(Parte 1 de 4)

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

CURSO TÉCNICO

1 em

Professor: Gilberto Machado da Silva

ETEc Pedro Ferreira Alves - Mogi Mirim SP

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Índice

Introdução Metodologia de Projeto

1- Definição de projeto genérico 5

2- Definição de metodologia de projeto 5 3- Regras básicas para o projeto 7

4- Criatividade 7

Polias e Correias 1- Tipos elementos de transmissão mecânica 9

2- Dimensionamento de polias correias 10

3- Esforços na transmissão por polias e correias 14

Transmissão por Engrenagens 1- Perfil de envolvente 15

2- Tipos de engrenagens 16 3- Engrenagens cilíndricas 17 4- Características de engrenagens helicoidais 20 5- Dimensionamento de engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais 25 6- Determinação do módulo 27 7- Esforços no engrenamento 29

8- Tipos de construção do corpo de engrenagens 31

Dimensionamento de Eixos a Flexo - Torção 1- Materiais para construção de eixos 32

2- Carregamento nos eixos 32 3- Diâmetro dos eixos 34

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Elementos de Apoio 1- Mancais 37

2- Mancais de Rolamento 39

União Eixo Cubo 1- Uniões por adaptação de forma 4

2- Tipos de chavetas planas 45

3- Dimensionamento de chavetas 46

União Eixo com Eixo 1- Introdução 48

2- Acoplamentos rígidos 48 3- Acoplamentos flexíveis 49

4- Dimensionamento de acoplamentos 50

Bibliografia Anexos

1- Chavetas planas 53

2- Motores 54 3- Correias Trapezoidais “V” 57 4- Rolamentos autocompensadores de rolos 67 5- Parafusos de cabeça sextavada, porca e arruelas 70 6- Olhal 73 7- Bujão de lubrificação 74 8- Anéis elásticos 75 9- Retentores 7 10 Acoplamentos Flexíveis 78

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Introdução

Lançar um produto no mercado, ou sob encomenda, envolve um profundo estudo de desenvolvimento desde sua criação até sua extinção. Essa fase é acompanhada pelo departamento de Engenharia do produto que juntamente com outros departamentos de uma empresa avaliam:

• Análise de aceitação, custos e demanda. • Processos de fabricação e montagem

• Ciclo de vida média do produto

• Viabilidade de distribuição e assistência Técnica.

Decidido o seu lançamento, é feito um projeto e os elementos que compõe esse produto são dimensionados ou escolhidos segundo normas, procedimentos ou critérios pré-estabelecidos. No caso de um projeto mecânico, a resistência dos materiais é normalmente o fator preponderante nas dimensões e geometria de seus elementos, porém, outras características podem ser igualmente consideradas:

• Confiabilidade • Propriedades Térmicas

• Desgaste e corrosão

• Fabricação e montagem

• Manutenção e lubrificação

• Custo

• Segurança

• Vida útil

• Vibração Mecânica, ruído e rigidez

• Estética

• Forma, tamanho, volume e peso

O curso de Projetos Mecânicos tem como objetivo unir os principais elementos que compõe um sistema mecânico, bem como algumas técnicas de dimensionamento ou seleção desses elementos mecânicos aplicados ao projeto de um conjunto de transmissão composto por um redutor com polias e engrenagens.

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Metodologia de Projeto

1- Definição de projeto genérico

A dificuldade no entendimento do conceito de projeto cientifico começa no entendimento do conceito de projeto. Projeto como desenho, projeto como ambição, projeto como objetivo, projeto como encaminhamento, todos esses sentidos são válidos se fala nesse “nosso projeto” ou projeto mecânico. Tradicionalmente o conceito de projeto está associado ao do “desenho industrial” e ao termo “design”, por isso é importante a utilização da palavra “cientifico” em seguida. Esse projeto “o cientifico” traz em si o desenvolvimento de sistemáticas e otimizações que fazem com que qualquer projetista possa ser tão produtivo como os iluminados “gênios do passado”.

O projeto mecânico é a essência da engenharia moderna e a base de toda a produção industrial.

Nenhum produto industrial nasce sem a participação de um projeto. O projeto pode ser, além de um desenho, um organograma ou uma seqüência de eventos ou fases. Projetar é uma atividade individual, criativa e mental, com o objetivo de encontrar soluções ótimas para problemas técnicos, com considerações cientificas, tecnológicas, econômicas, estéticas e ergonômicas. Um procedimento sistemático e metodológico em todas as fases do projeto assegura bons resultados.

Projeto mecânico: pode então nestes termos ser desenvolvido pela engenharia de projeto, engenharia de produto ou ainda pela engenharia de concepção.

Projeto de Máquinas: é a formulação de um plano para um mecanismo ou dispositivo capaz de transmitir forças e movimentos realizando um trabalho ou função específica que deverá ser executado para satisfazer a necessidade humana de forma mais econômica possível.

2 – Definição de metodologia de projeto

Existem várias metodologias propostas na literatura, muitos autores desenvolveram seus trabalhos de forma paralela, surgindo assim soluções muito próximas, por vezes divergindo apenas em aspectos morfológicos.

