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ANÁLISE DE ESFORÇOS NO EIXO DE ACIONAMENTO DE UM
ARRANQUE-GERADOR
Ivênio Teixeira de Souza1, Amândio Marques da Costa Junior2
1Universidade Federal Fluminense, UFF
 2 Universidade Gama Filho
 engemec23@gmail.com
dramandio@bol.com.br 
 
Resumo: Este trabalho apresenta uma análise de esforços no eixo de acionamento de um
arranque-gerador. Fabricado pela TALLES Avionics, equipa os motores ARRIEL fabricado pela
SAFRAN, operado nos helicópteros AS350. No decorrer do trabalho foi realizada uma modelagem
matemática e uma simulação computacional por elementos finitos das tensões no eixo. Concluiu-se
que não há escoamento do material e que o eixo de acionamento do arranque-gerador suporta o
esforço solicitado. 
Palavras-chave: eixo de acionamento, helicópteros, elementos finitos.
Abstract: This paper presents an analysis of efforts in the drive shaft of a starter-generator. 
Manufactured by talles Avionics, it is used on the Arriel engines, manufactured by SAFRAN 
operated in AS350 helicopters. During the work was carried out a mathematical model and a 
computer simulation by finite elements of the stresses on the shaft. It was concluded that no 
material flow, and that the drive shaft of the starter-generator support the required stress. 
Keywords: drive shaft, helicopters, finite elements
1. INTRODUÇÃO
 Os arranque-geradores são equipamentos fabricados para operar de forma mais otimizada, pois
acumulam as funções de motor arranque e gerador em um mesmo equipamento e são aplicados em
larga escala em aeronaves civis e militares. 
 Na função arranque, o equipamento é alimentado pela bateria da aeronave ou por uma fonte
externa e é solicitado iniciar a partida do motor. Uma vez que o motor alcança o regime de auto
suficiência, um componente eletrônico conhecido como GCU1 recebe estes sinais por meio de
sensores instalados no motor, efetuando a mudança de função do componente de arranque para
gerador de tensão.
 Na função gerador o equipamento; agora acionado pelo motor, passa a gerar tensão contínua de
28 volts para todo o sistema elétrico da aeronave. 
1 GCU (Generation Control Unit) – Equipamento pertencente ao sistema elétrico da aeronave. É responsável por 
todo o gerenciamento de partida do motor e geração de energia elétrica de tensão contínua a fim de alimentar todos 
os equipamentos elétricos, eletrônicos, eletromecânicos, instrumentos de navegação e comunicação instalados na 
aeronave.
2. OBJETIVO
 O objetivo geral deste trabalho é realizar uma análise de esforços no eixo de acionamento, em
especial na seção crítica. O objetivo geral será alcançado pelos seguintes objetivos secundários:
1. Realizar uma modelagem matemática do problema;
2. Realizar uma simulação computacional com o auxílio do software Solidworks.
 3. RESULTADOS
 A análise será realizada na seção A do eixo de acionamento, que é a região mais crítica,
considerando o momento de partida do motor. 
 Tabela 1 – Dados técnicos do arranque (fonte: component maintenance manual, 2008)
Torque na partida 13,78 Nm
Rotação 1750 rpm
3.1 Cálculo do momento polar de inércia
a) seção A (raio = 0,0034 m)
 J A=
0,0034
4
2
; J A=
1.3363x10
−10

2
; logo: J A=2,099 x10
−10
3.2 Cálculo da tensão de cisalhamento na seção A devido ao torque aplicado:
Torque: 13,78 Nm
 Azx=
13,780,0034
2,099 x 10
−10 Azx=223211052,9 Pa Azx=223,21 MPa
3.3 Cálculo das tensões principais na seção A:
 22
2,1 τ)2
σσ
(
2
σσ
σ xy
yxyx
+
++
=  
 No cálculo das tensões principais (Gere, 2003), neste caso considerando-se o eixo sofrendo 
tensão de cisalhamento devido à torção pura, consideraremos apenas a componente  xz , sendo as 
componentes normais  x , y nulas.
 1,2= 0223211052,92 σ1= 223,21MPa σ2=−223,21MPa
3.4 Cálculo da tensão de Von Mises:
Utilizando a equação (Shigley, 1981):
  vm= 12− 1 2 22 
 v m=223,212−223,21 x− 223,21 − 223,212   vm=386,61 Mpa
Como σvm ≤ σe aço série AISI 4340 = 710 MPa (Shigley, 1981), não haverá escoamento.
3.5 Modelagem computacional
 Para a realização da modelagem computacional foi utilizado o software Solidworks v.12, Foi
utilizado como parâmetro de entrada o aço AISI 4340
Figura 1 – tensão resultante
Tabela 2 - Resultados finais
Tensão equivalente ou Tensão de Von Mises - σvm, em MPa Escoamento?
Cálculo manual Simulação em elementos finitos
386,61 438,27 não
Os resultados obtidos pelos cálculos realizados manualmente e por elementos
finitos apresentou variação de 11,79%
4. CONCLUSÕES
 De acordo com o objetivo deste trabalho, que era fazer uma análise de tensões no eixo de 
acionamento do arranque-gerador do motor ARRIEL, em especial na seção crítica, e conforme 
os dados obtidos, concluiu-se que não há escoamento do material para o esforço em questão, 
que foi fornecido pelo fabricante do arranque-gerador.
 Deve-se ressaltar que pesquisas divulgadas pelo fabricante do motor ARRIEL tem mostrado o
aparecimento de limalhas na caixa de engrenagens, oriundas do desgaste das engrenagens. 
 Como desenvolvimento para futuros trabalhos, sugerem-se:
a) a realização de um estudo de esforços na caixa de engrenagens do motor ARRIEL;
b) a realização de um ensaio metalográfico visando estudar o tratamento térmico aplicado ao
eixo.
5. REFERÊNCIAS
Component Maintenance Manual, Starter Generator, 524-031 series, 2008
SHIGLEY J, Edward. Elementos de Máquinas. Volume 1, 2 ed. Michigan: McGraw-Hill 1981.
GERE, James M. Mecânica dos Materiais. São Paulo: Thomson. 2003