações de elementos finitos são determinadas utilizando o método dos resíduos ponderados de Galerkin com funções de interpolação de alta ordem. O filme fluido é modelado por meio de elementos finitos retangulares de quatro nósisoparamétricos. Utiliza-se o método da quadratura Gaussiana para integração numérica e obtenção da matriz dos coeficientes. A partir da solução da equação de ordem zero, determinam-se as pressões hidrodinâmicas e outras características de desempenho estacionárias. As características de desempenho dinâmicas são obtidas por meio da solução da equação de primeira ordem com a utilização da distribuição de pressão da solução estática. A partir dos resultados obtidos, verificou se que mancais radiais de três lóbulos, sujeitos à pressão ambiente nos recessos axiais entre lóbulos, representam uma possível solução ao problema de instabilidade recorrente nos mancais lubrificados a gás.