Caracterização experimental do comportamento elastocinemático de mancais flexíveis de lâminas cruzadas

Abstract

Mancais flexíveis de lâminas cruzadas são elementos construtivos compostos por duas lâminas esbeltas que se cruzam em um ponto arbitrário de seus comprimentos formando um determinado ângulo entre si. Esses dispositivos têm sido largamente utilizados em aplicações de precisão devido à alta repetitividade de movimento do seu grau de liberdade de rotação e à característica sistemática do seu comportamento global. Assim, este trabalho tem o foco voltado para a caracterização experimental do comportamento elastocinemático de mancais flexíveis de lâminas cruzadas. Primeiramente, é apresentada uma abordagem analítica para modelar sua relação carga-deslocamento. Então, uma técnica numérico-iterativa é usada para obter a solução do sistema de equações não linear resultante. Os resultados obtidos são então usados para predizer o principal erro sistemático do mancal; o desvio do seu eixo de rotação. Adicionalmente, estes resultados são utilizados na realização de uma otimização geométrica, e na predição da sua rigidez rotacional e das tensões ocorridas em suas lâminas; análises úteis nas fases iniciais de projeto de tais dispositivos. Posteriormente, um modelo numérico é implementado, usando o pacote comercial de Elementos Finitos Ansys APDL Mechanical 14.0TM, para verificar os resultados apresentados pelo modelo analítico. Finalmente, uma bancada de testes, utilizando técnicas de interferometria, óptica geométrica e extensômetria, é proposta para validar experimentalmente os resultados obtidos, por ambos os modelos, para o desvio de centro, a rigidez rotacional e as tensões ocorridas nas lâminas de diferentes configurações geométricas de mancal flexíveis de lâminas cruzadas.