Investigação de vibrações torcionais em compressores alternativos de duplo efeito na presença de não-linearidades

Abstract

Vibrações torcionais estão geralmente presentes em algum nível em máquinas rotativas. Este trabalho tem o objetivo de avaliar a vibração torcional de um eixo de compressor alternativo na presença de não-linearidades através de dois modelos simplificados não-lineares, sendo um de 2 GDL (1 cilindro) e o outro possui 5 GDL (4 cilindros), além de identificar as situações críticas de operação. A não-linearidade é proveniente da consideração de uma inércia variável de acordo com a rotação do eixo, comportamento usualmente desconsiderado na literatura. Os eixos dos compressores estão sujeitos a dois diferentes tipos de excitação, a primeira é oriunda do cilindro, sendo um torque periódico causado pela força de compressão no pistão, e a segunda é proveniente do motor de indução que aciona o compressor alternativo. Os sistemas não-lineares são resolvidos numericamente usando o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Uma análise paramétrica é executada e os resultados mostraram que a não-linearidade devido a inércia não-constante não causa comportamentos complexos. No entanto, a influência da não-linearidade fica evidente nos comportamentos observados através dos espaços de fase. O aumento do número de GDL com a consideração de 4 cilindros com inércia variável possibilitou o surgimento de comportamentos não periódicos, porém estas respostas não apresentaram muita complexidade. Entretanto, com a introdução da excitação adicional, respostas complexas surgiram para determinados valores de amplitudes e frequências do torque harmônico.