Estudio de la Dinámica no Lineal de un Rotor Soportado por Cojinetes de Anillo Flotante

Abstract

La demanda de motores con mayor potencia de salida y mejor eficiencia ha obligado al desarrollo de dispositivos auxiliares tales como los turbocargadores. En pequeños turbocargadores, el comportamiento del rotor es complejo debido a que ellos usan cojinetes de anillo flotante o FRB
(según sus siglas en inglés) que tienen dos películas hidrodinámicas de aceite en serie en cada soporte.
Es imposible para los métodos de análisis lineales obtener la respuesta del sistema satisfactoriamente, ya que las fuerzas ejercidas por los FRBs sobre el rotor son no-lineales. Las aproximaciones empíricas son usadas, pero los repetidos experimentos son costosos y consumen mucho tiempo. El trabajo consistió en elaborar una herramienta computacional, que realice análisis y diseño rotodinámicos de sistemas no-lineales. Se ejecutaron pruebas computacionales con un modelo simple y un modelo complejo del rotor junto con un modelo analítico aproximado y un modelo en elementos finitos de los FRBs, variando los parámetros de control. De esta manera se ejecutaron diversas pruebas computacionales de las cuales se obtuvieron los datos necesarios para elaborar las gráficas de las trayectorias, diagramas de bifurcación y mapas de Poincaré. Al analizar las gráficas se pudo corroborar que los sistemas rotor-cojinetes de anillo flotante son problemas dinámicos rígidos, además de ser sistemas no-lineales que presentan complejos comportamientos caóticos. El sistema conformado por el modelo simple presenta comportamiento caótico en mayor proporción que lo hace el modelo complejo. Los sistemas con desbalances aplicados simultáneamente a todos los rodetes del rotor sin desfase tienden a ser más estables en comparación con los sistemas en los cuales los desbalances
aplicados en los rodetes están desfasados los cuales requieren de un mayor tiempo transitorio para alcanzar el estado estable.