Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:29:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251764.pdf: 16311290 bytes, checksum: 4271607ce6b5527111edd484c5c9f14a (MD5) / Máquinas-ferramenta podem executar um processo de usinagem instável quando modos de vibração da estrutura da máquina são excitados pelas próprias forças de processo, situação que leva a níveis de vibração que causam marcas na superfície da peça trabalhada e da ferramenta. Este trabalho apresenta a aplicação do controle ativo de vibrações com o objetivo de adicionar amortecimento aos modos de vibração de uma retificadora e torná-la menos suscetível a um processo de usinagem instável. A modelagem é feita a partir de modelos obtidos experimentalmente através de algoritmos de identificação de sistemas lineares. A natureza multivariável do problema motiva a utilização de modelos no espaço de estados, e, especificamente, é proposta a aplicação de realizações modais de maneira a trazer um significado físico/estrutural aos modelos. Este tipo de realização modal também permite um tratamento direto da controlabilidade e observabilidade de cada modo de vibração a partir de cada atuador e sensor, respectivamente. O controle aplicado é do tipo realimentado, no qual o sinal de realimentação é obtido através de acelerômetros montados na máquina e é utilizado para definir o comportamento de atuadores piezo-elétricos de forma a causar forças reativas às vibrações medidas. Para o projeto de controladores é proposto o projeto de um controlador LQG em sua versão balanceada, que apresenta vantagens em relação a outras abordagens implementadas em um ambiente ruidoso para um problema de dinâmica multivariável e com forte acoplamento entre entradas e saídas. Os resultados da identificação, modelagem e projeto de controladores são validados em processo através da adição de amortecimento aos modos de vibração e consequente diminuição do tempo de acomodação da estrutura, de maneira que em malha fechada a estrutura da máquina seja menos sucetível a um processo instável. A execução deste trabalho permitiu o desenvolvimento de uma metodologia de projeto de controle ativo de vibrações de estruturas mecânicas onde a falta de amortecimento representa um inconveniente. De fato, na apresentação desta metologia fica evidente a natureza multidisciplinar do problema e todos os elementos envolvidos no desenvolvimento de um sistema de controle ativo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-23T17:43:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262175.pdf: 11738175 bytes, checksum: 0b7ca9c4815c50966e3e8e09fb548cb7 (MD5) / Este trabalho apresenta a implementação de um observador de estados não-linear aplicado a máquinas de corte a LASER acionadas por correias sincronizadoras. O acionamento por correias é comumente encontrado na conversão de movimento angular em linear em máquinas de corte a LASER. Este tipo de acionamento permite que o sistema de movimentação atinja velocidades altas e um grande campo de trabalho, porém reduz a rigidez do sistema devido a inclusão da correia, que é um elemento elástico. Os controladores existentes, que consideram a elasticidade da correia nesses sistemas de acionamento, utilizam medição direta da posição linear do efetuador final, o bico de corte LASER, na malha de controle. Neste trabalho é apresentada uma alternativa à utilização de medição direta da posição linear, que é a utilização de um observador de estados para estimar a posição do efetuador final. Este trabalho ainda considera o atrito existente no sistema e apresenta um controlador com compensação do atrito. Os estados internos do atrito, necessários para realizar a compensação do mesmo, também é estimado pelo observador de estados implementado. Com o intuito de comparar os resultados obtidos com e sem a consideração da elasticidade da correia na malha de controle, são implementados dois controladores: um com a malha de controle de posição sendo realimentada com a posição angular medida no motor, e outro com a realimentação da posição linear observada no efetuador final.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 236622.pdf: 14151173 bytes, checksum: fd71ee3fa932dbaba20bf2f5a740700f (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de movimento para a utilizac¸ #ao em m´aquinas de corte a LASER. Dados os requisitos atuais de custo e desempenho deste tipo de m´aquina, um acionamento freq¨uentemente utilizado ´e o acionamento por correias sincronizadoras. A presenc¸a da correia na convers#ao do movimento angular em linear introduz um elemento din#amico na cadeia de transmiss#ao, n#ao sendo mais v´alido assumir que a carga ´e r´ýgida como tradicionalmente ´e feito. Al´em disto este sistema apresenta atrito, que ´e uma n#ao-linearidade importante e que usualmente n#ao ´e tratada de forma adequada quando do projeto do controlador. O objetivo deste trabalho ´e desenvolver um sistema de controle de movimento de um manipulador cartesiano de dois eixos, com estrutura em ponte, acionado por correias, tratando a elasticidade da correia e o atrito presente no sistema de forma adequada. Uma restric¸ #ao