Mechanical design of a semiactive tunable auxiliary mass damper with friction coupling

A conventional and efficient method to reduce vibrations of mechanical systems, especially resonance peaks, is to attach an auxiliary system to the primary system. Traditionally, these devices rely on passive or active control techniques, and are fitted with viscous shock absorbers in their suspension. However, there are cases where their employment is unviable or where there is a demand for greater efficiency. This work presents an alternative to these devices through the use of a Semi-Active Friction Damper (SA-FD) on the suspension of a Tunable Auxiliary Mass Damper (T-AMD) for its tuning. Friction forces in dynamic systems generate nonlinearities making it difficult to obtain reliable models, but recent theoretical studies demonstrate the good performance of T-AMD with SA-FD in a variety of excitation frequency ranges and operating conditions. This work aims to design a test-rig of this T-AMD in order to promote trials that corroborate such theoretical results. The proposed T-AMD consists of a set referenced as Floating Caliper, responsible for promoting the friction force from a piezoelectric actuator on the auxiliary mass. This is supported by four flexible beams in parallel fixed to a rigid frame, which, in turn, is attached to the elements of a pre-existing bench in the laboratory. Axles, linear bearing units, bearings, load cell and piezoelectric actuator also make up the design are selected based on manufacturers' catalogs. The final design presents: primary mass of 5.35 kg; auxiliary mass of 0.53 kg; rigidity of the auxiliary system of 4.9 kN / m. A receptance curve obtained from these values points to the optimal performance of the device. Mechanical validations are carried out guaranteeing quality and robustness for the construction of the test-rig.UFU - Universidade Federal de UberlândiaTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Um método convencional e eficiente para reduzir vibrações de sistemas mecânicos, principalmente os picos de ressonância, é anexar um sistema auxiliar ao sistema primário. Tradicionalmente, esses dispositivos recorrem às técnicas de controle passiva ou ativa, e são munidos de amortecedores viscosos em sua suspensão. Entretanto, há casos em que seu emprego é inviável ou em que há demanda de maior eficiência. Este trabalho apresenta uma alternativa a esses dispositivos por meio da utilização de um Amortecedor por Atrito Semiativo (AAS) na suspensão de Amortecedor de Massa Auxiliar Sintonizável (AMAS) para sua sintonia. As forças de atrito em sistemas dinâmicos geram não-linearidades dificultando a obtenção de modelos confiáveis, porém estudos teóricos recentes demonstram o bom desempenho do AMAS diante de variadas formas e faixas de frequência de excitação e condições de operação. O objetivo deste trabalho é projetar uma bancada experimental do AMAS a fim de promover ensaios que corroborem tais resultados teóricos. O AMAS proposto consiste de um conjunto referenciado como Pinça Flutuante, responsável por promover a força de atrito a partir de um atuador piezelétrico sobre a massa auxiliar. Esta é sustentada por quatro lâminas em paralelo fixas a um quadro rígido, que, por sua vez, deve-se fixar aos elementos de uma bancada pré-existente no laboratório. Eixos, unidades de rolamento lineares, mancais, célula de carga e atuador piezelétrico também compõem o projeto, sendo dimensionados e selecionados com base em catálogos de fabricantes. O projeto final apresenta: massa primária de 5,35 kg; massa auxiliar de 0,53 kg; rigidez do sistema auxiliar 4,9 /. Uma curva de receptâncias obtida a partir desses valores aponta para o ótimo desempenho do dispositivo. Validações mecânicas são realizadas garantindo qualidade e robustez do projeto para construção da bancada