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PROJETO INTEGRADOR MATEUS MAFFORT CADINA RA: 219602018 VALDEMAR DOS SANTOS SILVA RA: 211912015 TRABALHO DE CONCLUSÃO DE MÓDULO 37 Guarulhos 2019 Guarulhos 2019 CENTRO UNIVERSITÁRIO ENIAC MATEUS MAFFORT CADINA RA: 219602018 VALDEMAR DOS SANTOS SILVA RA: 211912015 TRABALHO DE CONCLUSÃO DE MÓDULO CAIXA REDUTORA APLICADA EM UM TRANSPORTADOR AÉREO DE CORRENTE Trabalho de Conclusão de Módulo da Faculdade Eniac, apresentado à disciplina de Elementos de máquinas / Projeto Integrador. Prof. José Eduardo Salgueiro Lima . SUMÁRIO RESUMO..............................................................................................................05 1. INTRODUÇÃO................................................................................................. 05 2. OBJETIVO........................................................................................................06 3. METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..............................................................................................................06 4.1 MATERIAL...........................................................................................06 4.2 MOTORIZAÇÃO..................................................................................06 4.2.1 MOTOR IÇAMENTO.........................................................................07 4.2.2 CARRETEL.......................................................................................07 4.2.3 MOTOR GIRO...................................................................................08 5. MONTAGEM MECÂNICA.................................................................................08 6. REDUÇÃO........................................................................................................09 7.CÁLCULOS ELÉTRICOS..................................................................................10 7.1 DIAGRAMA ELÉTRICO.......................................................................10 8. CONCLUSÃO...................................................................................................11 9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................12 RESUMO O Projeto Integrador deste semestre propôs: elaborar / criar / construir, ma caixa redutora e aplicá-la em um sistema mecânico. Não foi definido nenhuma especificação para o projeto, foi deixado livre, desde que o mesmo possua uma caixa de redução e que seja apresentado os cálculos e fontes consultadas para chegar no resultado final, diferente da grua (projeto do semestre anterior), onde eram exigidos alguns materiais e havia tempo estipulado para execução do trabalho. Contudo, foi decidido aplicar a caixa redutora em um transportador aéreo de corrente. Para o desenvolvimento do transportador, foram aplicadas as matérias, de diversas disciplinas estudadas no decorrer do semestre, sendo elas: elementos de máquinas, resistência dos materiais, AutoCad, termodinâmica e transferência de calor e controle da qualidade industrial. Os Resultados esperados com a aplicação desse projeto é, de imediato o aumento da produtividade e praticidade no processo seriado da empresa, além de reduzir os riscos de acidentes com o uso menos frequentes de empilhadeiras. Contribuindo também, com toda certeza, no desenvolvimento do aluno que estuda engenharia. INTRODUÇÃO Nos dias atuais as industrias buscam sempre automatizar seus processos, visando sempre eficiência na produção. Para tal, utilizam de Sistemas mecânicos que proporcionam isto. Um destes sistemas é o transportador aéreo de corrente. O transportador que permite maximização do tempo e espaço, evitando estoques intermediários de peças aguardando operação. Os transportadores aéreos são muito utilizados em linhas de abatedouros, linhas de montagem, pintura industrial, linha de pré-tratamento, ou simplesmente para o transporte de peças de um local para outro. Para um transportador aéreo ser realmente indispensável para a empresa, pois ele ocupa grandes espaços nas industrias, ele deve se mostrar eficiente, e para chegar nessa eficiência existem os problemas no caminho. Todo projeto tem suas