Diseño de un sistema vibratorio excitado por un rotor desequilibrado

Abstract

El objetivo de este trabajo es un estudio de viabilidad del diseño de un banco de ensayo de vibraciones con dos grados de libertad. Para ello, se tomará en consideración un sistema masa-resorte que se ve excitado por la vibración de un motor desequilibrado. Dicho motor tiene las mismas características que uno existente en el Laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla. En primera instancia se estudiará el comportamiento del sistema con un único grado de libertad (1 GLD) y, posteriormente, con 2 GDL. Dado que el objetivo es estudiar la viabilidad de la construcción del equipo utilizando parte del material ya existente en el Laboratorio de Ingeniería Mecánica y de ciertos componentes comerciales, se realizarán una serie de simulaciones informáticas de los dos sistemas anteriores, tratando de ser lo más fiel al comportamiento real que se espera. Para ello, se ha empleado el software MSC.Adams con el fin de simular el comportamiento dinámico de los sistemas, y para su modelado, se ha hecho uso del software CATIA v5. En cuanto al análisis matemático y postprocesado de los datos obtenidos en la simulación, se ha empleado Matlab. Una vez que se han creado los sistemas, se han realizado pruebas a distintas frecuencias para determinas una serie de parámetros característicos del sistema mecánico, como amortiguamiento, frecuencias naturales, etc. tal y como está pensado que lo hagan los alumnos en las prácticas. Por último, se ha hecho una comparativa de los resultados de las simulaciones con los modelos matemáticos, a fin de verificar la fidelidad de los mismos.

This project has as its ultimate object the design of a future equipment to perform hands-on laboratory lessons about mechanical vibrations. In order to reach this goal, two mass-spring systems have been considered, with one and two degree of freedom respectively. Such sistems had been designed to be harmonicly excited by an unbalanced rotor. In this case, the rotor chosen to cause the movement possesses identical characteristics to the one located in the Mehanic Engineering Laboratory of the Higher Engineering School of Sevilla. Since this is a preliminar study of the equipment designment a series of simulations had been made, trying to make them as the most reality-like as possible. For this purpose, it has been used mainly MSC.Adams, in order to simulate the dynamic response of systems. As a complement, it has also been used CATIA v5 for an easier modeling of some elements, and Matlab for mathematic analysis and data postprocessing. Once the systems were created, frecuency scanning has been made to determinate several parameters, such as damping or natural frequences, in the same way the students would do using an actual assembly. Finaly the data obtained in the simulations has been verified, comparing it to the other results obtained through analytic and numeric evaluation.