INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA. Vibrações e Ruído GUIA DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS. Prof. Nuno Maia Prof.

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1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA Vibrações e Ruído GUIA DE ENSAIOS EXPERIMENTAIS Prof. Nuno Maia Prof. Relógio Ribeiro IST,

2 ÍNDICE Trabalho Experimental 1 - VIBRAÇÕES LIVRES Trabalho Experimental 2 - VIBRAÇÕES FORÇADAS NOTAS IMPORTANTES É necessária nota positiva EM CADA UM dos 2 trabalhos laboratoriais que, em conjunto, valem 20% da nota final. Os laboratórios serão efectuados por grupos de três alunos. Os relatórios deverão ser entregues até 7 dias depois da realização de cada ensaio, dentro do horário indicado pelo docente. Em caso de atraso, serão penalizados com 1 valor por cada dia de atraso. Cada relatório deverá ser entregue devidamente identificado com: NOMES NÚMEROS TÍTULO DATA DO ENSAIO Os relatórios, com um máximo de 10 páginas + registos gráficos dos ensaios, deverão ter a seguinte estrutura: 1. Capa com a identificação 2. Esquema gráfico com todos os dados de cada ensaio 3. Descrição dos ensaios, com os resultados obtidos (originais das curvas obtidas) 4. Apresentação dos cálculos das várias quantidades pedidas 5. Tabelas com os resultados finais O NÃO CUMPRIMENTO DOS REQUISITOS ACIMA DESCRITOS LEVA À NÃO ACEITAÇÃO DOS TRABALHOS 1

3 TRABALHO EXPERIMENTAL 1 VIBRAÇÕES LIVRES Objectivo: O objectivo deste trabalho é compreender como o comportamento vibratório de um sistema se relaciona com as propriedades dos elementos que o constituem. Assim, pretende-se estabelecer o modelo físico correspondente ao sistema real, isto é, construir o modelo de um grau de liberdade explicitando os valores de cada uma das suas propriedades massa, rigidez e amortecimento. Montagem: A montagem deve ser efectuada como mostra a figura 1. Figura 1 O equipamento a usar é composto por: Pórtico de ensaio Barra Mola Massa Traçador de tambor Unidade de controle 2

4 Procedimento experimental: a) Efectue a montagem dos equipamentos mantendo o amortecedor desacoplado do sistema e sem a massa adicional b) Anote a distância a do suporte da barra ao suporte da mola (mm) c) Prepare o computador para a aquisição do sinal d) Afaste a barra da sua posição de equilíbrio e inicie a aquisição e) Liberte a barra f) Quando o sistema deixar de vibrar, termine a aquisição g) Guarde os dados obtidos no seu suporte informático h) Fixe à barra a massa suplementar e anote a sua massa m (kg), e a sua distância à articulação da barra (mm) i) Repita os procedimentos c), d), e), f) e g) Elaboração do relatório: 1. Determine, a partir dos registos obtidos para cada sistema (simples e com massa adicional), os respectivos decrementos logarítmicos, factores de amortecimento e frequências naturais amortecidas. 2. Calcule as frequências naturais não amortecidas a partir dos resultados de Considerando as 2 frequências naturais não amortecidas obtidas anteriormente, estime a rigidez da mola e a massa equivalente do sistema, na coordenada em que foram obtidos os gráficos. 4. Calcule os coeficientes de amortecimento equivalentes, na coordenada em que foram obtidos os gráficos. 5. Escreva as equações diferenciais dos sistemas equivalentes na coordenada em que foram obtidos os gráficos. 3

5 TRABALHO EXPERIMENTAL 2 VIBRAÇÕES FORÇADAS Objectivo: O objectivo deste trabalho experimental é compreender como um sistema vibratório responde a uma solicitação harmónica provocada por uma massa rotativa desiquilibrada. Assim, através da variação da frequência de excitação e a sua correspondente influência na resposta, pretende-se identificar o sistema de um grau de liberdade equivalente, isto é, calcular os parâmetros da equação diferencial de equilíbrio. Montagem: A montagem deve ser efectuada tal como mostra a figura 2 Figura 2 O equipamento a usar é composto por: Pórtico de ensaio Barra Mola Vibrador com massa rotativa desequilibrada Unidade de controle Medidor de amplitude 4

6 Procedimento experimental: a) Efectue a montagem dos equipamentos b) Anote as distâncias a do suporte da barra ao suporte da mola e c ao centro do vibrador (mm) c) Para cada frequência, esperar até o sistema estabilizar e registar a amplitude, de modo a ter dados suficientes para esboçar um gráfico. Guarde todos os registos gráficos obtidos. d) Tirar cerca de 10 pontos Elaboração do relatório: 1. Apresente na forma de tabela os valores da amplitude, da força e da receptância, para cada valor da frequência ensaiada. 2. Escolha dois pontos afastados do pico da resposta, um à esquerda e outro à direita, que considere fiáveis, para calcular os valores equivalentes da constante de rigidez da mola (k) e da massa (m), desprezando o amortecimento. 3. Calcule o factor de amortecimento do sistema a partir de 3 pontos junto ao pico da resposta e adopte a média dos mesmos para estimar o coeficiente de amortecimento equivalente, na coordenada em que foi medida a resposta. 4. Com os valores obtidos para o sistema equivalente na coordenada em que foi medida a resposta, trace o diagrama de Bode para a receptância (X/F); sobreponha à curva de amplitude os valores obtidos experimentalmente. Nota: para o cálculo da força aplicada, considere uma massa descentrada de 0,1 kg e uma excentricidade de 10 mm. 5