dificuldades, Segundo Lakatos e Marconi (2003, p. 159), “problema é uma dificuldade, teórica ou prática, no conhecimento de alguma coisa de real importância, para a qual se deve encontrar uma solução.” Partindo desta explanação, este trabalho levanta o seguinte problema: Como obter eficiência com o transportador aéreo na indústria? Com base neste questionamento, este trabalho busca subsídios dentro do contexto da educação formal, utilizando das matérias estudadas durante o semestre, a importâncias de todas elas para conseguir bons resultados, não só na eficiência produtiva, mas também na escolha de material adequado, uso, conservação e melhor aproveitamento do equipamento. O Projeto Integrador propõe pôr em prática toda teoria adquirida em sala, integrar todas as disciplinas, para alargar a visão como um engenheiro, além de despertar o instinto científico que existe nos alunos, pois isso é um diferencial, a sua diversidade de conhecimento o coloca um nível acima dos demais no mercado de trabalho. OBJETIVO Portanto, como objetivo, o projeto visa o desenvolvimento de uma caixa redutora, constituída por conjunto de engrenagens, e a partir da construção da mesma, aplicá-la em um sistema mecânico, com o uso das matérias citadas. Contribuindo sempre no desenvolvimento e na formação do engenheiro. O Sistema que escolhemos é um transportador aéreo de corrente. uma solução eficaz para diversas industrias em aumento da produtividade e praticidade no processo seriado da empresa, além de reduzir os riscos de acidentes com o uso menos frequentes de empilhadeiras. 4. METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Parte do projeto onde “organizamos a casa”, ou seja, onde definimos as etapas e organizamos o projeto como um todo, definindo também parâmetros. É aqui também onde colocamos em prática toda a teoria, desde a escolha dos materiais, até os cálculos de tudo que precisou ser dimensionado. 4.1 MATERIAL O primeiro passo realizados o desenho da estrutura no software AUTOCAD para construção de nossa caixa redutora e sistema de transmissão, e logo após a escolha dos materiais para construir. Decidimos fazer a nossa caixa e sistema com materiais mais resistentes e de qualodade para que não houvesse falhas durante seu funcionamento. Têmpera Superficial O endurecimento do aço superficial do aço, em grande número de aplicação de peças de máquinas, é, frequentemente, mais conveniente que seu endurecimento total pela têmpera normal, visto que, nessas aplicações, objetiva-se a criação de uma superfície dura e de grande resistência ao desgaste e à abrasão. Figura - Tempera Superficial Fonte: durochama A têmpera superficial consiste em produzir-se uma têmpera localizada apenas na superfície do aço, que assim adquirirá as propriedades e característicos típicos da estrutura martensítica. Os processos usuais de têmpera superficial são: -têmpera por chama; -têmpera por indução. Metais não ferrosos Figura - Metais não ferrosos Fonte:metaltorque Metais não ferrosos poder ser definido como o grupo de metais que não possuem o elemento ferro (Fe) em sua composição. Estes metais são extremamente importantes na indústria, pois possuem propriedades que os metais ferrosos, como os aços e os ferros fundidos, não possuem, como a autolubrificação e a resistência à oxidação. Metais não ferrosos pesados Latão Umas das mais importantes ligas de cobre (cobre +zinco de 5% até 50%), o latão possui grande aplicação na área industrial, e, de acordo com o teor de zinco, adquire características e propriedades que atendem a diversos campos da indústrias,arquitetura, tubulações etc. Figura –Tabela de ligas Fonte: Acrílico Figura- Chapa de Acrílico Fonte: Viacrilico. Os termoplásticos acrílicos (PMMA) são obtidos da polimerização dos ésteres acrílicos, gerando materiais como as chapas fundidas ou “cast”, chapas extrusadas, tubos, tarugos, filmes e grânulos para moldagem por injeção ou extrusão. As chapas fundidas são produzidas com ampla variedade de tamanhos e espessuras, sendo as maiores disponíveis em 3x 2 metros, e espessuras variando entre 1 a 24 mm. As chapas “cast”, fundidas entre placas de vidro, possuem excelentes propriedades óticas e acabamentos das