Enunciado

Uma turbina está conectada a um gerador elétrico por meio de engrenagens, como mostrado na Figura 5.49. Os momentos de inércia de massa da turbina, gerador, engrenagem 1   e engrenagem 2 são dados, respectivamente, por 3.000,2.000 , 500 e 1.000   k g ,   m 2 . Os eixos 1 e 2 são feitos de aço e têm 30 c m e 10   c m de diâmetro e 2   c m e 1,0   m de comprimento, respectivamente. Determine as frequências naturais do sistema.

Passo 1

Uma vez que o comprimento do eixo 1 é pequeno e seu diâmetro grande, ele será muito rígido e, portanto, a turbina e a engrenagem 1 são consideradas rigidamente conectadas. Isso ajuda a modelar o sistema como dois d.o.f. sistema.

J 01 = J t a r b i n e   + J g e a r 1 + J g e a r 2 1.5 2 = 3000 + 500 + ( 1000 / 2.25 ) = 3944.4444 k g - m 2

k t 2 = G J l a b a f t 2   = 80 10 9 π 32 0.1 4 1 = 7.854 10 5 N / m

J 02 = J g e n e r a t o r   = 2000 k g - m 2

Passo 2

O sistema é um sistema semi-definido. Suas frequências naturais são dadas por (ver Eq. (5.40)):

ω 1 = 0

ω 2 = k t a J 01 + J 02 J 01 J 02 = 78.54 10 4 ( 5944.4444 ) ( 3944.4444 ) ( 2000 ) = 24 . 3273 r a d / s e c

Resposta

ω 1 = 0

ω 2 = 24.3273 r a d / s e c

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