Banco de pruebas para el análisis de vibraciones en maquinaria
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Abstract
n the field of vibration analysis, in machinery, it is important to generate vibration records in differentmachine states to identify the relationship between the recorded signals and possible failures.A rotary motion machine can be simulated as a Jeffcott rotor. The work presents the main design parametersand the final construction of a test bench, for the analysis of vibrations in machinery. For the design, themechanical theory of vibration modeling was taken into account, as well as the different force diagramsto show how each of its parts interacts. The versatility of the test bench was also taken into account sothat it was possible to induce different failures. Once the design was consolidated, each of the parts wasmachined and the test bench was installed. In addition, a damping configuration was established, withneoprene, at the base; which was determined through a transmissibility analysis.Once the test bench has been implemented, a methodology for measuring and analyzing the vibratorysignals, captured at two non-rotating points, is designed and put into practice with the intention ofidentifying changes in rigidity and mass unbalance, through the orbits described by the center of the axis atthe two measurement points. In addition to this, a test is established to analyze the spectrum generated bythe system shutdown in order to find the possible resonance frequency. Four different operating scenarioswere analyzed, through which the incidence of the length of the axis between the bearings, the incidenceof the variation of the location of the unbalance disc along the axis and the variation of the centrifugalforce produced by the change of masses added to the disc were identified.Finally, it is shown the behavior of the orbits obtained which demonstrated the different unbalancesproduced in the test bench, through which it was discovered that the machine had an intrinsic unbalance.It was also demonstrated that the best configuration of neoprenes was with these located in the base,because they generated the lowest peak level and their transmissibility was low.With this project, a methodology was established for the construction, measurement and analysis ofvibratory signals captured at two non-rotating points of the rotor, which will serve as a basis for futureprojects in which failures different from those analyzed in this project can be analyzed
Resumen en español
En el campo del análisis de vibraciones, en maquinaria, es importante generar registros de vibraciones en diferentes estados de la máquina para identificar la relación entre las señales registradas y posibles fallos. Una máquina de movimiento rotatorio puede ser simulada como un rotor de Jeffcott. El trabajo presenta los parámetros principales de diseño y la construcción final de un banco de pruebas, para el análisis de vibraciones en maquinaria. Para el diseño se tuvo en cuenta la teoría mecánica de modelamiento de vibraciones, así como los diferentes diagramas de fuerzas para evidenciar como interactúa cada una de sus partes, también se tuvo en cuenta la versatilidad del banco de pruebas para que fuera posible inducir diferentes fallos. Una vez consolidado el diseño, se maquinaron cada una de las partes y se instaló el banco de pruebas, además se establece una configuración de amortiguación, con neopreno, en la base; la cual, fue determinada a través de un análisis de transmisibilidad. Ya implementado el banco de pruebas, se diseña y se pone en práctica una metodología de medición y análisis de las señales vibratorias, capturadas en dos puntos no rotativos, con la intención de identificar ,cambios de rigidez y desbalance de masa, a través de las ́orbitas que describe el centro del eje en los dos puntos de medición, adicional a esto se establece una prueba para analizar el espectro generado por el apagado del sistema con la finalidad de hallar la posible frecuencia de resonancia. Se analizaron cuatro diferentes escenarios de funcionamiento, a través de los cuales se identificó la incidencia de la longitud del eje entre las chumaceras, la incidencia de la variación de la ubicación del disco de desbalance a lo largo del eje y la variación de la fuerza centrífuga producida por el cambio de masas añadidas en el disco. Finalmente se muestra el comportamiento de las órbitas obtenidas las cuales demostraron los diferentes des balanceos producidos en el banco de pruebas, a través de los cuales se descubrió que la maquina tenía un desbalanceo intrínseco. También se demostró que la mejor configuración de neoprenos fue con estos ubicados en la base, debido a que generaban el menor nivel pico y su transmisibilidad era baja. Con este proyecto se estableció una metodología de construcción, medición y análisis de señales vibratorias capturadas en dos puntos no rotativos del rotor, la cual servirá de base para proyectos futuros en los cuales se podrán analizar fallos diferentes a los analizados en este proyecto