importante no projeto do controlador proposto ´e a aus#encia de medic¸ #ao direta de posic¸ #ao do efetuador final, neste caso, a lente focalizadora. A introduc¸ #ao de um transdutor de posic¸ #ao ao final da cadeia de acionamento acarretaria em custos de produc¸ #ao e manutenc¸ #ao indesejados. Este problema ´e considerado no contexto deste trabalho. O controle proposto neste trabalho ´e comparado com o controle cl´assico, encontrado em diversos produtos no mercado para controle de movimento. Resultados simulados e experimentais, obtidos sobre uma maquina de optica movel, permitem avaliar o desempenho do sistema de controle proposto. This work presents the development of a motion control system applied to LASER cutting machines. With today#s requisites in cost and performance on this kind of machines, it#s usual to have them driven by timing belt drives. The presence of a belt in the transformation of angular in linear motion includes a dynamic element in the drive chain, therefore, the assumption usually made that the drive system is rigid is no longer valid. The friction is an important nonlinearity that is frequently not considered properly in the project of the controller. The objective of this work is to develop a motion control system, with adequate coverage of friction and belt elasticity, for a timing belt driven two axis cartesian manipulator with a gantry structure. An important restriction imposed to the project of the controller is the absence of direct position measurement of the end effector, in this case, the focusing lens. The use a a position transducer at the end of the drive chain would add undesirable costs to both production and maintance. This problem is taken into account in the context of this work. The controller proposed in this work is compared to the traditional one, found in many motion control products available in the market. Results are shown both for the simulation model and for experiments conducted in a flying optics machine. These results allow an evaluation of the proposed system#s performance.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:57:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320681.pdf: 6495359 bytes, checksum: c07693c0d8620e31931f914a4c7c4030 (MD5) Previous issue date: 2013 / A furação com brocas helicoidais é um dos processos de usinagem mais empregados pela indústria metal-mecânica, sendo que as operações de furação podem representar mais de 50% do total das operações de usinagem. Assim, novos métodos que auxiliem no planejamento deste processo, bem como o desenvolvimento de novas brocas e máquinas-ferramentas que tornem a furação mais eficiente, adquirem grande importância. A modelagem e simulação de fenômenos que ocorrem durante a usinagem, como por exemplo das forças de usinagem, apresenta uma crescente relevância. Entretanto, a modelagem das forças na furação com brocas helicoidais é limitada pela dificuldade de visualizar o que ocorre na região central do furo. Além disso, a complexidade da modelagem das forças no âmbito do gume transversal de brocas helicoidais é aumentada pelas alterações das propriedades mecânicas ocorridas na região central de furos, causadas pelas elevadas taxas de deformação e que afetam as forças de usinagem. Neste contexto, é proposta neste trabalho uma metodologia para analisar o material na região central do furo, de forma que possam ser verificadas as alterações de dureza, entre outras, bem como a influência destas sobre a resistência do material e, consequentemente, sobre as forças de usinagem. A metodologia consiste na obtenção de raízes de cavaco na região do gume transversal de brocas helicoidais através do emprego de um dispositivo de interrupção súbita (QSD) desenvolvido para este fim. Este dispositivo mostrou-se funcional e com boas características de reprodutibilidade, permitindo a preservação das raízes de cavaco para o posterior estudo das mesmas. A partir dos corpos de prova obtidos através de ensaios de furação e com o emprego do QSD desenvolvido, foi efetuado o corte transversal das raízes dos cavacos e realizaram-se análises metalográficas e medições de dureza Vickers nesta região. Desta forma torna-se possível avaliar a deformação e o encruamento provocados no material usinado para diferentes condições de usinagem. Como material para os corpos de prova foi utilizado o aço ABNT 1045, devido à sua ampla utilização na indústria metal-mecânica, e na realização dos experimentos foram empregados três tipos de brocas helicoidais com diferentes afiações (Standard, Tipo A e Tipo C), duas velocidades de avanço (0,1 e 0,4 mm) e duas velocidades de corte (30 e 69 m/min). A partir das análises realizadas sobre as raízes dos cavacos, foi verificado um aumento significativo da dureza do material na região central do furo para todas as condições de usinagem. Os resultados das medições de dureza das raízes dos cavacos apresentaram, entretanto, desvios padrões elevados, de forma que não foram possíveis conclusões acerca das diferenças individuais entre os efeitos provocados por cada condição de usinagem testada no experimento. A metodologia proposta para a análise de raízes de cavaco deverá permitir uma melhoria nos modelos de forças através da adoção de coeficientes de correção nos quais sejam consideradas as alterações de propriedades mecânicas do material em função das condições de usinagem e geometria da broca.