Apresentação Introdução ao Projecto Mecânico

7/29/2019 Apresentao Introduo ao Projecto Mecnico

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Introduo ao projecto mecnico

Departamento de engenharia mecnicaFCTUC


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Trabalho n 2

Dados do problema:

m = 10,Velocidade de rotao da roda = 19 R.P.M.Potncia a transmitir = 15 KWTransmisso = 3 correrias do tipo C-280

Distancia entre os eixos das polias = 1936 mChavetas NP do tipo AVeios de ao do tipo BS 640 M40 comAcabamento do tipo maquinado fiabilidade desejada de 99,9%

Coeficiente de segurana fadiga 2

900r MPa 700c MPa

1 72Z 2 13Z


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Clculos de dimensionamento

Momento toror que a polia 1 vo estar sujeita:

Clculo das Foras sobre o veio devido as polias de transmisso:

A fora actuante sobre o veio, na situao dinmica, calculada atravs de equao seguinte:

Para isso necessrio calcular os esforos aplicados nos ramos, bem como o ngulo de abraamento,podemos calcula-los atravs das equaes seguintes:

Componente da fora responsvel pelo binrio transmitido.

Substituindo nos valores obtm-se:


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Clculo do peso da polia 2

Dados:

Polia com 3 correias do tipo C 280

Da tabela 11.7 do livro tiramos os seguintes valores:

h = 20 mm

c = 19 mm

e = 26 mmgo = 22,93 mm

ha = 6 mm

Com este valor e atravs da consulta da tabela 11.8 do livro retiramos o valor de .

37860 /ao kg m

21600[ ]

ext poliaD d mm


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Calculo da massa da polia 2

Pode-se agora calcular a massa da polia 2

Peso da polia 2:


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Clculo das foras sobre o veio 1 devido engrenagem 2

Fora tangencial Raio da engrenagem 2

Substituindo

Fora radial (fora que tende a afastar as engrenagens)

Engrenagens de dentado recto ( )

Peso da engrenagem 2

Considerando que a engrenagem 2 em ao com um e que a sua espessura do seu dimetro a suamassa ser:

Esta fora pode ser desprezada uma vez que

20 ; 0

.21%

peng RF F


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Dimensionamento fadiga dos veio 1

Dados da Polia C-280: Dados da engrenagem:

Diagrama do corpo livre:

Plano XZ: Plano XY:


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O ponto B o ponto mais critico, pelo que o dimensionamento ser feito tendo em conta

em conta esse ponto.

Dimensionamento esttico

Critrio de Tresca para o dimensionamento de veios de cargas estticas:

Dimensionamento dinmico

Critrio de Soderberg para o dimensionamento a fadiga e tendo em conta que na existem concentraesde tenses:

Tenso admissvel a fadiga:

em que os ks so valores

tabelados.

Aps substituio dos valores de k obteve-se uma tenso admissvel e dimetro:


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necessrio entrar num processo iterativo para a obteno do d, aps algumas tentativas chegamos aosseguintes resultados:

A normalizao do dimetro do veio leva-nos a considerar um dimetro de 60 mm para o veio1.

Vibraes torsionais do veio1

Para determinar a frequncia torsional crtica a poro do veio que nos interessa considerar a que est entre apolia e a engrenagem, isto , l=X2=143,75 mm.

Dado que o veio tem um dimetro constante, a constante da mola ser dada por:

Com estes valores j calculados podemos calcular a frequncia natural atravs da seguinte expresso:

Comparando-a com a frequncia forada:

Logo podemos concluir que vamos ter uma elevada margem de segurana, isto ,

no vo existir problemas de vibraes torsionais.


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Sabendo que:

Substituindo para: podemos determinar e .

A equao para determinar a flecha :

Na zona da polia( X = 95 mm):

Na zona da engrenagem (x = 238,75 mm):

Da formula 6.28 pagina 332 do livro:

Tambm no existem problemas a nvel de vibraes laterais.

3c

4c


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Tentativa para minimizar a flecha

Substituindo para: , obtm-se:

Equao para calcular a flecha:

Na zona da polia (x = 95 mm);

Na zona da engrenagem (x = 238,75 mm);

Logo tambm no vo existir problemas de vibraes laterais


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Veio 2

Arbitrando:

Peso da roda = 2000 kg Raio da roda = 1,5 m

Calculo do peso da engrenagem 1:

Considerando que a engrenagem 1 tambm em ao com um

Fora da engrenagem 1

Dimensionamento a fadiga do veio 2

as formulas usadas para o dimensionamento do veio 2 foram as mesma obtendo os seguintes resultados:

Roda:Momento toror na roda:

Fora tangencial da roda:

37860[ / ]kg m


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Diagrama corpo livre:

Plano XZ : Plano XY:

Ponto critico:

O ponto B o ponto mais crtico, pelo que o dimensionamento ser feito tendo em conta este ponto .