A primeira metodologia apresentada foi proposta por ASIMOW (1968) e procura determinar de forma extensiva e encadeada todos os passos do desenvolvimento de produtos. Apresenta grande importância histórica, por se tratar de um trabalho pioneiro no desenvolvimento de metodologias de projeto.

Objetivo Necessidade Idéia Organizar Ação

Metodologia Caminho para se chegar a um fim

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Asimow baseou seu trabalho na morfologia para desenvolvimento de um projeto apresentada na figura a seguir.

Segundo o modelo o projeto irá se desenvolver através da série de fases apresentadas. Dentro do modelo proposto pelo autor uma nova fase não começara antes que a anterior esteja completada, mas esta determinação pode ser modificada para alguns casos.

O modelo é dividido em dois grupos principais: Fase primária do projeto (Fases I, I e II) e fase relacionadas ao ciclo de produção – consumo (Fases IV, V, VI e VII). O primeiro grupo está relacionado às atividades para desenvolvimento da concepção do projeto, enquanto o segundo grupo engloba as atividades ligadas ao desenvolvimento da produção e serviços de apoio.

A fase I compreende um estudo de exeqüibilidade, dentro dessa fase o autor propõe uma série de passos que resultará em um produto determinado e com possibilidades de fabricação: análise de necessidade de mercado, identificação do sistema, concepções para o projeto, análise física, econômica e financeira.

A fase I é denominada projeto preliminar, nessa fase várias concepções determinadas na primeira fase serão avaliadas e como resultado tem – se uma concepção promissora. As atividades propostas são: seleção de uma concepção do projeto, modelos matemáticos, análise de sensibilidade, análise de compatibilidade, estabilidade, otimização, projeção para o futuro e previsão do comportamento.

Na fase I a concepção escolhida na fase anterior que apresenta a probabilidade de ser um bom projeto será detalhada. As atividades propostas são: preparação para o projeto, descrição das partes, desenhos de montagem, construção experimental, programa de testes e reprojeto.

Fase IV – Planejamento da Produção ecessidades Primitivas

Fase I-Estudo de Exeqüibilidade

Fase I - Projeto Preliminar Fase I – Projeto Detalhado

Fase V - Distribuição Fase VI - Consumo

Descarte

Fase Primária do Projeto

Fase Relacionada ao ciclo de Produção e Consumo

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

As fases IV a VII compõe as partes da metodologia ligadas ao desenvolvimento da produção, que não é foco do nosso curso.

3 – Regras básicas para o projeto

Entre todas as regras que asseguram o desenvolvimento de um bom projeto destacam –se as chamadas regras básicas:

A simplicidade é expressa através número de peças e da complexidade geométrica e construtiva das mesmas, Porém, o simples é o obvio são muito difíceis de serem conseguidos. A simplicidade afeta positivamente: o custo, a fabricação, a montagem, o uso e a manutenção.

Altos requisitos de segurança podem causar grande complexidade e conseqüentemente um elevado custo do produto, entre segurança e custo existe, portanto, um compromisso ótimo. A segurança deve ser: Construtiva (ruptura, deformação, fadiga), Funcional (engloba aspectos de mantenabilidade e disponibilidade), Operacional (segurança do operador) e Ambiental (relativa ao meio ambiente).

Um projeto inequívoco evita dubiedades em todas as suas áreas, ou seja, tem que ser inequívoco e nítido em: Princípios, Cargas, Comportamento, Seqüência de Montagem, Detalhamento de Fabricação, Uso e Manutenção.

O sucesso comercial de um produto na fase projeto deve gerar uma documentação que esta relacionada ao chamado estudo de viabilidade, essa atividade está relacionada aos seguintes aspectos:

o Pesquisa de Mercado o Desenvolvimento o Criatividade o Avaliação do Produto o Estimativa de Custos

4 - Criatividade

A questão da criatividade é uma das chamadas questões externas. Existem muitas definições, podemos dizer que nasce com a existência necessidade induz a uma corrente de pensamento, é comum as pessoas acharem que criatividade e anarquia andam juntas, seria apropriado esclarecer que alguns dos homens mais criativos da humanidade como Leonardo da Vinci, Thomas Edison, Galileu Galilei, Picasso e tantos outros foram principalmente metódicos e sistemáticos, capazes de superar as barreiras da criação através do esforço e da dedicação – e muita paciência para aprender e criar.

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Criar implica essencialmente em chegar ao novo. É a habilidade de usar diferentes formas de pensar descobrindo relações e pontos de vista sob novas perspectivas.

4.1 - Métodos Intuitivos

São métodos criados com a finalidade de estimular a criatividade na solução de problemas, podem ser individuais ou sinergéticos (grupos), apresentaremos alguns apenas como ilustração sem nenhuma análise mais profunda.

