PROTOTIPAGEM DIGITAL DE UM DIFERENCIAL MAGNETO-REOLÓGICO AUTOMOTIVO
Gabriel da Silva Lecchi1; Drielle Delpino1; Arnaldo Gomes Leal Junior1; Rafhael Milanezi Andrade1
1 Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Espírito Santo
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0422
Resumo
O diferencial é um dispositivo mecânico que permite repartir o torque entre os semieixos das rodas motoras de um automóvel. Isso é indispensável para que o veículo mantenha sua estabilidade e possa fazer curvas. Entretanto o dispositivo pode ter um comportamento indesejável quando uma das rodas perde a aderência com o solo, podendo o veículo ficar imóvel, uma vez que a outra roda não é capaz de transmitir o torque necessário para o mesmo se movimentar. Para evitar esse comportamento, é preciso fazer adaptações ao dispositivo que limitam as velocidades relativas entre os eixos, não permitindo que uma roda gire excessivamente em relação a outra. Como alternativa, neste trabalho, é proposta a utilização de um acoplamento que utiliza fluido magneto-reológico (MR) com a função de transmitir torque à roda que perdeu a aderência. Os fluidos MR são materiais inteligentes que tem suas propriedades controladas por um campo magnético induzido. Tais materiais têm sido extensivamente utilizados no desenvolvimento de dispositivos, como amortecedores de suspensões veiculares, em válvulas, em próteses, por apresentarem baixo consumo de energia e alto torque/força resistivo em relação ao peso. Com o uso de fluido MR no acoplamento do diferencial, espera-se que o carro tenha mais estabilidade em terrenos irregulares. Este trabalho apresenta a prototipagem digital do dispositivo e a simulação do fluxo magnético pelo método dos elementos finitos para definir seus parâmetros geométricos. Com o modelo dinâmico do protótipo é possível implementar um controlador PID que é ativado pela diferença de velocidade entre os eixos, uma máquina de estados finitos foi implementada para atuar como uma chave lógica para fazer essa transição. Os resultados mostram que o diferencial MR desenvolvido é promissor para as aplicações propostas, as quais requerem tamanho compacto, baixo peso e rápido tempo de resposta.
Palavras-chave: Fluido magneto-reológico; diferencial automotivo; acoplamento magneto-reológico; prototipagem digital