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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Utilização da interferometria de Moire no estudo de tensões dinamicas em discos flexiveis
Author: Mazzeti Filho, Vitor
Advisor: Dal Fabbro, Inacio Maria, 1944-
Abstract: Resumo: Na Engenharia Agrícola muitos problemas envolvem a detenninação de deformações, movimentos ou posições relativas de elementos de máquinas em regime dinâmico. Ensaios dinâmicos utilizando-se métodos convencionais de instrumentação e análise de sinais para coleta e análise dos dados são particularmente complexos, pois exigem o contato da superficie do corpo analisado e o instrumento apropriado à medição da grandeza em estudo. No caso de peças rotativas, o problema se agrava uma vez que para transmitir os sinais dos sensores é necessário o uso anéis coletores e escovas, o que produz ruído nos sinais. Métodos numéricos por sua vez, possuem o inconveniente de ser pouco didáticos e não apresentar relação visível com o fenômeno fisico em estudo, possibilitando que pequenos erros ou inconsistências nas propriedades dos materiais ou nas condições de contorno, levem a resultados completamente equivocados. Existem métodos óticos que permitem a medição de deformações, movimentos e posições relativas de elementos de máquinas em ensaios dinâmicos, dentre eles, o método de Moiré que constitui-se uma ferramenta científica capaz de determinar deslocamentos de 0,5J.!m. Utilizando-se dos métodos convencionais e numéricos, muitas pesquisas têm sido desenvolvidas com o objetivo de determinar a posição relativa das lâminas de cortadores basais de plantas durante as operações de corte, visando reduzir perdas e contaminação de matéria prima, particularmente no caso colheita mecanizada da cana-de-açúcar. A cana-de-açúcar ocupa as primeiras colocações entre as espécies mais cultivadas no Brasil, maior produtor mundial, tendo seu cultivo intimamente dependente das operações de corte. No corte mecanizado, os mecanismos evoluíram pouco desde o início da década de 1970 e o cortador de discos duplos utilizado no corte basal apresenta um desempenho de varredura insatisfatório, fazendo com que o ajuste da altura de corte seja uma opção entre as perdas ou a contaminação da matéria prima. Pesquisas nessa área estão divididas em uma linha direcionada à quantificação e redução da energia consumida no corte e outra na determinação e controle dos parâmetros dos dispositivos de corte, visando o acompanhamento do perfil do solo a fim de reduzir perdas e contaminação da matéria prima minimizando enormes prejuízos do setor sucroalcooleiro. Tendo em vista a complexidade dos métodos convencionais e numéricos para determinar posições relativas de elementos de máquinas e também a necessidade de se concentrar esforços na pesquisa de mecanismos alternativos que evitem a captação de impurezas durante a operação de corte mecanizado de cana-de-açúcar, o presente trabalho considera as hipóteses de que é possível utilizar as Técnicas de Moiré de Sombra para determinar as posições relativas de um disco giratório flexível ao acompanhar um dado perfil que simule a ação do solo nas operações de corte basal de plantas e também que os discos flexíveis apresentam elevado desempenho de varredura motivo pelo qual podem constituir-se em uma nova e grande opção na pesquisa de dispositivos para o corte basal de plantas. Através de um sistema que utiliza uma fonte de luz comum para iluminação do disco em movimento, retículos ou grades obtidas através de técnicas comercialmente disponíveis e uma câmera fotográfica digital, as imagens de um disco flexível em movimento sobre um perfil que simula a ação do solo foram registradas e processadas em aplicativos computacionais, fornecendo informações relativas às deformações provocadas pelo movimento e ação do perfil. A análise dessas informações indicou viabilidade e elevada precisão da Técnica de Moiré de Sombra para determinar as posições relativas de um disco giratório flexível ao acompanhar um dado perfil que simule a ação do solo nas operações de corte basal de plantas e um excelente desempenho de varredura do perfil pelo disco nas velocidades e inclinações usualmente empregadas no corte mecanizado de cana-de-açúcar

Abstract: Problems involving strain, motion or reIative position of farm machine elements determinations under dynamic conditions is of quite common occurrence. Dynamic tests envolving traditional procedure and signal analysis would require instrument contact with body surface, which, quite frequently, generate complicated situations. Numerical methods as the Finite Element, Boundary Integral and others, are not so didatic and does'nt exihbit a visible relantionship between the physical parameters envolved generating few inconsistencies or errors related to boundary conditions and material mechanical properties bringing unreliable results. Altemative optic methods to measure strain, motion and reIative position are frequently reported, under th generic name of photoelasticity which includes speckle, holograms, the photoelastic particular methods and the Moiré family methods. The Moiré methods termed TM is a strong scientific tool capable of measurements in the order of O,5~m. This reseach work reports a reIative position study of a rubber disc idealized as a sugar cane base cutter. The sugarcane is one of the most cultivated crops in Brazil, considered the major world producer which faces particular harvesting problems. Harvesting operation is straight dependent on stalk cutting. Mechanized sugarcane harvesting involves base cutters which did not experience significant design development during the last three decades. In particular the double disc base cutter does not present good performance in following ground surface. In this sense, the height of stalk cut represents a choice between dirt contamination and non harvested cane or cane losses. The research in this area of study is divided in two main lines, being one directed in reducing the amount of energy expended in the cut operation and the a second one directed in determining and controlling the cutting device operational parameters aiming in following ground profile avoiding cane contamination and material losses as well as improving mills performance. By considering the difficulties in determining machine elements relative positions by traditional and the numerical methods and the necessity in concentrating efforts in searching for alternative devices to avoid dirt contamination and cane losses during cut proeedure, this researeh work eonsider two hypothesis. The first one eonsider feasible to employa Shadow Moiré Teehnique in detennining a flexible dise relative positions during a simulated base eutting operation following the ground profile. The seeond hypothesis eonsiders a flexible dise eutter being inedited and great option in plants base eutting deviee researeh due to its high performanee and eapaeity in following ground profile. The experimental proeedure employs a rotating rubber dise being deformed by a deviee whieh simulates the ground profile and a relatively simple and inexpensive optieal setup including a eommon white light souree to illuminate the rubber dise, gratings obtained by eommereial teehniques and a digital eamera. Pietures of the flexible dise were taken and proeessed in a eomputer by eommereial programs generating information on the dise reiative positions as well as its eapaeity in following ground profile. The analysis of these information indieates a high aeeuraey of the Shadow Moiré Teehniques in determining maehine moving parts relative positions and a high perfonnanee and eapaeity of the flexible dise in following a profile as the ground surfaee by employing the usual meehanized sugareane harvesting operational parameters
Subject: Máquinas agrícolas
Interferometria
Método de Moiré
Dinâmica das máquinas
Deformações e tensões
Deformações (Mecânica)
Cana-de-açúcar - Colheita
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MAZZETI FILHO, Vitor. Utilização da interferometria de Moire no estudo de tensões dinamicas em discos flexiveis. 2004. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/257554. Acesso em: 20 Sep. 2020.
Date Issue: 2004
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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