superfícies, além de serem oferecidas em uma grande variedade de cores e composições. As chapas acrílicas fundidas são fornecidas com formulações básicas para uso geral e com propriedades de absorção de raios ultravioleta, espelhadas e com características de alta termoformabilidade. Todas as chapas acrílicas fundidas são fortes, estáveis, resistentes às condições do tempo e termoformáveis; disponíveis nas opções transparentes, translúcidas e em cores opacas, combinando com uma variedade de texturas superficiais Quando o acrílico é escolhido para determinada aplicação, deve-se lembrar que transparência, brilho e as dimensões finais das peças não são afetadas pela exposição de anos a maresia ou a ambientes com atmosfera corrosiva. As chapas acrílicas também resistem à luz de lâmpadas fluorescentes sem escurecer ou deteriorar. Elas desbotam quando expostas à intensa luz ultravioleta com emissões abaixo de 265 nm, contudo, formulações especiais resistem a emissões de fontes de luz ultravioletas como lâmpadas de vapor a mercúrio e sódio. Características do Acrílico As chapas de acrílico se destacam entre outros materiais graças às suas qualidades e propriedades excepcionais, responsáveis pela ampla variedade de aplicações - dos materiais de construção até artigos domésticos, displays, luminosos, fachadas e outros. Propriedades - Transparência: as chapas "cristais" são mais transparentes que o vidro; - Resistência a intempéries sob qualquer clima; - Absorção de água: com 2 a 100% de umidade relativa, apresenta aumento dimensional de no máximo 0,35%; - Resistência à abrasão comparável à do alumínio; - Peso: densidade relativa de 1.19 g/cm3. Uma chapa de 2 m2 por 3 mm de espessura pesa aproximadamente 7, 26 kg; - Higiene: segurança total quando em contato com alimentos; - Resistência química: boa aos produtos químicos mais comuns; - Quebra: boa resistência, sem tendência à fragmentação; - Queima: semelhante à madeira dura, mas sem produzir fumaça. Vantagens O acrílico é um dos materiais mais versáteis, com utilização em diversos tipos de trabalho - objetos decorativos, brindes, fachadas, luminosos - e na construção civil, principalmente em coberturas, domos, protetores acústicos, parapeitos de sacadas etc. NORMAS PARA CHAPAS ACRÍLICAS As chapas acrílicas foram normalizadas no Brasil em maio de 2002 pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com base em normas internacionais ISO - International Standard Organization. As duas normas são: NBR-ISO 7823-1: Chapas de poli (metacrilato de metila) - PMMA: Tipos, dimensões e características - Chapas Fundidas (Cast) NBR-ISO 7823-2: Chapas de poli (metacrilato de metila) PMMA: Tipos, dimensões e características - Chapas Extrusadas, calandradas. Figura- MDF Fonte: Próprio Autor, 2019 Os painéis MDF são definidos pela ASTM-D1554 (1974) e por Maloney (1996) como “painéis fabricadas a seco, feitos com fibras lignocelulósicas combinadas com uma resina sintética ou outro agente ligante, compactados a uma densidade entre 0,50 e 0,80g/cm3 por prensagem a quente, num processo em que a totalidade da colagem entre as fibras é criada pelo adesivo adicionado”. É possível fabricá-los com características especiais como resistência a ambientes úmidos, resistência ao fogo e etc., através da escolha correta do tipo e do teor de resina e da adição de aditivos, dependendo da exigência (Bauer, 1995). Uma característica favorável presente nos painéis MDF é a maior densidade nas faces. Esta maior densificação coincide com a região mais solicitada quando o painel trabalha sob o esforço de flexão estática. A menor quantidade de espaços vazios permite a pintura de maneira mais econômica e superfícies usinadas com menor rugosidade. De uma forma geral os painéis MDF apresentam maior estabilidade dimensional que os painéis de partículas ou aglomerados (Grigoriou, 1983 e Suchsland et al. 1978). Este fato é explicado pelo menor teor de umidade no equilíbrio com o ambiente, pela estrutura do painel e pelo baixo potencial de sorção (Niemz & Poblete, 1996; Jensen & Kehr, 1995 e Xu & Suchsland, 1991). Avaliados nas operações de corte, usinabilidade de borda, usinabilidade de superfície, curvagem (quando