Título: ESTUDO DA VIABILIDADE DO EMPREGO DE UM CONTROLE SEMI-ATIVO BASEADO NA SMART-SPRING PARA CONTROLE DE VIBRAÇÕES EM CORPO INTEIRO

Título alternativo: STUDY ON THE FEASIBILITY OF EMPLOYMENT OF A SEMI-ACTIVE CONTROL BASED ON SMART-SPRING FOR FULL BODY VIBRATION CONTROL

Autoria de: Iago Bruno Juliatte da Locha

Orientação de: Wander Gustavo Rocha Vieira

Presidente da banca: Wander Gustavo Rocha Vieira

Primeiro membro da banca: Fabio Lúcio Santos

Segundo membro da banca: Francisco Scinocca

Palavras-chaves: Smart-spring, Controle semiativo, Vibração de corpo inteiro, Suspensão, Trator

Data da defesa: 04/09/2020

Semestre letivo da defesa: 2020-1

Data da versão final: 13/09/2020

Data da publicação: 13/09/2020

Referência: Locha, I. B. J. d. ESTUDO DA VIABILIDADE DO EMPREGO DE UM CONTROLE SEMI-ATIVO BASEADO NA SMART-SPRING PARA CONTROLE DE VIBRAÇÕES EM CORPO INTEIRO. 2020. 78 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.

Resumo: Vibrações de corpo inteiro tem sido estudadas desde 1960, quando detecta-se um forte vínculo entre vibrações e doenças musculoesqueléticas. Assim essas doenças se tornaram uma das grandes preocupações no meio agrícola, por causa da severidade das condições que um operador de trator é submetido. As origens de vibrações em tratores são diversas e inclui o efeito de rugosidade e desigualdade do solo, motor do trator, sistema de transmissão, entre outros. O isolamento de vibrações em um assento de trator é feito por um sistema de suspensão que pode ser passivo, ativo e semiativo. O foco deste trabalho é o controle de vibração de corpo interno transmitido ao um operador de trator agrícola utilizando uma suspensão de assento SA (semiativo) baseado no conceito da smart-spring (SS), um sistema de dois graus de liberdade (GDL) dispostos em paralelo (ramo de carga principal e auxiliar). No mecanismo o ramo de carga auxiliar é conectadodesconectado da base através da ação de uma força de atrito, induzida por uma força normal entre a luva e a massa do ramo de carga auxiliar. Como a força normal é ortogonal ao movimento, esse controle SA não injeta energia no sistema. Nesse trabalho é realizada a modelagem e simulação da vibração transmitida por um trator a um corpo humano, em conjunto com um estudo da transmissão de vibração e biomecânica de um corpo humano. Inicialmente é dado ênfase a modelagem da biomecânica humana, onde corpo humano é dividido entre a cabeça, o torso, a pélvis, a coluna, órgão viscerais e o diafragma. Em cada elemento é assumida uma massa, e na conexão assume-se molas e amortecedores. A partir de simulações realizadas nesse trabalho e utilizando dados experimentais obtidos na literatura, notou-se que o melhor modelo da biomecânica do corpo é de 4 GDL de Wan (1997). Posteriormente é incorporado o efeito da suspensão SA e novo modelo dinâmico torna-se 7 GDL (sendo 4 do corpo humano, 2 do assento e 1 da SS). Finalmente avalia-se o desempenho de redução de vibração do controle SA baseado no estudo da transmissibilidade.

Abstract: Whole body vibrations have been studied since 1960, when a strong link between vibrations and musculoskeletal diseases is detected. Thus, these diseases have become a major concern in the agricultural environment, because of the severity of the conditions that a tractor operator is subjected to. The origins of vibrations in tractors are diverse and include the effect of roughness and unevenness of the soil, tractor engine, transmission system, among others. Vibration isolation on a tractor seat is done by a suspension system that can be passive, active and semi-active. The focus of this work is the control of internal body vibration transmitted to an agricultural tractor operator using an SA seat suspension based on the concept of smart-spring (SS), a system of two degrees of freedom (DOF) arranged in parallel ( main and auxiliary load branch) .In the mechanism the auxiliary load branch is connected disconnected from the base through the action of a frictional force, induced by a normal force between the glove and the mass of the auxiliary load branch. Since the normal force is orthogonal to the movement, this SA control does not inject energy into the system. In this work, the modeling and simulation of the vibration transmitted by a tractor to a human body is carried out, together with a study of the vibration and biomechanical transmission of a human body. Initially, emphasis is given to modeling human biomechanics, where the human body is divided between the head, torso, pelvis, spine, visceral organ and diaphragm. A mass is assumed in each element, and springs and dampers are assumed in the connection. From simulations performed in this work and using experimental data obtained in the literature, it was noted that the best model of biomechanics of the body is 4 DOF by Wan (1997). Subsequently, the effect of the SA suspension is incorporated and the new dynamic model becomes 7 DOF (4 of which are from the human body, 2 from the seat and 1 from the SS). Finally, the vibration reduction performance of the SA control is evaluated based on the study of transmissibility.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_mecanica/20201201420854

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/45143

Curso: G032 - ENGENHARIA MECÂNICA (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Iago Bruno Juliatte da Locha e Universidade Federal de Lavras

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