Projeto de Um portão vertical

Projeto de Um portão vertical

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3.1.11.3 - ANÁLISE DO CRITÉRIO DE FADIGA

O eixo a ser projetado será submetido a um carregamento flutuante devido ao momento de flexão e torção do eixo. Com isso, o elemento poderá romper sob tensões que estão abaixo do limite de resistência do material e abaixo até do seu limite de escoamento. A característica mais marcante dessas falhas é que as tensões foram repetidas muitas vezes.

Portanto, a análise de fadiga é de extrema importância para o sucesso do projeto. Sabendo-se que Sut = 650 Mpa, o limite de resistência à fadiga do nosso material será dado por:

Como o limite de resistência àtração é de 650 MPa ou 0,650 GPa, entrando com este valor na fórmula Ka = a . (Sut)b :

Como , então:

Admitindo uma confiabilidade de 99%, tem-se que Kc = 0,814.

Como a temperatura de trabalho não irá exceder 415ºC, logo Kd = 1.

Considerando um raio de adoçamento de 2mm, temos:

e

Por ser irrelevante temos que Kf = 1. Sendo assim, vem que:

3.1.11.4 - ANÁLISE DE FALHA

Uma vez feita à proposta, devemos analisar se a mesma atende com relação ao critério de falha sempre aliado ao de resistência, pois o critério de resistência simula uma situação em que o eixo é dimensionado como se estivesse em um ensaio de tração, isso não é o que ocorre na realidade.

Do critério de Cisalhamento Máximo:

Do critério de Soderberg:

O critério de Soderberg foi escolhido pelo fato de ser o mais conservativo se comparado com o critério de Goodman ou de Gerber. Isso se deve ao fato de Soderberg levar em consideração o limite de escoamento como parâmetro de falha. Utilizando conjuntamente o Critério de Soderberg com o Critério de Cisalhamento Máximo, determinamos o Critério de Falha que permite encontrar o fator de segurança real adotado no projeto que nos fará criticar o fator de segurança global adotado anteriormente.

Onde:

Finalmente dispondo de todos os valores necessários para testar nosso projeto quanto ao critério da teoria de cisalhamento máximo com a teoria de fadiga de Soderberg, considerando:

Os valores de d, Tmáx e Mmáx são considerados na seção crítica, assim:

O fator de segurança determinado anteriormente foi 2. Como o resultado encontrado é menor que 2, é preciso redimensionar o eixo para que ele atenda ao critério de resistência por fadiga, isto é, de modo que seja garantido um fator de segurança que dê na faixa de segurança maior, que no caso é de valor 2, devido o critério de falha.

Desse modo, podemos agora redimensionar a proposta determinada pelo critério de falha, para o N = 2 adotado anteriormente.

Assim podemos reconfigurar nosso eixo a partir do novo diâmetro crítico, tomando as mesmas proporções adotadas anteriormente e adequando os diâmetros das seções que obtém mancais para utilizar diâmetros comerciais.

3.1.12 - DIMENSIONAMENTO DA CHAVETA

Suas dimensões, em termos de seção transversal, apresentam uma relação com um dado diâmetro dentro da gama de diâmetros para o eixo de transmissão. Assim, pode-se obter:

Chaveta quadrada

A chaveta, enquanto capacidade de transmissão deve ser calculada com base nas seguintes resistências:

• Resistência ao cisalhamento direto na chaveta;

• Resistência à compressão.

Para o eixo maciço, a tensão de cisalhamento é calculada pela expressão abaixo, em que para o nosso sistema, a posição da chaveta se dá na seção FG, onde haverá o acoplamento do moto-redutor. Dessa forma, o torque atuante na chaveta será de 1,65 N.M.

Já a tensão de compressão na chaveta pode ser calculada pela seguinte expressão:

Então:

Assim:

l = 0,08 mm

Obs: para o caso da chaveta foi adotado um comprimento de 35 mm

Por fim, a análise da chaveta do ponto de vista da perda de resistência da árvore, devido ao rasgo de chaveta é calculada pela seguinte expressão:

Assim para uma chaveta quadrada, tem-se:

W = H;

Então:

3.1.13 - SELEÇÃO DOS MANCAIS

Considerando a dimensão encontrada no critério de falha, será realizada a seleção dos mancais de acordo com as cargas que este terão que suportar seja ela estática ou dinâmica. É sugerido que o eixo trabalhe durante 8h por dia, 7 dias por semana, 5 anos sem parar. Os dois mancais do eixo estão sujeitos às mesmas condições. Assim:

3.1.13.1 - MANCAL – ESQUERDO

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