ATIVIDADE PRÁTICA PROJETO DE COMPONENTES MECÂNICOS 2

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<p>ATIVIDADE PRÁTICA II – PROJETO DE COMPONENTES MECÂNICOS</p><p>PROJETO DE CORREIAS</p><p>Na aula 2 vimos que existem alguns parâmetros essenciais para se projetar um</p><p>sistema de correias. Esses parâmetros podem ser obtidos por meio de cálculos</p><p>como mostrado na aula 2, ou através do uso de softwares.</p><p>Objetivo Geral: Esta atividade prática tem por objetivo geral permitir que o</p><p>aluno obtenha os parâmetros de projeto de uma correia através de uma</p><p>planilha em Excel “software” (ETAPA I). Além de extrair os parâmetros de</p><p>projeto do “software”, o aluno deverá realizar os cálculos conforme os modelos</p><p>apresentados pela professora Francielly E. Castro Silva na aula 2(ETAPA II).</p><p>O software está disponível em uma planilha em Excel na aula 7 do AVA –</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA e possui o seguinte aspecto:</p><p>Objetivos específicos: Como estamos trabalhando com o projeto de correias,</p><p>esta atividade prática tem por objetivo específico determinar através do</p><p>software e por meio de cálculos:</p><p>1. Relação de transmissão: 𝑖 = 𝑑/𝐷 = 71/101= 0,703</p><p>2. Comprimento da correia: 𝐿 = 2𝑎 + 1,57(𝐷 + 𝑑) + (𝐷−𝑑) ² / 4𝑎 =</p><p>𝐿 = 2.112 + 1,57. (101 + 71) + (101 − 71) ²/ 4.112 = 496,049 mm ou L = 0,49604</p><p>m</p><p>3. Ângulo de abraçamento da polia menor (motora): 𝛼1 = 𝜋 − 2𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 (𝐷−𝑑 2𝑎)</p><p>𝛼1 = 𝜋 − 2𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 (101−71/ 2.112) = 2,873 𝑟𝑎𝑑 que vezes (180/𝜋) é igual a 𝛼1 =</p><p>164,61°</p><p>4. Torque de acionamento: 𝑇1 = 𝑃/n</p><p>𝑇1 = 𝑃 𝑛 = 405.10³ (2700.2𝜋 60) = 1432,394 Nm</p><p>5. Torque na polia movida: 𝑇2 = 𝑇1/𝑖</p><p>𝑇2 = 𝑇1 𝑖 = 1432,394/0,703 = 2037,54 Nm</p><p>6. Força tangencial: 𝐹𝑡 = 2𝑇1/𝑑</p><p>𝐹𝑡 = 2𝑇1 𝑑 = 2.1432,394 71.10−3 = 40349,141N ou Ft 40,349 𝑘N</p><p>7. Coeficiente de fricção efetiva: 𝑓 = 𝜇 𝑠𝑒𝑛 (𝛽 2)</p><p>𝑓 = 𝜇 /𝑠𝑒𝑛 (𝛽 /2) = 0,3/ 𝑠𝑒𝑛 (40 /2) = 0,87714</p><p>8. Razão de forças: 𝐹1 𝐹2 = 𝑒 (𝑓𝛼1)</p><p>𝐹1 𝐹2 = 𝑒 (𝑓𝛼1) = 𝑒 (0,87714.2,873) = 12,43</p><p>9. Força no lado tenso: 𝐹1 = 𝐹𝑡 (1− 1 𝑒 (𝑓𝛼1))</p><p>𝐹1 = 𝐹𝑡 (1− 1 𝑒 (𝑓𝛼1)) = 40349,141 (1− 1/12,43) = 43879,24 N ou F1 = 43,87𝑘N</p><p>10. Força no lado bambo: 𝐹2 = 𝐹1 – 𝐹𝑡</p><p>𝐹2 = 𝐹1 − 𝐹𝑡 = 43879,24 – 40349,141 = 3530,09 𝑁 ou 𝐹2 = 3,53𝑘N</p><p>Para obter os parâmetros acima, você deverá inserir no software os dados</p><p>iniciais conforme o número do seu RU. A seguinte tabela apresenta uma</p><p>relação dos valores a serem inseridos com o número do seu RU0006948:</p><p>Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos</p><p>Potência Transmitida (kW) (Soma dos 4 últimos números do seu RU)</p><p>(6+9+4+8) x 15 = 405</p><p>Rotação (rpm) (Soma dos 4 últimos números do seu RU)</p><p>(6+9+4+8) x 100 = 2700</p><p>Diâmetro da polia