Um rotor é classificado como rígido ou flexível, dependendo da relação entre a velocidade de rotação (RPM) e sua frequência natural. O rotor e o eixo de uma turbomáquina, assim como qualquer objeto material, possuem suas próprias frequências naturais. Quando a frequência natural de qualquer parte da turbo-máquina é igual à velocidade de rotação, se tem uma condição de ressonância. A velocidade de rotação que faz o rotor entrar em ressonância é chamada de velocidade crítica. Se aumentarmos a velocidade de rotação de uma turbo-máquina, a partir do repouso, e anotarmos as respectivas amplitudes de vibração.
Rotores Rígidos-Rotores que operam a uma velocidade de até 70% a sua velocidade crítica ou velocidade de ressonância.
Vamos considerar que um rotor tem dois planos um em cada lado na peça e que contém as forças resultantes F1 e F2 se mantiverem imóveis um em relação ao outro. Sendo assim, a condição de rotor rígido é necessária.
Segundo, um rotor é considerado rígido quando as deformações elásticas que ocorrem em serviço não são suficientes para influenciar significativamente as resultantes F1 e F2, ou seja, F1 e F2 são iguais.
Não é uma tarefa simples a determinação do tipo do rotor, uma vez que até a relação entre as flexibilidades do conjunto rotor-eixo e a do mancal também deve ser levada em consideração. Quanto maior é a flexibilidade dos mancais, mais o rotor pode ser considerado rígido.
A relação Flexibilidade dos Mancais x Rotação x Rigidez do Rotor Os rotores rígidos são aqueles que operam abaixo da sua primeira frequência natural de vibração (ressonância). Segundo, para ser considerado rígido, o rotor deve operar a uma velocidade de até 70% a sua velocidade crítica ou velocidade de ressonância. Assim sendo, quando balanceado a uma velocidade, o rotor rígido estará balanceado em todos os demais regimes de operação.
Rotores Flexíveis – rotor deve operar a uma velocidade de acima de 70% a sua velocidade crítica ou velocidade de ressonância.
Ao contrário dos rotores rígidos, os rotores flexíveis apresentam um deslocamento do centro geométrico do eixo em relação à linha de centro dos mancais maior que o deslocamento do centro de massa em relação ao centro geométrico do conjunto girante. Esses rotores operam a uma velocidade acima de 70% de sua velocidade crítica. As forças devido ao desbalanceamento irão fazer com que o rotor dobre ou flexione e, por isso, são chamados de rotores flexíveis.
A uma velocidade muito alta, a força centrífuga resultante do desbalanceamento será alta o suficiente para flexionar ou dobrar o rotor no centro do desbalanceamento. Para remover esse desbalanceamento, deve-se fazer o balanceamento de dois planos para essa condição. No entanto, para as demais condições de operação (velocidades), o balanceamento não estará garantido.
Nesse caso, o balanceamento em três ou mais planos é necessário (tantos quantos forem os planos desbalanceados). Exemplos de máquinas que assumem essa configuração são bombas centrífugas multi-stage, compressores e turbinas a gás.
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