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Dimensionamento esttico:

Dimensionamento dinmico:

em que ;

aps um processo iterativo:

A normalizao do dimetro do veio leva-nos a considerar um dimetro de 80 mm para o veio2.

Vibraes torsionais para o veio 2

Para a o calculo das vibraes torsionais do veio 2 usamos as mesmas formulas para o calculo das vibraes

torsionais do veio 1 obtendo os seguintes resultados:

Logo podemos concluir que existe uma elevada margem de segurana, isto , no vo existir problemas

com as vibraes torsionais.


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Vibraes laterais :

Para o calculo das vibraes laterais do veio 2, foram usadas as mesmas formulas para o calculo dasvibraes laterais do veio 1, obtendo os seguintes resultados:

Equao da flecha:


Na zona da roda (x = 347,5 mm);

Logo tambm no existem problemas a nvel de vibraes laterais.

Tentativa para minimizar a flecha


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Equao da flecha:

Na zona da polia (x = 98,75 mm);


Logo tambm no existem problemas a nvel de vibraes laterais.

Seleco de Chavetas

Veio 1

A fora de compresso F a que a chaveta e o veio esto sujeitos:

Considerando que a largura da chaveta cerca de do dimetro do veio:

Clculo do comprimento mnimo:

Assim podemos utilizar a chaveta paralela normal B16 x 10 x 55 NP 360.


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Considerando um coeficiente de segurana igual a 2 (n=2), vamos verificar se no existem problemas aoesmagamento.

A tenso de compresso na chaveta :

Coeficiente de segurana:

Como o coeficiente de segurana o menor que 2 (coeficiente de segurana mnimo, esta chaveta no acorrecta pelo que para aumentar este coeficiente teremos que aumentar o comprimento da chaveta.

Logo a chaveta a utilizar ser: B16 x 10 x 90 NP 360Veio 2

As formulas usadas foram as mesmas usadas para o veio 1 obtendo os seguintes resultados:

Assim podemos utilizar a chaveta paralela normal B20 x 12 x 180 NP 360.

Esmagamento:

Como o coeficiente de segurana o menor que 2 (coeficiente de segurana mnimo, esta chaveta no a

correcta pelo que para aumentar este coeficiente teremos que aumentar o comprimento da chaveta.


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Logo no podemos utilizar esta chaveta, dado que a largura necessria esta fora do intervalo.Vamos ento escolher outra chaveta:

Largura da chaveta: b = 32 mm

Comprimento da chaveta:

Tenso de compresso na chaveta:

Coeficiente de segurana:

Como o coeficiente de segurana o menor que 2 (coeficiente de segurana mnimo), esta chaveta no a correcta pelo que temos de aumentar o comprimento da chaveta.

Logo a chaveta a utilizar ser: B32 x 18 x 200 NP-360

Dado que a engrenagem tem 97,5 mm esta chaveta no adequada. Utilizaremos ento trs chavetasfazendo um ngulo de 120 entre si.

Factor de sobrecarga = 10 % (para as 3 chavetas)

Aps alguns clculos efectuados, devido a evitar ruptura do veio, j que este tem 80 mm de dimetrochegamos a concluso que a melhor chaveta a utilizar seria a:

B28 x 16 x 90 NP-360

1.3 2n

186, 66[ ]; 18Mpa h mm

216707,57[ ]TotalF N

72234,57[ ]ChavetaF N

112,17[ ]l mm


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Veio 2

Os parmetros usados para o veio 2 so os mesmo para o veio 1 o que muda o dimetro do veio 2 (d=80mm).

Calculo da carga dinmica equivalente:

Ponto A: Ponto B:

Escolha do rolamento:

FAGNV1016M1, TVP2 FAGN216E, TVP2

Lubrificante: Velocidade de rotao baixa e temperatura de funcionamento inferior a 100 C .

Massa de sabo de clcio no hidratada


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Bibliografia

Projecto De rgos De Mquinas, C. Moura Branco, J. Martins Ferreira, J. Domingos DaCosta, A. Silva Ribeiro, Fundao Calouste Gulbenkian, 1 edio, 2005.

Tabelas disponibilizadas na pgina da cadeira de Introduo ao Projecto Mecnico.

Exerccios realizados nas aulas praticas da cadeira.

Sites variados do Google.

Documents

Apresentação Introdução ao Projecto Mecânico