Análise modal experimental de eixos trincados

Abstract

Trata-se aqui de um trabalho eminentemente experimental levado a cabo com o objetivo de melhor compreender o comportamento dinâmico de um eixo rotativo trincado. A melhor compreensão da influencia da presença de uma trinca no comportamento dinâmico do eixo rotativo permitiria o desenvolvimento de procedimentos para identificação de trincas em eixos de rotores para fins de manutenção preditiva. Foi feita a análise modal experimental de um eixo circular com um entalhe transversal de pequenas dimensões simulando a presença de uma trinca transversal. Os ensaios foram realizados para diferentes ângulos e posicionamento da trinca de modo a se avaliar a variação das freqüências naturais de vibração e a forma das respectivas Funções de Resposta em Freqüência com o objetivo de identificar alguma tendência comportamental que permitisse o estabelecimento de padrões para uso em procedimentos de manutenção preditiva. Apresentam-se, além de uma revisão bibliográfica sobre as técnicas de identificação de trincas em eixos rotativos e de um levantamento do estado da arte das pesquisas nessa área, os resultados obtidos experimentalmente acompanhados de uma análise dos mesmos com o objetivo de estabelecer uma relação entre os mesmos e a variação da rigidez do eixo devido à presença da trinca, destacando-se principalmente o efeito da variação do segundo momento de área no comportamento dinâmico do eixo. Em se tratando de um trabalho inicial na temática da identificação de trincas, apresentam-se também sugestões para trabalhos futuros. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This is a mainly experimental work, done with the aim of better understanding the dynamic behavior of a rotating shaft with a crack. Best understanding of the influence of a crack on the dynamic behavior of a rotating shaft will enable the development of procedures to identify the existence of cracks in shafts, so that predictive maintenance can be performed. Modal analysis experimental tests were done on a shaft with a small transversal notch simulating a fatigue crack. Tests were done at different angles and positions of the crack, so that variation in the values of natural frequencies of vibration and the form of the Frequency Response Functions could be assessed, with the objective of identifying some behavioral trend that would aloe for the establishment of patterns that can be used in predictive maintenance procedures. A review on the literature on identification of cracks on rotating shafts and also of the state of the art research in the area was done. The obtained experimental results are presented, together with an analysis of these results, with the aim to establish a relationship between the results and the variation on the shaft stiffness due to the presence of the crack, highlighting mainly the effect of the variation on the second moment of area of the shaft on its dynamic behavior. Suggestions for future work are also presented.