A – “Brainstorming”

O método sinergético de “Brainstorming” (Tempestade Cerebral de Alex Osborn) é o método de pensamento criativo em grupo mais usado e divulgado, podendo ser usado em qualquer fase do desenvolvimento do produto. O método tem como objetivo estimular um grupo de pessoas a gerar um número muito elevado de idéias não necessariamente plausíveis, para solucionar um problema de projeto. Através da incitação recíproca promove – se o fluxo do pensamento; um pensamento leva a outro liberando uma corrente de novas idéias. O livre fluxo de idéias permite idéias absurdas estimulem novos caminhos e estes levem a soluções lógicas, aplicáveis e inéditas em projeto. Regras básicas:

• O pensamento é livre e ilimitado. • A critica é proibida

• A quantidade precede a qualidade.

• Pensamento sem rivalidade.

Foi desenvolvido por Bernd Rohrbach com a intenção de tornar mais eficiente a seção de “brainstorming” através da exploração intensificada do fato que a idéia proposta por um dos membros pode ser aprimorada por pelos outros membros. Seqüência do método:

• 6 membros do grupo preparam , segundo um elaborado esquema. • 3 propostas em formulário especial, esse processo é repetido mais vezes

• 5 vezes, com tempo cronometrado.

C – Sinéctica (União de elementos sem correlação)

Baseia–se no principio de tornar o estranho familiar e o familiar estranho. No procedimento seleciona–se uma palavra chave e pergunta – se pela essência de seu significado, a formação de analogia simbólica exige concentração muito intensa.

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Polias e Correias

São elementos necessários para a transmissão de rotação, torque e potência.Trataremos nesse capítulo dos elementos de transmissão mecânica como polias e correias e as transmissões por engrenagens, cabe ressaltar ainda como elementos de transmissão as transmissões hidráulicas e elétricas.

1 – Tipos de elementos de transmissão mecânica

Polias e Correias

Correias Planas

São utilizadas tanto para eixos paralelos e reversos, construções simples, funcionamento silencioso e capacidade de absorver choques, transmissão relativamente grande. Potência até 20 CV, i até 5 e rendimento entre 95 a 98 %.

Correias V

Correias em V ou trapezoidais são utilizadas para eixos paralelos, caracterizase pela distância entre eixos e cargas nos mancais menores que as planas, pode ser construída com relação de transmissão variável. Potência até 1500 CV, i até 8 e rendimento entre 94 e 97%.

Correia Dentada

As transmissões por polia e correia dentada também chamada de sincronizadoras são transmissões que emprega – se para eixos paralelos,são correias em que sua base apresentam sulcos e se encaixam perfeitamente á polia que apresenta os mesmos dentes, tornando possível uma transmissão sem escorregamento. Grande aplicação em veículos automotores.

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

Correntes

Emprega-se para eixos paralelos com maiores distâncias, não apresentam escorregamento, além de uma só corrente poder acionar várias rodas, possui vida menor devido ao desgaste nas articulações. Potência até 5000 CV, i até 6 e rendimento entre 97 e 98%.

Rodas de

Atrito

Utilizável em eixos paralelos reversos e concorrentes. Pode ser construída com camada superficial anti-friccção, possui ruído elevado em serviço e segurança de transmissão depende de forças de pressão. Potência até 200 CV, i até 6 e rendimento entre 95 e 98%.

2- Dimensionamento de polias e correias

Polias são elementos movimentados pela rotação do eixo do motor e pelas correias. E correias são elementos elásticos que ajustam – se às polias na transmissão.

O tipo de correia que se está usando determinará o tipo de polia que deverá ser usado podem ser:

• Planas: É fornecida aberta e deverão ser emendadas para serem colocadas na transmissão, seu comprimento é determinado pela distância entre os eixos e pelos diâmetros das polias.

• Trapezoidal ( V ) – São fornecidas em comprimentos padrão e fechadas podem ter comprimento de 25 a 500 polegadas.

• Dentada – Idem à polia em V, porém em comprimentos menores, utilizadas amplamente em transmissão automotiva.

O objetivo do nosso estudo são as correias em V, amplamente utilizadas na industria, podem ser fornecidas em duas séries: As séries A,B, C, D e E, e nas séries 3V, 5V e 8V.

Figura 1 – Tipos e dimensões das correias em V

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

2.1 – Relação de transmissão (i) para polias e correias 2.2 – Geometria da polia em V

As dimensões:

Se, Sg, hg, a, D e αsão apresentados na tabela A7 do anexo em função do perfil da correia. Lp – Largura da polia

Lp = ( 2.Se )+ (nc-1 ).Sg Onde nc: Número de correias

D i â metro no minal ( D )

Se Sg hg a Largura da polia ( Lp )

D i â metro

Externo (

De ) deixo nmovida nmotora dDn n

Onde:

nmotora rotação da polia motora nmovida rotação da polia movida d diâmetro da polia motora

D diâmetro da polia movida

Tecnologia de Projetos Gilberto M. Silva

2.3 – Seleção de Correias V • Potência de Projeto (HPprojeto):

FS – Fator de serviço, coeficiente que leva em consideração o tipo de máquina e as condições de serviço.

• Perfil da Correia (3V, 5V ou 8V):

• Diâmetro das Polias (D e d):

RT – relação de transmissão d – diâmetro da polia motora D – diâmetro da polia movida

• Verificação da Velocidade Periférica (Vp):

• Comprimento de Projeto da Correia (Lprojeto):

(Parte 1 de 4)

Comentários