Estudio Numérico del Fenómeno de Oil Whip en Ejes Elásticos Soportados por Cojinetes Hidrodinámicos

Autores/as

  • Jorge A. Palavecino Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC-UNL/CONICET). Santa Fe, Argentina. & Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco (UNPSJB). Comodoro Rivadavia, Argentina.
  • Martín Zanatta Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC-UNL/CONICET) & Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Santa Fe. Santa Fe, Argentina.
  • Federico J. Cavalieri Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC-UNL/CONICET) & Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Santa Fe. Santa Fe, Argentina.
  • Santiago Márquez Damián Centro de Investigación de Métodos Computacionales (CIMEC-UNL/CONICET) & Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Santa Fe. Santa Fe, Argentina.

DOI:

https://doi.org/10.70567/mc.v41i14.72

Palabras clave:

Lubricación, Vibraciones, Resonancia, Cojinetes Hidrodinámicos

Resumen

El oil whirl consiste en una inestabilidad de la película lubricante del cojinete hidrodinámico debido a una pérdida de su capacidad de carga en condiciones de baja solicitación. Está inestabilidad produce una vibración sub-sincrónica a la mitad de la velocidad de rotación del eje. Cuando la rotación alcanza el doble de la frecuencia natural, la frecuencia de vibración permanece constante y cercana al valor de la primera frecuencia de resonancia. Este último fenómeno se denomina oil whip y resulta perjudicial para la vida útil del rotor. En este trabajo se analiza el comportamiento de un rotor unidimensional elástico a partir del Método de Elementos Finitos. Se analizan casos de la literatura con discos y masas desbalanceadas para determinar sus efectos en la inestabilidad del eje. Se comparan también los resultados obtenidos a partir de utilizar modelos dinámicos lineales y no lineales para la representación de los cojinetes hidrodinámicos.

Citas

Birembaut Y. y Peigney J. Prediction of dynamic properties of rotor supported by hydrodynamic bearings using the finite element method. Computers & Structures, 12(4):483-496, 1980. ISSN 0045-7949. https://doi.org/10.1016/0045-7949(80)90124-8

de Castro H.F., Cavalca K.L., y Nordmann R. Whirl and whip instabilities in rotor-bearing system considering a nonlinear force model. Journal of Sound and Vibration, 317(1):273-293, 2008. ISSN 0022-460X. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.02.047

Friswell M., Penny J., Garvey S., y Lees A. Dynamics of Rotating Machines. Cambridge University Press, 2010. ISBN 9780521850162. https://doi.org/10.1017/CBO9780511780509

Hamrock B. Fundamentals of fluid film lubrication. McGraw-Hill, 1994.

Khonsari M. y E.R. B. Applied tribology: bearing design and lubrication, 3rd edition. John Wiley & Sons Ltd, 2017. https://doi.org/10.1002/9781118700280

Ma H., Li H., Niu H., Song R., y Wen B. Numerical and experimental analysis of the first-and second-mode instability in a rotor-bearing system. Archive of Applied Mechanics, 84, 2014. https://doi.org/10.1007/s00419-013-0815-9

Muszynska A. Whirl and whip rotor/bearing stability problems. Journal of Sound and Vibration, 110(3):443-462, 1986. ISSN 0022-460X. https://doi.org/10.1016/S0022-460X(86)80146-8

Muszynska A. Stability of whirl and whip in rotor/bearing systems. Journal of Sound and Vibration, 127(1):49-64, 1988. ISSN 0022-460X. https://doi.org/10.1016/0022-460X(88)90349-5

Nelson H.D. y McVaugh J.M. The Dynamics of Rotor-Bearing Systems Using Finite Elements. Journal of Engineering for Industry, 98(2):593-600, 1976. https://doi.org/10.1115/1.3438942

Ocvirk F. Short-bearing approximation for full jounral bearings. Cornell University, 10, 1952.

Palavecino J., Cavalieri F., y Márquez Damián S. A second-order in time and space model to solve the coupled reynolds-rayleigh-plesset equations for the dynamics of cavitated hydrodynamic journal bearings. Tribology International, 192:109206, 2024. ISSN 0301-679X. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.109206

Pinkus O. y B. S. Theory of hydrodinamic lubrication. Mc-Graw Hill, 1961.

Szeri A. Fluid film lubrication, 2nd edition. Cambridge University Press, 2011. https://doi.org/10.1017/CBO9780511782022

Öchsner A. y Merkel M. One-Dimensional Finite Elements. Springer, 2018. ISBN 978-3-319-75144-3. doi:10.1007/978-3-319-75145-0. https://doi.org/10.1007/978-3-319-75145-0

Descargas

Publicado

2024-11-08

Número

Sección

Artículos completos del congreso MECOM 2024