Diseño de mecanismo de virado de un generador amg1600

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  • Publicado : 9 de agosto de 2010
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Proyecto “Mecanismo de Virado del Eje del Generador AMG 1600”
Lo primero que se debe determinar es el torque que se debe aplicar al eje del generador para que comience a girar. Para lo anterior se debe analizar la fuerza que ejerce el peso W del eje sobre los cojinetes. Para iniciar la rotación del eje, la fuerza F aplicada en el punto de contacto entre el eje y el cojinete debe ser superior ala fuerza de fricción fs que dependerá del coeficiente de fricción estático μs y de la fuerza normal N. Las siguientes ecuaciones del equilibrio estático, se obtienen del diagrama de cuerpo libre

Donde: W: peso del generador = m*g Masa del eje del generador es 25,300 kg, incluye eje, polos y excitatriz. N: fuerza normal que ejerce el cojinete sobre el eje del generador F= fuerza necesaria paravencer la fuerza de fricción estática. Fs=fuerza de fricción estática= μs=coeficiente de fricción estática

diagrama de cuerpo libre

El coeficiente de fricción estática μs depende de los materiales de los cojinetes y de las condiciones de la película de lubricación. Los tipos de lubricación que se identifican claramente son: lubricación hidrodinámica o de película fluida, lubricación mixta ylubricación marginal o de película al límite. La diferencia básica entre ellos es el grosor de la película de lubricación, siendo mayor en la lubricación de película fluida en la cual las superficies del cojinete y del eje no entran en contacto, y menor en la lubricación al límite en la cual algunas crestas de ambos materiales entran en contacto y la película de aceite es muy fina y rellena losespacios entre las crestas.

Al analizar las condiciones de lubricación, se determina que el tipo de película al límite o lubricación marginal es la que se presenta cuando se realizan virados del conjunto motorgenerador con el turning gear cuando la bomba de pre-lubricación no está funcionando. A continuación se muestran los tres tipos de lubricación mencionados:

La información técnica decojinetes indica que para materiales como ser acero-bronce, y acero-metal blanco (antifricción), el coeficiente de fricción μs puede resultar entre 0.15 y 0.25, en condiciones de lubricación al límite. Para efectos del cálculo, se utiliza el mayor valor (μs=0.25). Ahora se puede estimar la fuerza que se debe aplicar en el extremo del eje para vencer la fricción entre el cojinete y el eje del generador:Al aplicar una fuerza mayor que la fuerza de fricción estática, el eje iniciará su rotación. Ahora bien, esta fuerza crea un torque sobre el eje que se puede calcular multiplicando la fuerza F por el radio del eje:

Es decir que se debe aplicar un torque de aproximadamente 10,548 Nm para que el eje del generador inicie la rotación. Una vez que el eje inicia la rotación, el coeficiente defricción estático μs se convierte en un coeficiente de fricción dinámico μk. Este coeficiente dinámico es menor al estático en el orden

de menos de la mitad, por lo que podemos utilizar μk=0.10. Lo anterior obedece al principio de que cuesta más arrancar un movimiento que mantener el mismo. En el cálculo del torque requerido para mantener la rotación del eje, debemos considerar el momento deinercia total I del eje del generador y la velocidad de rotación que deseamos. El momento de inercia total de la masa en rotación es de 13,000 kg*m² incluyendo el eje, los polos y la excitatriz. La velocidad de rotación deseada es de 1 rpm la cual es un poco más del doble que la velocidad de 0.41 rpm a la cual se gira el eje del generador cuando está acoplado al motor Wartsila por medio del turninggear y el volante. La siguiente ecuación se obtiene del diagrama de cuerpo libre del eje una vez iniciada la rotación:

Donde: T= torque aplicado al eje del generador fk= fuerza de fricción dinámica= μk*N r= radio del eje del generador=0.17 m I=momento total de inercia del eje del generador=13,000 kg*m² α = aceleración angular μk= coeficiente de fricción dinámico= 0.10 N: fuerza normal que...
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