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Design of a Low Cost Electrodynamic Shaker
Diseño de un Excitador Electro-Dinámico de Bajo Costo;
Projeto de um excitador eletro-dinâmico de baixo custo
Registro en:
10.33414/rtyc.40.1-18.2021
Autor
Carrizo, Marcos Ruben
Carcache, Pablo
Raffo, Javier Leandro
Institución
Resumen
Electrodynamic shakers are fundamental instruments for testing mechanical vibrations. Their numerous applications make them highly interesting equipment in the field of mechanical, aeronautical, and aerospace engineering. Although there has been commercial equipment for years, these are of high economic value.The objective of this work is to design a low-cost electro-dynamic exciter, capable of inducing forced vibrations in structures for laboratory tests.From the fundamental laws of electromagnetism, dimensioning equations were deduced, a qualitative analysis of these equations was carried out to obtain design considerations and they were used to define the construction parameters. Component materials were selected, three-dimensional modeling was performed using CAD software, and verified using finite element analysis.The design of a low-power, low-cost electrodynamic exciter prototype is presented. The equipment has a maximum force of 85 N, the maximum displacement of 5 mm, and can operate in a frequency range between 7 Hz and 2.1 kHz. Los excitadores electrodinámicos, también conocidos como "shakers", son instrumentos fundamentales para realizar ensayos de vibraciones mecánicas. Sus numerosas aplicaciones los convierten en equipos de sumo interés en el campo de las ingenierías mecánica, aeronáutica y aeroespacial. Si bien existen equipos comerciales desde hace años, estos son de un alto valor económico.El objetivo de este trabajo es diseñar un excitador electro-dinámico de bajo costo, capaz de inducir vibraciones forzadas en estructuras para la realización de ensayos en laboratorio.A partir de las leyes fundamentales del electromagnetismo se dedujeron ecuaciones de dimensionamiento, se realizó un análisis cualitativo de dichas ecuaciones para obtener consideraciones de diseño y se las utilizó para definir los parámetros constructivos. Se seleccionaron los materiales de los componentes, se realizó el modelado tridimensional utilizando software CAD y se verificó mediante análisis por elementos finitos.Se presenta el diseño de un prototipo de excitador electrodinámico de baja potencia y bajo costo. El equipo dispone de una fuerza máxima de 85 N, desplazamiento máximo de 5 mm y puede operar en un rango de frecuencias entre 7 Hz y 2.1kHz. Os excitadores eletrodinâmicos, também conhecidos como "shakers", são instrumentos fundamentais para a realização de testes de vibração mecânica. Suas inúmeras aplicações tornam-nos equipamentos de grande interesse no campo da engenharia mecânica, aeronáutica e aeroespacial. Embora já existam equipamentos comerciais há anos, eles são de alto valor econômico.
O objetivo deste trabalho é projetar uma excitatriz eletrodinâmica de baixo custo, capaz de induzir vibrações forçadas em estruturas para ensaios de laboratório.
A partir das leis fundamentais do eletromagnetismo, foram deduzidas equações de dimensionamento, uma análise qualitativa dessas equações foi realizada para obter considerações de projeto e elas foram utilizadas para definir os parâmetros de construção. Os materiais componentes foram selecionados, a modelagem tridimensional foi realizada usando um software CAD e verificada por análise de elementos finitos.
É apresentado um projeto de protótipo de excitador eletrodinâmico de baixo custo e baixa potência. O equipamento tem força máxima de 85 N, deslocamento máximo de 5 mm e pode operar na faixa de frequência entre 7 Hz e 2,1 kHz.