finos), torneamento, furação, pintabilidade, revestimento plano e revestimento trabalhado, apresentaram desempenho inferior apenas em relação às chapas duras e, somente, nas operações de curvagem e pintabilidade. Elementos de Fixação Parafusos (ABNT NBR 11404:1990) Figura- Parafuso Allen Fonte: Piresmartins Os parafusos são peças dotadas de rosca em uma da suas extremidades, utilizadas para a fixação de peças e que permitem a montagem e a desmontagem dessas peças em máquinas e equipamentos. Existem vários tipos de parafusos para diversas aplicações, além de métodos de aperto e desperto, para atender às várias necessidades da indústria para instalações domésticas. Parafuso com cavidade hexagonal interna- Allen (ABNT NBR 10087/2010) O parafuso com cavidade hexagonal interna, conhecido como parafuso Allen (este nome consta na ABNT 15154), é fabricado em aço e após a fabricação dos detalhes e da rosca é tratado termicamente para adquirir dureza e consequentemente resistência. É fabricado com ou sem cabeça, o que possibilita aplicação em vários segmentos, como em construção de máquinas e na montagem de estampos de corte, dobra e repuxo (ferramentaria). Para o trabalho correto com o parafuso Allen, é necessária a chave que recebe o mesmo nome: chave Allen. Arruela lisa (ASTM F-436) Figura- Arruela lisa Fonte: Mercado Livre As arruelas lisas são utilizadas para evitar danos à superfície e distribuir a força do aperto. São fabricados pelo processo de estampagem a partir de chapas de aço. Em aplicações mais precisas ou de grande, são usinadas em aço ou metal não ferrosos. Arruela de pressão (ASME B18.21.1-1999) Figura- Arruela de Pressão Fonte: Obramax Sua forma construtiva utilizada o principio de uma espira de mola helicoidal, É feita de aço de mola de seção retangular, Quando a porca é apertada, a arruela se comprime, gerando uma grande força entre a porca e a superfície, o que evita o afrouxamento da porca ou do parafuso. Porcas Figura- Porca sextavada Fonte: Aristeu ferragens As porcas constituem um grupo de grande aplicação em diversas áreas, São peças fundamentais nas uniões desmontáveis com parafusos ou para a regulagem de máquinas. De acordo com a aplicação, existem tipos específicos, porém sempre atendendo ás normas aplicáveis. Porca sextavada ou hexagonal Este tipo de porca possui geometria semelhante ao parafuso de cabeça sextavada, ou seja, para apertá-la, devem-se utilizar as chaves de boca ou estrela, è muito utilizada para fixação de conjuntos mecânicos ou estruturas em geral, desde que o espaço permita o manuseio das chaves de aperto e desaperto. Eixo Figura- Eixo Fonte: Menegotti Uma peça cilíndrica, que pode ser oca ou macça, com a finalidade de articular um ou vários elementos de máquinas, transmitindo-lhes movimento e potência por meio da rotação. A seção transversal do eixo é circular e gira sobre mancais. A maioria dos eixos é construída com aço de baixo e médio teores de carbono. No caso de eixos de médio teor de carbono, cujas superfícies estão em contato com rolamentos e com materis de vedação, há necessidade de um tratamento térmico de superfície. Tipos de eixos: Maciço; Vazados ; Cônico; Roscados; Ranhurados;Flexíveis. Engrenagens Figura- Engrenagens Fonte: Lingtronic Engrenagens são rodas dentadas destinadas à transmissão de movimento rotativo , Este movimento pode sofrer alterações de rotação conforme o número de dentes da engrenagem que recebe o movimento (movida ou conduzida) e o número de dentes da engrenagem que transmite o movimento e força para a engrenagem movida ou conduzida. Tipos de engrenagens: Engrenagem cilíndrica de dentes retos ; Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais ; Engrenagem cilíndrica com dentes internos ; Cremalheira ; Engrenagem cônica com dentes retos; Engrenagem cilíndrica com dentes oblíquos ; Engrenagem cilíndrica com dentes em V; Engrenagem cônica com dentes em espiral . Chaveta Figura- Chavetas Fonte: Blog Selma Quinante A chaveta é um elemento de máquina fabricado em aço de médio teor de carbono, que trabalha encaixado em um canal comum ao eixo e a outro elemento mecânico encaixado nele, como uma polia, uma roda dentada etc. Chavetas de cunha