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Tipo: TCC
Título: Reforço estrutural de um moinho vertical de rolos UBE baseado em análise moda
Autor(es): Nsamo, Wilker Monteiro Domingos
Orientador: Diniz, Gutembergy Ferreira
Palavras-chave em português: frequências naturais;moinhos verticais;dinâmica estrutural;reforço estrutural
Palavras-chave em inglês: natural frequencies;vertical mills;structural dynamics;structural feinforcement
Palavras-chave em espanhol: frecuencias naturales;molinos verticales;dinámica estructural;refuerzo estructural
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Data do documento: 2025
Citação: NSAMO, Wilker Monteiro Domingos. Reforço estrutural de um moinho vertical de rolos UBE baseado em análise moda. 2025. 25 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Russas, 2025.
Resumo: Análise modal busca obter características vibracionais naturais de uma estrutura. Essa utiliza informações de massa total e rigidez para identificar as frequências naturais e seus respectivos modos de vibração, fornecendo informações essenciais para um projeto seguro. Moinhos verticais cimenteiros são estimulados por frequências provenientes de diferentes componentes do equipamento ou fontes externas e, portanto, devem ser cuidadosamente analisadas. Assim, realizou-se a simulação por elementos finitos do pedestal do moinho vertical UBE para determinar suas frequências naturais e possíveis riscos de ressonância. Para tanto, foram utilizados os softwares CAD 3D e SolidWorks Simulation 2022 Premium, tomando os cinco primeiros modos vibracionais. O primeiro modo apresentou uma flexão lateral com deslocamento concentrado na parte superior do pedestal, e sua frequência natural (19,813 Hz) próxima a frequência de rotação do motor (19,83 Hz). Semelhantemente, o segundo modo vibracional mostrou frequência (38,46 Hz) próxima ao do segundo harmônico da rotação de entrada do redutor (39,66 Hz), configurando risco de ressonância. Diante desses resultados, propuseram-se modificações geométricas e de rigidez na estrutura. Essas foram nervuras, reforço do flange, espessamento das paredes e adição de chapas ao redor da abertura central. Após alterações, o primeiro modo apresentou frequência de 50,62 Hz, afastando-se das faixas de excitação operacional. Os modos subsequentes, com frequências de 64,82 Hz, 67,81 Hz, 68,79 Hz e 76,48 Hz, tiveram aumento da rigidez global e redução do deslocamento estrutural. Portanto, as modificações propostas eliminaram as condições de ressonância e aprimoraram a estabilidade dinâmica do moinho vertical UBE.
Abstract: Modal analysis aims to obtain natural vibrational characteristics of a structure. It uses total mass and stiffness information to identify natural frequencies and their respective vibration modes, providing essential information for safe design. Vertical cement mills are stimulated by frequencies from different equipment components or external sources and, therefore, must be carefully analyzed. Thus, a finite element simulation of the UBE vertical mill pedestal was performed to determine its natural frequencies and potential resonance risks. For this purpose, 3D CAD software and SolidWorks Simulation 2022 Premium were used, taking the first five vibrational modes. The first mode showed lateral bending with displacement concentrated in the upper part of the pedestal, and its natural frequency (19.813 Hz) was close to the motor's rotation frequency (19.83 Hz). Similarly, the second vibrational mode showed a frequency (38.46 Hz) close to the second harmonic of the reducer's input rotation (39.66 Hz), indicating a resonance risk. Based on these results, geometric and stiffness modifications to the structure were proposed. These included ribs, flange reinforcement, wall thickening, and the addition of plates around the central opening. After the modifications, the first mode exhibited a frequency of 50.62 Hz, moving away from the operational excitation ranges. Subsequent modes, with frequencies of 64.82 Hz, 67.81 Hz, 68.79 Hz, and 76.48 Hz, showed increased overall stiffness and reduced structural displacement. Therefore, the proposed modifications eliminated resonance conditions and improved the dynamic stability of the UBE vertical mill.
Resumen: Análisis modal busca obtener características vibracionales naturales de una estructura. Este utiliza información de masa total y rigidez para identificar las frecuencias naturales y sus respectivos modos de vibración, proporcionando datos esenciales para un diseño seguro. Los molinos verticales de cemento están sujeitos a excitaciones provenientes de distintos componentes del equipo y de fuentes externas, por lo que deben ser analizados cuidadosamente. Así, se realizó una simulación por elementos finitos del pedestal del molino vertical UBE para determinar sus frecuencias naturales y posibles riesgos de resonancia. Para ello, se utilizaron los softwares CAD 3D y SolidWorks Simulation 2022 Premium, considerando los primeros cinco modos vibracionales. El primer modo presentó una flexión lateral con desplazamiento concentrado en la parte superior del pedestal, y su frecuencia natural (19,813Hz) resultó próxima a la frecuencia de rotación del motor (19,83Hz). De manera similar, el segundo modo vibracional mostró una frecuencia de 38,46Hz, cercana al segundo armónico de la rotación de entrada del reductor (39,66Hz), indicando riesgo de resonancia. Ante estos resultados, se propusieron ajustes geométricos y de rigidez en la estructura, como la incorporación de nervaduras, el refuerzo del flange, el aumento del espesor de las paredes y la adición de placas alrededor de la abertura central. Tras las modificaciones, el primer modo presentó una frecuencia de 50,62Hz, alejándose de las bandas de excitación operacional. Los modos subsecuentes (64,82Hz, 67,81Hz, 68,79Hz y 76,48Hz) mostraron un aumento de la rigidez global y una reducción del desplazamiento estructural. Em consecuencia, las modificaciones propuestas eliminaron las condiciones de resonancia y mejoraron la estabilidad dinámica del molino vertical UBE.
Descrição: Artigo aproveitado como trabalho de conclusão de curso.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84537
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA MECÂNICA - RUSSAS - Monografias

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