Estudo do comportamento dinâmico de pratos de lixagem

Abstract

O fenómeno de vibrações está intimamente presente no nosso dia-a-dia. Um fenómeno que se revela importante, seja ao pegar num instrumento musical, ao ligar uma coluna de som ou até ao utilizar um telemóvel. No entanto, estas também são responsáveis por efeitos indesejados, especialmente em dispositivos mecânicos manobrados por um utilizador, cujo corpo absorve estas vibrações, podendo vir a conduzir a lesões ou patologias graves. Nesta dissertação, o objetivo passa por estudar o comportamento din âmico de pratos de lixagem, um constituinte muito relevante no que toca a operações de lixagem recorrendo a lixadoras orbitais. Para isso, recorreu-se a uma análise modal de dois pratos, de forma a poder comparar o seu comportamento. A análise modal descreve essencialmente o comportamento dinâmico de um sistema a partir dos seus modos de vibração e das suas frequências naturais. Estes foram obtidos a partir de uma abordagem experimental e também utilizando simulações numéricas que recorrem ao método de elementos nitos. Tendo em conta toda a vertente de escoamento presente nestes pratos e, de forma a complementar o estudo dinâmico, simulações numéricas do escoamento foram também efetuadas de forma a descrever o comportamento destes em termos globais de forma o mais completa possível. Para a análise modal numérica é utilizado o Femap em conjunto com o seu processador Nastran, sendo esta complementada com uma análise experimental recorrendo a um vibrómetro laser e um excitador eletromecânico. Para o estudo do escoamento, é utilizado o módulo CFD do Autodesk.

The phenomenon of vibrations is intimately present in our day-to-day life. A phenomenon that proves to be important, whether when picking up a musical instrument, connecting a speaker, or even using a mobile phone. However, vibrations are also responsable for unwanted e ects, especially in mechanical devices operated by a user, whose body absorbs these unwanted vibrations, which can lead to enjuries or serious pathologies. In this dissertation, the main objective is to study the dynamic behavior of sanding pads, a very relevant component in sanding operations using orbital sanders. To achieve this, a modal analysis of two pad models was conducted, with the goal of comparing their behavior. The modal analysis essentially describes the dynamic behavior of a system from its modes of vibration and its natural frequencies. These were obtained not only from an experimental approach but also using numerical simulations, which use the nite element method. Taking into account the internal ow present in these pads and, in order to complete the dynamic study, numerical simulations of the internal ow were also carried out in order to describe the behavior of these pads in the most complete way as possible. For the numerical modal analysis, Femap is used and its Nastran processor, which is complemented with an experimental analysis using a laser vibrometer and an electrodynamic shaker. For the ow study, the Autodesk CFD module is used.