<br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338912.pdf: 51401536 bytes, checksum: 861bb54d2ebd2d53439ff9739d86ef87 (MD5) Previous issue date: 2015 / O estudo de mecanismo é uma das áreas mais importantes no projeto de máquinas e os seus problemas podem ser divididos em dois grupos: análise de mecanismos e síntese de mecanismos. O foco desta tese é a análise da topologia de mecanismos, em termos de graus de liberdade e restrições, através da teoria de helicoides e da teoria de matroides. Na tese é elaborada uma modelagem geral dos graus de liberdade e das restrições de um mecanismo, utilizando a representação por helicoides e a adaptação das leis de Kirchhoff proposta por Davies para cadeias cinemáticas. Baseada nesta modelagem, é desenvolvida uma nova metodologia de análise de mecanismos para a eliminação automática das restrições redundantes. Ao mesmo tempo, a teoria de matroides é utilizada na análise dos mecanismos. A tese introduz novos resultados na teoria de mecanismos. Primeiramente, é analisada a escolha dos conjuntos de atuadores válidos para um mecanismo. Dois novos algoritmos são propostos para a enumeração de todos os possíveis conjuntos válidos de atuadores e a para a escolha ótima de um conjunto válido de atuadores com base nas especificações do mecanismo. Posteriormente, são analisados os possíveis mecanismos auto alinhantes derivados de um mecanismo com restrições redundantes. Dois novos algoritmos são propostos para enumeração de todos os possíveis mecanismos auto alinhantes obtidos retirando as restrições redundantes de um dado mecanismo e para escolha ótima de um mecanismo auto alinhante, com base nas suas especificações. Os algoritmos foram implementados no software Sage e apresentam complexidade polinomial. Exemplos de aplicação são apresentados e os resultados validados frente à literatura. Duas contribuições adicionais são também introduzidas: a definição de um invariante cinemático que relaciona a mobilidade com o número de restrições redundantes de um mecanismos e um contraexemplo para a metodologia de análise das restrições redundantes proposta por Reshetov.<br> / Abstract : The study of mechanisms is one of the most important areas on which machine design relies. Research in mechanism can be roughly divided into two main problems: mechanism analysis and mechanism synthesis. This thesis focuses on topology analysis of mechanism, by means of screw theory representation of mechanisms. Freedoms and constraints in mechanisms are thus described applying the Kirchhoff's laws adaptation to multibody systems proposed by Davies. Based on this modelling, overconstraint in mechanisms is analysed in terms of free motions and constraints. Two main contributions are proposed along this work, based on matroid theory and linear algebra modelling. First, the actuation schemes of a mechanism are investigated. Two algorithms are proposed for enumerating all valid actuation schemes of an overconstrained mechanism and for selecting an optimal actuation scheme, based on a set of criteria. Second, the self-aligning mechanisms kinematically equivalent to an overconstraint mechanism are investigated. Two new algorithms for enumerating all self-aligning kinematically equivalent mechanisms to an overconstrained one and for selecting an optimal self-aligning topology, based on a set of criteria, are proposed. All algorithms have been implemented in Sage software and run in polynomial time. Examples of applications are presented, and the results obtained validated with literature cases. Moreover, two further contributions are proposed: the definition of an invariant kinematic chain relating mobility and degree of constraint and a counterexample for the methodology proposed by Reshetov.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T06:41:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194282.pdf: 14637453 bytes, checksum: 435bd78726170d141c77456b651554e6 (MD5) / Atualmente é vigente, na maioria das empresas do setor industrial de máquinas agrícolas brasileiro, um processo de desenvolvimento de produtos informal. Este fato é mais aparente em empresas de pequeno e médio porte, que desenvolvem seus produtos baseando-se, geralmente, em adaptações de soluções já comercializadas. Apresenta-se nesta tese um Modelo de Referência para o Processo de Desenvolvimento de Máquinas Agrícolas, elaborado com o objetivo de explicitar o conhecimento sobre esse processo, de modo a auxiliar no entendimento e na formalização da prática do mesmo. O modelo de referência inclui: uma macrofase de planejamento, que abrange a fase de planejamento do projeto propriamente dita; uma macrofase de projetação, que envolve as fases de elaboração dos projetos informacional, conceitual, preliminar e detalhado, do produto e do processo de manufatura; e a macrofase de implementação, que inclui as fases de preparação da produção, lançamento do