Publicação: Concepção e análise de desempenho de um transportador vibratório linear com acionamento Piezoelétrico
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Carvalho, João Carlos Mendes
Resumo
Transportadores vibratórios têm sido largamente utilizados em diversos ramos do setor industrial para o transporte e a orientação de peças avulsas e materiais a granel.
Tradicionalmente, o movimento é gerado por mecanismos do tipo biela-manivela, massas desbalanceadas rotativas, sistemas hidráulicos ou pneumáticos, ou ainda pela aplicação de forças eletromagnéticas. Neste trabalho, é proposta uma configuração inovadora de transportadores vibratórios de pequeno e médio porte, baseada no uso de materiais piezoelétricos para a geração de movimento. A avaliação das características operacionais e do desempenho da configuração proposta é feita primeiramente por via numérica, tendo sido desenvolvidos, para isso, modelos de elementos finitos que consideram o acoplamento eletromecânico característico dos materiais piezoelétricos. Os modelos de elementos finitos são associados a um modelo analítico fundamentado na dinâmica de uma partícula para a previsão das características do movimento do material transportado e, em particular, da velocidade média de transporte. Com base nos modelos analíticos, é também desenvolvido um estudo sobre a otimização do transportador vibratório. A avaliação das características dinâmicas e do desempenho do transportador vibratório é complementada por ensaios experimentais realizados sobre um protótipo. Os resultados das simulações numéricas e dos testes experimentais indicam a viabilidade prática do sistema de acionamento proposto, o qual, com o devido aperfeiçoamento, pode oferecer significativas vantagens em relação aos sistemas tradicionais de acionamento.
Abstract
Vibratory feeders have been extensively used in industry for the transport and orientation of different types of separate parts and bulk material. Traditionally, motion is generated by slider-crank mechanisms, rotating unbalanced masses, hydraulic or pneumatic systems or by applying electromagnetic forces. In this work it is proposed a novel configuration of small and médium size vibratory feeders based on the use of piezoelectric materiais as actuators for motion generation. The assessment of the operation features and performance of the suggested configuration is first made by performing numerical simulations. With this aim, finite element models are developed, taking into account the electromechanical coupling exhibited by piezoelectric materiais. Those finite element models are combined with an analytical model based on the equation of motion for a particle, to predict the characteristics of motion of the transported material, including its mean velocity. Based on these finite element/analytical models, a study about the optimization of the piezoelectric feeder is carried out. Also, the assessment of the dynamic characteristics and transport performance is made from experiments carried out in laboratory using a prototype. The results obtained from both numerical simulations and experiments indicate the practical feasibility of the piezoelectric driving system, which, upon improvements, can provide important advantages with respect to traditional driving systems.
Palavras-chave
Transportador vibratório, Piezoeletricidade, Método de elementos finitos, Automação, Vibratory conveyors, Piezoelectricity, Finite element method, Automation
Citação
ALBUQUERQUE, Emerson Bastos de. Concepção e análise de desempenho de um transportador vibratório linear com acionamento Piezoelétrico. 2004. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2004.16
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