Análise de falhas por fadiga de engrenagens de turbina eólica ocasionadas por vibrações torcionais (2022)
- Authors:
- Autor USP: MANSANO, ALEX DE PRETTO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: ENGRENAGENS; VIBRAÇÕES; FADIGA DOS MATERIAIS; TURBINAS
- Language: Português
- Abstract: O uso de turbinas eólicas tem aumentado por conta do desenvolvimento sustentável. São sistemas mecânicos sujeitos a várias falhas por conta da aerodinâmica, sistemas elétricos etc., no entanto, há pouca contribuição científica na análise da transmissão, responsável por 60% das falhas e 25% do tempo de inatividade da turbina, bem como determinar as tensões de fadiga das engrenagens por causa das vibrações através de uma metodologia que possa vincular ambos os conceitos. Por isso, o objetivo dessa dissertação é obter as tensões de fadiga das engrenagens através dessa metodologia de forma simples, eficiente e prática. Inicialmente, foram criados quatro modelos baseados nas turbinas NREL 750 kW e 5 MW, considerando as rigidezes das malhas engrenadas e dos eixos. Todos os modelos foram simulados analiticamente e em ambiente Simulink/Simscape para gerar as curvas de receptância e obter os deslocamentos angulares sob ação de uma malha de controle feedback. Em seguida, obtiveram-se as forças normais para determinar as tensões de fadiga de flexão e de contato das engrenagens para, por fim, obter as vidas úteis à fadiga. Os resultados demonstraram que a engrenagem solar tem mais chances de falhar por fadiga de flexão, por ser a com o menor número de dentes da transmissão acoplada a três engrenagens planetárias e submetida a baixas rotações; por outro lado, o pinhão da alta rotação é o mais vulnerável à fadiga de contato por estar submetido a altas rotações. Conclui-se que a metodologia foi bem-sucedida ao demonstrar o impacto das rigidezes e dos eixos, detalhar o estudo da análise de fadiga através do estado triplo de tensões e coeficientes de carga e geometria e à variação das vidas úteis em função dos modelos, o qual elaborou um diagrama de falhas das engrenagens em função da linha de potência da transmissão.
- Imprenta:
- Data da defesa: 02.06.2022
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ABNT
MANSANO, Alex de Pettro. Análise de falhas por fadiga de engrenagens de turbina eólica ocasionadas por vibrações torcionais. 2022. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2022. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-23032023-073213/. Acesso em: 13 fev. 2026. -
APA
Mansano, A. de P. (2022). Análise de falhas por fadiga de engrenagens de turbina eólica ocasionadas por vibrações torcionais (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-23032023-073213/ -
NLM
Mansano A de P. Análise de falhas por fadiga de engrenagens de turbina eólica ocasionadas por vibrações torcionais [Internet]. 2022 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-23032023-073213/ -
Vancouver
Mansano A de P. Análise de falhas por fadiga de engrenagens de turbina eólica ocasionadas por vibrações torcionais [Internet]. 2022 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-23032023-073213/
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