OS ESTUDOS DE VIBRAÇÕES FORÇADAS DE UM GRAU DE LIBERDADE - ROTAÇÃO
Por: Ricardo Queiroz • 18/4/2019 • Trabalho acadêmico • 5.218 Palavras (21 Páginas) • 262 Visualizações
[pic 1]
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE TECNOLOGIA MECÂNICA
FILIPE ALMEIDA DE PINHO BORGES
BRENO BONTEMPO
RICARDO MENDONÇA QUEIROZ JUNIOR
ELOI ORLANDINI
TASSIO SANTANA
ESTUDOS DE VIBRAÇÕES FORÇADAS DE UM GRAU DE LIBERDADE - ROTAÇÃO
SALVADOR-BA
2018
Sumário
1. INTRODUÇÃO 1
2. OBJETIVO 2
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2
3. PROJETOS SIMILARES 2
3.1 PROJETOS DISPONÍVEIS NO MERCADO 7
4. METODOLOGIA 8
5. PROJETO INFORMACIONAL 9
5.1. VIBRAÇÕES FORÇADAS 1GDL 9
5.2. DESBALANCEAMENTO ROTATIVO 13
6. PROJETO CONCEITUAL 16
6.1. NECESSIDADES ESTRUTURAIS DO KIT 16
6.2. PROJETO PRELIMINAR 17
7. PROJETO DETALHADO. 20
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS E OUTRAS 24
9. ANEXOS 25
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1 - Bancada didática de vibrações mecânicas 7
Figura 2 - Modelo de desenvolvimento de produto 8
Figura 3 - Resposta transiente, permanente e total 11
Figura 4 - Atraso da resposta em relação à excitação. 12
Figura 5 - Resposta em frequência. 13
Figura 6 - Desbalanceamento Rotativo 14
Figura 7 - Diagrama de corpo livre 14
Figura 8 - Resposta em frequência do fator de amplificação 15
Figura 9 - Lista de materiais da bancada didática 21
Figura 10 - Vistas da montagem final da bancada didática 22
Figura 11 - Renderização da montagem final 23
ÍNDICE DE TABELAS
PÁGINA
Tabela 1 - Bancada mola motor eixo desbalanceado 3
Tabela 2 - Desenvolvimento e análise de bancada para ensaios de vibrações 5
Tabela 3 - Bancada didática de modos de vibração. 6
1. INTRODUÇÃO
A adoção de processo sistemático de sistemas mecatrônicos potencializa o aprendizado, organização e aplicação de conhecimentos direcionados ao desenvolvimento de um produto de natureza intrínseca complexa e multidisciplinar.
O trabalho se concentra no desenvolvimento de um kit didático para a aprendizagem de vibrações mecânicas. Para tanto, lança-se mão de metodologias de projetos de sistemas técnicos aplicadas em sistemas mecatrônicos.
Não há uma abordagem metodológica para desenvolvimento sistemático de dispositivos mecatrônicos que seja amplamente aceita e aplicada. Geralmente, as abordagens um conjunto de ferramentas e métodos adaptados das áreas de mecânica e automação, que são sobrepostos e sequenciados segundo a disciplina demandante da etapa em desenvolvimento. Contudo esta abordagem de superposição e adaptação de métodos e ferramentas não pode ser considerada um projeto de integrado e interdisciplinar.
Por outro lado, a adoção de ferramentas didáticas que permitam a interação e investigação dos discentes possibilita a construção do saber para além de uma abordagem meramente teórica, como acontece atualmente na disciplina de Vibrações Mecânicas do Curso de Engenharia Industrial Mecânica.
O conhecimento desenvolvido na disciplina de Vibrações Mecânicas, atualmente meramente teórico o que deixa limitado a capacitação de nossos estudantes que enfrentam no dia a dia da indústria problemas reais de vibração de sistemas mecânicos que devem ser entendidos e modelados segundo a teoria. A utilização do kit didático possibilitaria ao curso de Engenharia Industrial Mecânico adaptar-se às novas diretrizes para o ensino em engenharia mecânica demandas pelo Ministério da Educação, que preconiza a experimentação e aplicação prática do conteúdo teórico, ver Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Engenharia. Resolução CNE/CES nº 11, de 11 de março de 2002.
O trabalho então tem como objetivo desenvolver o projeto do Kit de apoio à disciplina de Vibração Mecânica através do alcance de alguns objetivos específicos: Pesquisa de métodos de desenvolvimento de dispositivos mecatrônicos; Sistematizar conhecimento em vibrações mecânicas; Apreender conhecimento e prática de ferramentas de projeto; Projetar kit-didático para vibração mecânica e estimular a formação acadêmico de estudantes.
2. OBJETIVO
O presente trabalho tem por objetivo o projeto de uma bancada experimental para análise de vibrações de um conjunto rotativo, composta por um motor elétrico com um rotor de polipropileno em balanço, de forma a analisar o comportamento do desbalanceamento do conjunto através da alteração da massa no corpo do rotor.
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Simular desbalanceamento ocasionando vibrações no equipamento;
- Demonstrar o que acontece quando ocorre um desbalanceamento;
- Realizar análises de vibrações;
- Identificar as possíveis falhas causadas pelo desbalanceamento.
3. PROJETOS SIMILARES
Bancada mola motor eixo desbalanceado | |
Resumo: A grande dificuldade nos cursos de engenharia é a aplicação do conteúdo teórico nas atividades práticas. Para estimular os alunos ao ambiente real, foi proposta a bancada, de baixo custo, para análise de vibração em um motor desbalanceado, através da utilização de arduíno além da aplicação de conhecimentos pluridisciplinares. | |
Metodologia | Material |
A construção da bancada para estudo e analises de vibrações em motores desbalanceados foi proposta durante a disciplina de Física com o objetivo de realizar interação pratica com conhecimentos teóricos de conteúdos importantes no discorrer do curso de engenharia. Para entender o funcionamento do equipamento é necessário a compreensão de alguns conceitos fundamentais, por exemplo: quando a ação de uma força em um objeto provoca deslocamento do mesmo referente ao seu eixo de repouso atingindo níveis máximos e mínimos, em relação ao seu ponto de inércia, sendo descrito de forma senoidal são conhecidos como amplitude, à quantidade de vezes que é realizado o movimento completo em um determinado tempo é nomeado frequência de vibração em geral é medida em hertz, ela também vibra em certa velocidade e se for variável pressupõe uma aceleração do movimento caracterizando um sistema oscilatório. No caso da bancada que consiste em um motor de corrente alternada com eixo desbalanceado suspenso por uma mola e com seus movimentos fundamentados de acordo com as atribuições vibratórias, a frequência de vibração varia dependendo da velocidade de rotação do motor e do desbalanceamento do seu rotor. A bancada contempla o interesse de analisar/estudar a vibração no motor representando uma situação real da aplicação de uma força externa periódica cuja intensidade indica o movimento harmônico forçado demonstrando visivelmente a vibração realizada pelo motor durante a intervenção da força de excitação, responsável por manter o sistema em “constante” movimento oscilatório. Durante o período oscilatório a vibração demonstrada na mola é visível em dois eixos, no entanto nesse trabalho iremos considerar apenas a vibração no eixo horizontal que representaremos pelo eixo das ordenadas, a vibração nesse eixo é o agente responsável por movimentar a mola em dois sentidos: subindo e descendo em relação ao eixo perpendicular à base da bancada. | Em sua maioria, foi utilizado material reutilizável encontrado na própria instituição:
|
Tabela 1 - Bancada mola motor eixo desbalanceado
...