produto no mercado, validação da máquina agrícola e encerramento do projeto. Cada uma das oito fases é composta por atividades, que se subdividem em tarefas específicas. Para cada atividade são modeladas as informações de entrada, necessárias à sua execução, bem como as informações de saída, ou seja, as entregas produzidas. Outras três dimensões são, também, detalhadas: o domínio de conhecimento, os mecanismos e os controles. O domínio indica a área de conhecimento envolvida na tarefa (gestão empresarial, marketing, gerenciamento de projeto, projeto do produto, projeto da manufatura, suprimentos, qualidade, segurança, dependabilidade, produção, pós-venda e administrativo-financeiro). Os mecanismos são as metodologias, técnicas, ferramentas e outros recursos necessários à realização das tarefas. Os controles são as informações resultantes de atividades realizadas anteriormente, utilizadas para monitorar a realização das tarefas. O modelo desenvolvido pode ser empregado na formação de estudantes e na atualização de profissionais e, também, como base para as empresas implementarem melhorias nos seus processos. Assim, o modelo de referência contribui para que as empresas do setor passem a executar um processo de desenvolvimento de produtos mais formal e sistemático, integrado com as demais áreas da empresa, com os participantes da cadeia de fornecimento e com os clientes finais. A avaliação do modelo de referência pelas empresas participantes da pesquisa e por pesquisadores da área, indica que o mesmo representa totalmente o processo, avançando em muito a prática atual vigente no Brasil.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T11:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198676.pdf: 3843902 bytes, checksum: ab6bc8710677de37ef8d811f076a0910 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:14:58Z : No. of bitstreams: 1 151823.pdf: 52793218 bytes, checksum: dda7d3261d801578f42942064d6e7ca7 (MD5) / Este trabalho visa estabelecer uma correlação entre o número de ensaios de usinabilidade efetuados com ferramentas de metal duro revestidas e a confiabilidade do resultado da progressão da marca de desgaste de flanco.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T16:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T17:36:37Z : No. of bitstreams: 1 138785.pdf: 22670308 bytes, checksum: c662e9b8a74ce7ed2aae4440faea609a (MD5)

Orientador: Jose Roberto Bonilha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PuellNeto_Fernando_M.pdf: 6985780 bytes, checksum: c34f94cb004ba575d8286cd40aa41dda (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A instalação, operação e análise de um banco de ensaio permitiu verificar suas características particulares, como a utilização de uma Turbina Michell-Banki como máquina motora e ensaios com rotação variável. Como resultado desta pesquisa, tem-se a demonstração da viabilidade de se apoiar a indústria nacional no aperfeiçoamento de pequenas máquinas hidráulicas, fornecendo um suporte experimental diferenciado do que hoje existe no país, principalmente no que diz respeito a custos. Foram ainda objetos deste trabalho a definição dos limites de aplicação destes bancos e o estudo da variação de rotação durante os ensaios, onde esta variação, dentro de limites recomendados, permite a execução de testes com rotação reduzida. Por outro lado, a turbina e bomba formam um conjunto de recalque, cujos ensaios permitiram determinar algumas de suas características hidráulicas e inferir sobre ele algumas conclusões. As principais características do conjunto são: a variação de rotação da bomba, em decorrência do estrangulamento do sistema, e a forte relação entre a variação do rendimento do conjunto e da bomba. A principal conclusão quanto ao conjunto é a constatação da necessidade de pesquisas para a sua otimização... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The installation, operation and analysis of a rig of test perrnitted to check their particular characteristics, as the use of a Turbina Michell-Banki as motor machine and tests with variable rotation. As a result of this research, we have a demonstration of the viability sustain on the national industry on the improvement of little hydraulic machines, supplying a differentiated experimental support than today it exists in the country, mainly in what says about costs. This work also focuses the definition of the limits of the application of these banks and the study on the variation of the speed during the tests, where this variation, within the recornrnended limits, perrnits the execution of the tests with reduced speed. On the other hand, the turbine and the pump make a group of pumping, whose tests allowed to determine some of their hydraulic characteristics and to infer about it some conclusions. The main characteristics of the group are: the variation of rotation of the pump due the strangulation of the system, and the strong relationship among the variation on the efficiency of the group and the pump. The main conclusion is the evidence ofthe need ofresearches to the optimization of these group... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil