Projeto de Um portão vertical

Projeto de Um portão vertical

(Parte 2 de 14)

3.1.4 - Dimensionamento do tambor 53

3.1.5 - Dimensões da polia 54

3.1.6 - Potência do Motor 54

3.1.6.1 - Motoredutor adotado 54

3.1.7 - Relação de transmissão 55

3.1.8 - Esforços na barra de torção 56

3.1.9 - Cálculos das reações nos mancais 56

3.1.10 - Cálculos dos diagramas (DMF e DEC) 57

3.1.11 - Dimensionamento do eixo 59

3.1.11.1 - Especificação e seleção do material 59

3.1.11.2 - Cálculo do diâmetro pelo critério de resistência estática 60

3.1.11.3 - Análise do critério de fadiga 63

3.1.11.4 - Análise de falha 64

3.1.12 - Dimensionamento da Chaveta 65

3.1.13 - Seleção dos Mancais 66

3.1.13.1 - Mancal esquerdo 67

3.1.13.2 - Mancal Direito 68

3.1.14 - Análise de rigidez 69

Conclusão 70

Referências 70

Anexo

Objetivo

A monografia que será apresentada a seguir tem como objetivo principal o projeto de um portão vertical, determinando os elementos como polias, mancais, motor tambor, cabo de aço entre outros com base no material selecionado, satisfazendo as especificações e exigências do projeto colocado em questão.

Para que o projeto tenha uma boa realização, é necessário conhecimentos básicos da Engenharia Mecânica, avaliação técnica, e até mesmo de economia. No projeto serão colocados conhecimentos das disciplinas que compõem a grade curricular do curso de Engenharia Mecânica.

Introdução

“Projetar com sucesso exige algo mais do que apenas projetar!” A primeira condição é, antes de tudo, esforço e dedicação ao trabalho. A segunda é um conhecimento sobre diversos pontos de vistas e experiências, que não se enquadram apenas no ramo em que o projeto se encontra. Um projeto de engenharia consiste no planejamento de processos para que a sua estrutura seja capaz de realizar as funções básicas que foram inicialmente estudadas e definidas.

As fases de um projeto, do inicio ao fim, está esquematizado como na Figura 1. Começa com a identificação de uma necessidade e a decisão de fazer alguma coisa sobre ela. Depois, a definição do problema, que deve incluir todas as especificações para o projeto que se deseja projetar. As especificações estabelecem os elementos de entrada e as respostas, as características e as dimensões que o objeto deve ter, o espaço ocupado e todas as limitações dessas quantidades. Elas também definem o custo, a quantidade a ser fabricada, a vida esperada, a série, a temperatura de operação e a confiabilidade. Os itens óbvios nas especificações são as velocidades, os avanços, as limitações de temperatura, o alcance máximo, as variações esperadas nas variáveis e as limitações das dimensões e de peso. O próximo passo é a síntese de uma solução ótima. Não se pode, porém, realizar a síntese sem a análise e a otimização, porque se deve analisar o sistema para determinar se o desempenho está de acordo com as especificações. A análise pode revelar que o sistema não é ótimo. Se o projeto falhar em algum teste, deve-se recomeçar a síntese. A avaliação é uma fase significativa do processo completo do projeto. É a prova final de um projeto bem sucedido, que normalmente envolve o teste de protótipo no laboratório. Aqui se deseja descobrir se o projeto satisfaz realmente às necessidades. A apresentação do projeto a outras pessoas é o passo final no processo do projeto. A apresentação é um trabalho de venda, por isso de tamanha importância.

Nesse projeto são dimensionados os principais elementos que compõe o mecanismo a que este de um portão elétrico com abertura na vertical. Estes elementos são: os cabos de aço, no qual a probabilidade de falha por fadiga e por desgaste deve ser basicamente a mesma; os tambores nos quais o cabos de aço iram enrolar-se; as polias por onde correrão os cabos de aço; o motor elétrico com a caixa de redução; a chaveta; o eixo, que irá transmitir o movimento para os tambores e conseqüentemente para os cabos de aço, e o material para a confecção do mesmo; bem como os maçais que irão servir de apoio para o eixo. Para o dimensionamento do eixo realizamos análise de falha por fadiga e rigidez.

1 - Enunciado do projeto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CÂMARA DE PROJETOS MECÂNICOS E FABRICAÇÃO

DISCIPLINA: DEM0403-ELEMENTOS DE MÁQUINAS II – T03

PROF.: JOÃO WANDERLEY RODRIGUES PEREIRA

PROJETAR UM SISTEMA PARA FECHAR PORTÃO NA VERTICAL

GRUPO V: Pietro Mikail Sabino Bandeira, Rainier Santos Cunha e Sérgio Henrique Batista de MedeirosDATA de ENTREGA do PROJETO: 14/12/2010.

