DISEÑO DE UN DISCO DE BALANCEO

Autor de la Ficha

Saulo

19/02/16

Datos de la obra

Tesis  del (CENIDET)-Diseño de un disco de balanceo en línea para maquinaria rotatoria 2015

Datos acerca del autor o autores

MC. José Gabriel Mendoza Larios, asesor: Jorge Colín Ocampo, co asesor: Andrés Blanco Ortega

Resumen

En este trabajo, se presenta una revisión de los diferentes esquemas de control existentes, y su aplicación para la reducción de las amplitudes de vibración presentes en la maquinaria rotativa. Asimismo, se muestran algunos de los dispositivos diseñados, para la disminución de estas vibraciones en rotores, que utilizan el esquema de control activo. Posteriormente, se presenta el desarrollo de una plataforma computacional de análisis y simulación de sistemas rotodinámicos de múltiples grados de libertad, la cual está basada en el método del elemento finito. Utilizando dicha plataforma, se modela la implementación del disco de balanceo activo (DBA) en sistemas rotor-cojinete, y se presentan los resultados obtenidos.

Para lograr la implementación de un esquema de control activo en la reducción de la vibración en sistemas rotor-cojinete, se requiere la información del desbalance presente en la máquina rotatoria en tiempo real. Por lo tanto, en este trabajo se utiliza el método de identificación algebraica en línea, para el desarrollo de los estimadores de parámetros de desbalance, en sistemas rotor-cojinete de múltiples grados de libertad. Los estimadores se desarrollaron, bajo dos condiciones diferentes de velocidad de rotación del rotor: velocidad constante y velocidad en función del tiempo. Los resultados de las simulaciones muestran una alta velocidad de convergencia, en la identificación de los parámetros desconocidos. También, se presenta la aplicación del método de identificación algebraica, para la determinación de las características de rigidez y amortiguamiento de los soportes en sistemas rotodinámicos.

Posteriormente, se muestra el diseño del disco de balanceo activo, el cual está formado por dos mecanismos: un mecanismo de piñón corona, que se encarga del posicionamiento angular de una masa de balanceo, y un mecanismo basado en tornillo sin fin, el cual posiciona la masa de balanceo de forma radial. Se presentan las simulaciones del comportamiento dinámico de los mecanismos, así como, la estrategia de control a implementar.

También, se muestra el comportamiento dinámico del rotor experimental, así como, el sistema de adquisición y procesamiento de los datos. Por último, se expone la validación experimental de la identificación algebraica en línea de parámetros de señales sinusoidales.

Palabras clave

Identificación algebraica en línea, control activo de vibraciones, métodos de identificación de parámetros (rigidez y amortiguamiento) de los soportes a velocidad constante,

Problemática de investigación / objeto de estudio

Control de vibraciones en maquinaria rotatoria.

Objetivos / propósitos / fines de la investigación

Diseñar un disco balanceador el cual contenga sólo una masa de balanceo que pueda ser posicionada en cualquier dirección radial y angular dentro del disco.

Tesis / hipótesis / preguntas centrales

Marco teórico / conceptual de la investigación

Metodología de la investigación

Datos / análisis / descripciones relevantes

Resultados / conclusiones

Aportes de la investigación

Autor/Obra

Reflexión del Lector

¿Qué hizo?

Implemento una técnica para el control activo de vibraciones,

Alcances: diseño del disco para balanceo activo, construcción del disco balanceador y puesta en marcha del dispositivo, al menos de forma pasiva.

¿Cómo lo hizo?

Diseño un Disco de Balanceo Activo (DBA) que se montará al rotor y cercano al disco principal (inercia desbalanceada). El objetivo del disco activo consiste en balancear el rotor en línea mediante una masa de balanceo, que se pueda mover en todas las posiciones angulares y radiales dentro del disco, por lo que, se requiere implementar un método para identificar la magnitud y posición angular de la excentricidad, el método elegido es identificación algebraica en línea reportado por Fliess y Sira Ramirez, (2003). para que la masa de equilibrio se pueda posicionar de manera que contrarreste la fuerza centrífuga generada  por la masa de desbalance (Fliess and Sira-Ramírez, 2003). Los actuadores (servomotores) del DBA, deberán recibir las señales de control mediante anillos deslizantes, o mediante una señal inalámbrica para posicionar la masa de balanceo en la posición correcta. Además, el disco de balanceo activo propuesto, se podrá implementar en diferentes configuraciones de rotores flexibles, para mostrar su desempeño.

Menciona una breve comparación de los métodos de identificación de parámetros clásicos vs la identificación algebraica pag 24, recomienda leer (trapero 2008, Juan Ramón Trapero Arenas TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN ALGEBRAICAS Y ESPECTRALES DE SEÑALES ARMÓNICAS. APLICACIONES EN MACATRÓNICA Y ECONOMÍA) para una comparación más extensa.

En este documento podemos aprender bastante  sobre la identificación algebraica, tiene poca información sobre el estado del arte para la parte de rotodinámica pero apartir del capitulo 7 pag 103 tiene bastante informcaion de identificación algebraica que nos puede servir para comprender más este método ( el ejemplo es el del carrito y la masa). En el capitulo 7 habla sobre estimación de parámetros con el método de identificación algebraica. El capitulo 8 pag 128 tiene identificación algebraica de la rigidez y amortiguamiento de

los soportes a velocidad constante.