Longitudinais Transversais Paralelas Meia-cana De disco Planas. Transmissão por engrenagens As engrenagens, também chamadas rodas dentadas, são elementos básicos na transmissão de potência entre árvores, Elas permitem a redução ou o aumento do momento torsor, com mínimas perdas de energia , e aumentando ou redução de velocidades, sem perda nenhuma de energia, por não deslizarem. A mudança de velocidade e torção é feita na razão dos diâmetros primitivos. Aumentando a rotação, o momento torsor diminui e vice-versa. Assim, num par de engrenagens menor tem sempre rotação mais alta e momento torsor menor. Nas demais partes do flanco, existe ação de deslizamento rolamento. Conclui-se daí que as velocidades periféricas (tangenciais) dos círculos primitivos de ambas as rodas são iguais (lei fundamental do dentado). Figura- Engrenagem dentes retos Fonte: Figura- Engrenagem para corrente Fonte: Catálogo Correntes (Duplas) As correntes são elementos de máquinas flexíveis utilizadas para a transmissão de potência ou transporte/movimentação de carga. Neste capítulo serão abordadas apenas as correntes de transmissão, devido a sua grande utilização. Serão apresentados os tipos mais comuns, suas principais aplicações, a padronização e a terminologia utilizada, o processo de seleção e recomendações de projeto. A seleção o tipo de transmissão mais adequado depende dos requerimentos específicos. As correntes, apesar de possuírem características comuns a outros tipos de transmissão (correias e engrenagens), têm também características únicas, devendo o projetista analisá-las e considera-las como uma interessante opções decidir sobre sua utilização. Corrente de rolos duplas são largamente utilizadas na indústria mecânica, onde as aplicações abrangem diversas áreas, como automobilística (automóveis, motocicletas e bicicletas), naval, aeronáutica e etc. São também utilizadas na indústria nuclear, de mineração e máquinas transportadoras. Figura- Tabela de corrente de Rolo ASA Fonte: Catálogo Rolamentos Rolamentos são elementos mecânicos geralmente montados sobre eixos. Consistem em dois anéis de aço especial, separados por uma pu mais fileira de esferas ou de rolos cilíndricos ou cônicos. Tipos de rolamento Figura- Rolamentos Fonte: Blog Selma Quinante Os rolamentos podem ser classificados quanto a dois a aspectos: construção e aplicação. Quanto à construção os rolamentos se dividem em: Rolamentos de esferas; Rolamento de agulhas; Rolamentos de rolos, Quanto à aplicação, os rolamentos podem ser divididos em: Radiais ; Axiais ; Mistos. Buchas Figura- Buchas deslizantes Fonte: CIMM São elementos de apoio dos eixos das máquinas, de formato geralmente cilíndrico ou cônico, de acordo com necessidades especificas. São normalmente utilizadas para apoiar os eixos de máquinas. As buchas são fabricadas de metal antifricção, como as ligas de cobre, ou de materiais plásticos. Também encontrados buchas de bronze, mas as mais utilizadas são as buchas de latão, em função custo-benefício. As buchas devem ser sempre fabricadas com material de dureza menor do que a do matéria do eixo, desta forma todo desgaste é direcionado á bucha, que é o elemento intercambiável. Economicamente é mais viável substituir a bucha do que todo o eixo. As buchas também podem ser classificadas quanto ao tipo de trabalho a realizar. Assim, podem ser de: Fricção radial, para esforços radiais; Fricção axial, para esforços axiais; Cônicos, para esforços nos dois sentidos. DESENVOLVIMENTO O grupo atualmente está com diversas tarefas a serem desenvolvidas, senda elas a escrita do TCM, juntamente as pesquisas, cálculos, banner para ser apresentados e montagem do protótipo. Estamos trabalhando encima do cronograma para que tudo ocorra dentro do prazo estipulado pela instituição. A construção do nosso transportador gera muitas incertezas de quais materiais a serem utilizados. Lembrando que, basicamente será desenvolvida uma caixa de redução para ser aplicado a um sistema de transmissão por corrente onde um motor dc será alimentado por uma bateria gerando o movimento de rotação do sistema. Em nossa busca pelas peças necessárias, já pesquisamos e visitamos alguns estabelecimentos que com