ENUNCIADO DA QUESTÃO:

Como parte da avaliação da disciplina DEM0403-Elementos de Máquinas II, solicita-se a elaboração e o desenvolvimento de um projeto para acionador, o qual se destina a abrir e fechar um portão, cujo movimento de deslocamento é linear na vertical e contém certo movimento relativo de rotação, deixando-o na posição horizontal na parte superior do pórtico de abertura, o qual o portão tem a função de fechá-la. O sistema de acionamento deve prever uma velocidade de deslocamento compatível com as dimensões e peso do portão, ou seja; as dimensões previstas para o portão são de (largura de 2,60 x altura de 2,20) m e o peso é de, no máximo, 650 N. O acionamento do sistema deve prever o uso de um motor elétrico, o qual deve ser selecionado e especificado através de catálogos de fabricantes, levando-se em consideração a utilização de ligação monofásica com uma tensão de 220 volts. As cargas atuantes sobre o sistema devem conter choques moderados. Deve-se prever, enquanto ação do movimento do portão, um funcionamento razoavelmente silencioso. Uma exigência do sistema, enquanto parâmetro de projeto, é que todos os pontos móveis de todo o sistema de acionamento e movimento do portão devem estar montados sobre mancais de rolamento. Aqui, é importante lembrar que o estado da arte, ou seja; a pesquisa bibliográfica deve ser adequadamente preparada de tal modo que contenha todas as ferramentas necessárias à elaboração, ao desenvolvimento e à análise do projeto solicitado.

1.1 – Mecanismo e elementos do projeto

Como já descrito no objetivo mencionado anteriormente, o projeto constitui de um portão Basculante, onde foi dividido em vários elementos tais como; Tambor, Redutor, Motor, Eixo Escalonado Engastado, Rolamento, Cabo de Aço, Roldana, Eixo de Transmissão, Trilhos, Mancais, Contra Peso, Portão e Estrutura Metálica de coluna e travessa superior.

2 - ESTADO DA ARTE

Nesta parte iremos apresentar conceitos, critérios, fundamentos e bases tecnológicas, visando o embasamento do leitor ou avaliador do projeto.

2.1 - Eixos

Eixos são elementos de máquinas que têm função de suporte de outros componentes mecânicos e não transmitem potência. As árvores, além de suporte, transmitem potência. Geralmente, na prática, usa-se apenas o termo eixo para denominar estes componentes. Quando móveis, os eixos transmitem potência por meio do movimento de rotação.

Os eixos são construídos em aço, com baixo e médio teor de carbono. Os eixos com médio teor de carbono exigem um tratamento térmico superficial, pois estarão em contato permanente com buchas, rolamentos e materiais de vedação. Existem, também, eixos fabricados com aços-liga, altamente resistentes.

O termo comumente usado “Árvore” é um elemento que gira transmitindo potência. Um “Eixo” é um elemento fixo suportando rodas rotativas, polias, etc. Uma “Árvore de transmissão” é a que é acionada por uma máquina motriz; a potência é retirada da árvore através de correias ou correntes, geralmente em diversos pontos ao longo de sua extensão.

As principais solicitações nos eixos são: Flexão Simples, Torção Simples, Flexo-torção. Porém, há casos em que o cisalhamento, a tração ou a compressão pode ser desprezada.

Os eixos, devido à sua própria função, são solicitados a flexo-torção, e quase sempre há predominância de uma das solicitações componentes. Dificilmente os valores de Momento Torçor (Mt) e Momento Fletor (Mf) são da mesma ordem de grandeza. Nestes, para facilidade de cálculos, o eixo poderá ser dimensionando à flexão simples ou à tração simples, à segundo da predominância, porém baixando bastante a tensão de trabalho correspondente afim de levar em conta o efeito da solicitação desconsiderada.

Para dimensionar um eixo submetido a Flexo-torção, utiliza-se a seqüência apresentada em seguida:

1. Torque no eixo;

2. Esforço na transmissão;

3. Momento Fletor no Plano Vertical (PV);

4. Momento Fletor no Plano Horizontal (PH);

5. Momento Fletor Resultante (Mr);

6. Momento Ideal (Mi);

7. Diâmetro da Árvore.

Portanto são elementos mecânicos utilizados para articulação de um ou mais elementos de máquinas. Quando móveis, os eixos transmitem potência por meio do movimento de rotação.

2.1.1 - Constituição dos eixos

Os eixos e árvores são fabricados em sua grande maioria de aços ou ligas de aço, pois os materiais metálicos apresentam melhores propriedades mecânicas do que os outros materiais. Por isso, são mais adequados para a fabricação de elementos de transmissão:

  • Eixos com pequena solicitação mecânica são fabricados em aço ao carbono;

  • Eixo-árvore de máquinas e automóveis são fabricados em aço-níquel;

  • Eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas são fabricados em aço cromo-níquel;

  • Eixo para vagões são fabricados em aço-manganês.

Quando os eixos e árvores têm finalidades especificas, podem ser fabricados em cobre, alumínio e latão. Portanto, o material de fabricação varia de acordo com a função dos eixos e árvores.

2.1.1.1- Eixos Maciços

Apresentam a seção transversal circular e maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. Suas extremidades são chanfradas para evitar o rebarbamento e suas arestas internas são arredondadas para evitar a concentração de esforços localizados.

Figura 2.1 – Eixo Maciço

2.1.1.2 - Eixos vazados

São mais resistentes aos esforços de torção e flexão que os maciços. Empregam-se esses eixos quando há necessidade de sistemas mais leves e resistentes, como os motores de aviões.

Figura 2.2 – Eixo Vazado

(Parte 2 de 14)

Comentários