menor</p><p>(mm)</p><p>Soma dos 3 últimos números do seu RU</p><p>9+4+8+50 = 71 mm</p><p>Diâmetro da polia maior</p><p>(mm)</p><p>Soma dos 3 últimos números do seu RU</p><p>9+4+8+80 = 101 mm</p><p>Distância entre centros</p><p>(mm)</p><p>Soma dos 2 últimos números do seu RU</p><p>4+8+100 = 112 mm</p><p>Ângulo do sulco da polia</p><p>(graus)</p><p>40</p><p>Coeficiente de</p><p>fricção/atrito</p><p>0,3</p><p>ETAPA I: Com os parâmetros iniciais, você deverá inseri-los no software e</p><p>assim obter os dez parâmetros conforme os objetivos específicos. Veja o</p><p>exemplo a seguir, onde substituiu-se os valores, conforme a tabela acima, para</p><p>o aluno:</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA I – PROJETO DE COMPONENTES MECÂNICOS</p><p>TORÇÃO EM EIXOS</p><p>Na aula 1 vimos que existem alguns parâmetros essenciais para se projetar um</p><p>eixo, onde esforço de torção é decorrente da potência transmitida numa</p><p>determinada rotação especificada. Além disso, vimos que é possível determinar</p><p>as tensões principais de um eixo, provenientes de cargas combinadas, a fim de</p><p>projetá-lo corretamente e aprendemos sobre o critério de falha de Von Mises.</p><p>Esses parâmetros podem ser obtidos por meio de cálculos como mostrado na</p><p>aula 1 e através do uso de softwares.</p><p>Objetivo Geral: Esta atividade prática tem por objetivo geral permitir que o</p><p>aluno obtenha os parâmetros de projeto de um eixo, submetido a cargas de</p><p>torção, através de um software online gratuito (ETAPA I). Além de obter os</p><p>parâmetros de projeto com o software, o aluno deverá realizar os cálculos</p><p>conforme os modelos apresentados pela professora Francielly E. Castro Silva</p><p>na aula 1 (ETAPA II).</p><p>Os links dos softwares podem ser encontrados na aula 7 do AVA – ATIVIDADE</p><p>PRÁTICA, ou logo abaixo neste guia, e possui o seguinte aspecto: Primeiro</p><p>software: https://amesweb.info/Torsion/torsion-of-shaft-calculator.aspx</p><p>Exemplo: O ****** possui o seguinte RU: 0006948. Para cada um dos</p><p>parâmetros iniciais temos os seguintes valores:</p><p>Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos</p><p>Torque (Nm) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 200</p><p>(6 + 9 + 4 + 8) x 200 = 5400</p><p>Rotação (rpm) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 100</p><p>(6 + 9 + 4 + 8) x 100 = 2700</p><p>https://amesweb.info/Torsion/torsion-of-shaft-calculator.aspx</p><p>Raio externo (mm) (Soma dos 3 últimos números do seu RU + 80</p><p>mm) /2</p><p>(9 + 4 + 8 + 80) / 2 = 50,50</p><p>Raio interno (mm) (Soma dos 3 últimos números do seu RU + 50</p><p>mm) /2</p><p>(9 + 4 + 8 + 50) / 2 = 35,50</p><p>Comprimento do eixo</p><p>(mm)</p><p>Soma dos 2 últimos números do seu RU + 100</p><p>mm</p><p>4 + 8 + 100 = 112</p><p>Módulo de cisalhamento</p><p>(GPa)</p><p>(Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 10</p><p>(6 + 9 + 4 + 8 +) x 10 = 270</p><p>Segundo software:</p><p>https://amesweb.info/StressStrainTransformations/PlaneStressPrincipalStressC</p><p>al/Principal StressCalculator.aspx</p><p>Considerando o mesmo exemplo do RU: 0006948</p><p>Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos</p><p>Tensão normal x (MPa) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 10</p><p>(6 + 9 + 4 + 8) x 10 = 270</p><p>Tensão normal y (MPa) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 5</p><p>(6 + 9 + 4 + 8) x 5 = 135</p><p>Tensão de cisalhamento</p><p>(MPa)</p><p>Tensão de cisalhamento máxima obtida no</p><p>projeto de eixo 35,318 MPa</p><p>https://amesweb.info/StressStrainTransformations/PlaneStressPrincipalStressCal/Principal%20StressCalculator.aspx</p><p>https://amesweb.info/StressStrainTransformations/PlaneStressPrincipalStressCal/Principal%20StressCalculator.aspx</p><p>Objetivo específico: Como estamos trabalhando com o dimensionamento de</p><p>eixos, esta atividade prática tem por objetivo específico determinar através dos</p><p>softwares e por meio de cálculos:</p><p>1. Tensão de cisalhamento do eixo: 𝜏 = 35,318 𝑀𝑃a</p><p>2. Ângulo de torção: 𝜃 = 0,0016°</p><p>3. Tensões principais normais: 𝜎1 = 278,68 𝑀𝑃𝑎 e 𝜎2 = 126,31 𝑀𝑃𝑎</p><p>4. Tensão máxima de cisalhamento: 𝜏𝑚𝑎𝑥 = ±76,2 𝑀𝑃a</p><p>5. Tensão principal média: 𝜎𝑚𝑒𝑑 = 202,5 𝑀𝑃a</p><p>6. Ângulo das tensões principais: 𝜃𝑝 = 13,80°</p><p>7. Ângulo de tensão de cisalhamento máximo: 𝜃𝑠 = −31,2°</p><p>8. Tensão de Von Mises: 𝜎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑠 = 241,69 𝑀𝑃a</p><p>ETAPA II: Com os parâmetros iniciais, você deverá determinar analiticamente,</p><p>por meio das equações, os respectivos valores solicitados:</p><p>1. Tensão de cisalhamento do eixo: 𝜏 = 𝑇. 𝑦 /𝐽𝑝, onde 𝐽𝑝 = 𝜋(𝑟𝑒 ⁴−𝑟𝑖 ⁴)/ 2 =</p><p>𝜋(50,5⁴−35,5⁴ )/ 2 𝐽𝑝 = 7,7213.10⁶mm⁴ = 7,7213.10⁻⁶ . Assim 𝜏 =</p><p>5400.50,5.10⁻³/7,7213.10⁻⁶ = 35,318 𝑀𝑃𝑎</p><p>2. Ângulo de torção: 𝜃 = 𝑇𝐿/𝐽𝑝𝐺 = 5400.112.10⁻³/7,7231.10⁻⁶.270.10⁹ = 2,9.10⁻⁴</p><p>𝑟𝑎𝑑 que multiplicado por 180/𝜋 é igual a 𝜃 = 0,0166°</p><p>3. Tensões principais normais: 𝜎1, 𝜎2 = 𝜎𝑥+𝜎𝑦/ 2 ± √(𝜎𝑥−𝜎𝑦 /2 )² + 𝜏𝑥𝑦² 𝜎1, 𝜎2 =</p><p>270+135/2± √( 270−135/2 )² + 35,318² . Assim 𝜎1 = 278,68 𝑀𝑃𝑎 e 𝜎2 = 126,31</p><p>𝑀𝑃a</p><p>4. Tensão máxima de cisalhamento: 𝜏𝑚𝑎𝑥 = ±√(𝜎𝑥−𝜎𝑦/2 ) ² + 𝜏𝑥𝑦 ²𝜏𝑚𝑎𝑥 = ±√(</p><p>270 – 135/2 ) ² + 35,318 = ±76,2 𝑀𝑃a</p><p>5. Tensão principal média: 𝜎𝑚𝑒𝑑 = 𝜎𝑥+𝜎y/2 𝜎𝑚𝑒𝑑 = 270 + 135/ 2 = 202,5 𝑀𝑃a</p><p>6. Ângulo das tensões principais: 𝜃𝑝 = 𝑡𝑎𝑛⁻1 [2𝜏𝑥𝑦 (𝜎𝑥−𝜎𝑦)]. 1/2 𝜃𝑝 = 𝑡𝑎𝑛−1</p><p>[2.35,318 (270 − 135)]. 1/2 = 13,80°</p><p>7. Ângulo de tensão de cisalhamento máximo: 𝜃𝑠 = 𝑡𝑎𝑛−1 [ (𝜎𝑦−𝜎𝑥) 2 𝜏𝑥𝑦 ]. 1 2</p><p>ou 𝜃𝑠 = 𝜃𝑝 − 45° 𝜃𝑠 = 20,26 − 45 = −31,2°</p><p>8. Tensão de Von Mises: 𝜎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑠 = √𝜎1 ² − 𝜎1𝜎2 + 𝜎2 ² 𝜎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑠 =</p><p>√278,68²-</p><p>278,68.126,31+126,31²= 241,69 𝑀𝑃a</p>