certeza irão contribuir para a montagem do projeto. Utilizam-se equipamentos e ferramentas, que auxiliam na construção do nosso projeto, dos quais podemos listar o Torno Mecânico, Ferramenta de corte, Bedame, Torno de Bancada Fixa (Morsa), Esmeril, Furadeira de bancada e Fresadora universal, Multímetro, Paquímetro, Ferro de Soldar, Cossinete, Macho para fazer rosca, Brocas, Alicate Universal, Serra copo, Fresa, Lima, chave allen, chave combinadas, chave de fenda,martelo, trena, esquadro. MOTORIZAÇÃO Ato de Instalar motores. É aqui que definimos os motores de acordo com os parâmetros necessários para atender o torque e ideal. MONTAGEM MECÂNICA: A partir da nossa base que é feita com MDF, foi realizado a montagem do nosso sistema de transmissão, para que todos os elementos constituído ficasse fixados de maneira que não soltasse durante o funcionamento. REDUÇÃO Fizemos os cálculos de engrenagens, para redução de rotação baseados no seguinte: RPM: Figura- Relação de Transmissão Fonte: Próprio Autor, 2019 É usada a mesma expressão matemática, visto anteriormente, para calcular o RPM das engrenagens, entretanto só é alterado o D que corresponde ao diâmetro pelo Z que é o número de dentes da engrenagem. Se você tem a velocidade do motor 13 rpm e os diâmetros das engrenagens motora 10 e movida 30. Como as engrenagens motoras são de tamanho diferente das engrenagens movidas, a velocidade das engrenagens movidas será sempre diferente da velocidade das engrenagens motoras. É isso o que teremos de calcular. Ou seja, a redução fica da seguinte forma: Cálculos Elétricos: Após a conclusão de nossa montagem mecânica, partimos para a parte elétrica. Diagrama Elétrico Figura- Circuito Elétrico Fonte: Próprio Autor, 2019 Para realização da montagem foi preciso definir diversas posições de fixação dos eixos que iriam fazer parte do sistema de transmissão, na figura abaixo se encontra a ideia inicial de como seria o protótipo. Figura- Engrenagem (Solidworks) Fonte: Próprio autor, 2019 Figura- AUTOCAD Fonte: Próprio autor, 2019 Figura- Arranjo físico Fonte: Próprio autor, 2019 Ao chegar a conclusão de como seria o arranjo dos meus elementos de transmissões, procuramos adquirir no base que será de MDF 360x450x15. Figura- Base MDF Fonte: Próprio Autor, 2019 Para utilização dos eixos foi necessário realizar usinagem, furos e rosca em cada um deles para assim serem fixados a base. Figura- Usinagem de eixos Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- furo de centro Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Rosca 5/16” Fonte: Próprio Autor, 2019 As engrenagem também necessitou de usinagempara alojar os rolamentos . Figura- Engrenagem Fonte: Próprio Autor Figura- Usinagem das engrenagens Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Usinagem realizada Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Rolamento alojado Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Rolamento alojado e fixado Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Posição de fixação Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Montagem Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Pré-Montagem Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Eixos e engrenagens Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura Eixo de Saída Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Faixa de redução Fonte: Próprio Autor, 2019 Figura- Pré-Montagem Fonte: Próprio Autor, 2019 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Referência de documento eletrônico: Motores D C. Todos os tipos de motores (MEC 149). Disponível em: <newtoncbraga.com.br/index.php/robotica/9435-todos-os-tipos-de-motores-mec149> . Acesso em: 30 mar. 2019 Referência de documento eletrônico: Polias e correias Disponível em: <essel.com.br/cursos /material/01/ Manutenção/23manu2.pdf>. Acesso em: 27 abr. 2019 Livros: MELCONIAN, Sarkis. Elemento de Máquinas. 10ª edição. São Paulo. Érica – 4 jun. 2018. 376 páginas Manutenção Mecânica Conceitos básicos e tecnologia Aplicada- Almeida, P.S. 1º edição ,São Paulo,2016 Aços e Ferros Fundidos – Vicente Chiaverini, ABM, 4ª edição, São Paulo, 1977. CRONOGRAMA
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