Controle das propriedades dinâmicas de sistemas mecânicos através da utilização de molas inteligentes

Abstract

Modern production systems increasingly require good reliability and performance of their machines and equipment. Those which have high vibration levels tend to deteriorate sooner and to produce poor production processes, which means that the maximum availability cannot be exploited. In recent years, due to the desire to mitigate the effects of vibration, systems which are capable of controlling the dynamic displacements and forces generated by equipment, have been studied. The work in this dissertation presents a study of a semi-active control technique which changes the dynamic properties of a machine, through the modification of the system stiffness, to produce the effect of vibration reduction. A methodology is developed to evaluate the effect of the system stiffness alteration through dynamic analysis. A potential implementation of a design capable of modifying the stiffness of a mechanical system is presented, and simulations are carried out into its performance as a machine passes through its natural frequency. The results show that the design works in principle and has the potential to work in a real experimental system

Os sistemas produtivos modernos requerem, cada vez mais, confiabilidade e bom desempenho de seus equipamentos que, ao apresentarem níveis de vibração elevados, tendem a se deteriorar precocemente e produzir variações no processo produtivo, comprometendo assim sua utilização. Dado o interesse em mitigar os efeitos da vibração, nos últimos anos o estudo de sistemas que sejam capazes de controlar os deslocamentos e as forças dinâmicas geradas por equipamentos vem ganhando espaço considerável na engenharia. Este trabalho apresenta o estudo de uma técnica de controle semiativo que emprega a alteração das propriedades dinâmicas através da modificação da rigidez do sistema, para produzir o efeito de atenuação de vibrações. Foi desenvolvida uma metodologia para avaliação do efeito de alteração da rigidez do sistema através de análise adimensional dinâmica do sistema e, além disso, foram também equacionados analiticamente todos os parâmetros envolvidos no controle das propriedades do sistema. Foi desenvolvido o projeto teórico de um dispositivo capaz de realizar a modificação da rigidez de um sistema mecânico, sendo este simulado em condições de aplicação na atenuação de vibrações de um equipamento que atravessa sua frequência natural. Os resultados demonstram que o dispositivo tem aplicação bastante efetiva para pequenas estruturas e que o conceito pode ser estendido para experimentos com sistemas reais