Análisis y caracterización holista de un sistema rotativo complejo

Abstract

El objetivo principal de esta tesis es la modelización de un rodamiento de bolas mediante técnicas newtonianas y lagrangianas. El modelo contemplará la posibilidad de incluir la presencia de defectos. Se propondrá además un modelo térmico de comportamiento del rodamiento. Los resultados de estos modelos dinámicos y térmicos serán contrastados experimentalmente. Para conseguir estos objetivos se precisa abordar las siguientes etapas: La revisión bibliográfica y de las técnicas de modelado de sistemas dinámicos, análisis de vibraciones, métodos de tratamiento de señales, transferencia de calor, con el fin de emplearlas en la detección y análisis de defectos localizados en rodamientos de bolas. Establecer un modelo que permita simular, con suficiente fidelidad, el comportamiento del rodamiento en condiciones de funcionamiento. En este punto se establecerán las hipótesis que se crean convenientes para evitar obtener un modelo cuya complejidad no permita abordar un análisis realista e industrial. Esto va a permitir analizar los distintos parámetros que influyen en la dinámica del sistema y la interacción entre ellos. Integración de las ecuaciones del movimiento derivadas del modelo utilizando la herramienta Simulink de Matlab. Obtener un modelo de distribución de temperatura en régimen estacionario en los elementos que forman el rodamiento así como elementos adyacentes como el eje y el alojamiento. La construcción de un banco de ensayos de elementos mecánicos rotativos donde se analizará el comportamiento real del rodamiento particular objeto de estudio y permita validar el modelo propuesto. El banco de ensayos deberá ser lo más simple y robusto posible para evitar la influencia, sobre la señal de vibración, de elementos externos al propio rodamiento.La familiarización con la captación y registro de medidas de vibración en una máquina real. Esto ocasiona el manejo de un equipo de medida compuesto de acelerómetros, acondicionadores de señal (como filtros, integradores, ...), tarjeta de adquisición de datos y el software adecuado para la grabación y análisis de la señal en la computadora. Toma de temperaturas con pirómetro y sondas de contacto o termopares de aquellos puntos del sistema mecánico cuyos valores resulten adecuados para interpretar el comportamiento del sistema. Extraer empíricamente el valor de todos los parámetros necesarios para configurar el modelo, que no puedan establecerse con precisión de forma teórica o a partir de la literatura técnica. Validar los modelos de rodamiento, contrastando la señal obtenida de los mismos con la señal obtenida del funcionamiento del rodamiento en el banco de ensayos, bien sea bajo condiciones óptimas de funcionamiento (rodamiento nuevo) o bien con defectos característicos localizados. Finalmente, establecer la relación entre el modelo dinámico y el modelo térmico.