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Código Proyecto: B184 Tipo: Benchmark
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SIMULAÇÃO ESTRUTURAL
Descrição do caso: Foi realizada uma análise estrutural sobre o sistema de elevação de uma pá mecânica de grandes dimensões. O principal objetivo deste trabalho foi conhecer o estado geral de tensões da estrutura para predizer a durabilidade a fadiga e estabelecer a potencia hidráulica necessária em cada um dos 3 atuadores hidráulicos para poder fazer a manobra do carregamento das 2 toneladas aplicadas na pala. A Fig. 1 mostra o modelo CAD 3D utilizado nas simulações.
Fig. 1 - Modelo CAD 3D de la pala mecánica
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A estrutura foi analisada em 5 posições distintas, com uma mesma posição relativa do ângulo da pala. As posições avaliadas foram as seguintes:
Fig. 2 – Posições analisadas
L
10° 20°
30° 45°
60° L=2 ton
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Desenvolvimento: No modelo de elementos finitos gerado, os atuadores hidráulicos foram modelados utilizando elementos de viga (“beams”) que vão permitir avaliar os esforços de maneira eficaz, não é de interesse neste trabalho analisar o comportamento dos atuadores hidráulicos além do esforço axial que estes vão ter que fornecer.
A pala suporta uma carga de 2 toneladas, o peso próprio da estrutura também foi tido em consideração.
Fig. 3 – Malha do modelo de elementos finitos
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A seguir se mostram os resultados obtidos nas 5 posições analisadas, destacando em todos a distribuição de tensões da peça mais solicitada.
10°
Fig. 4 – Distribuição de tensões. Posição de 10°.
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20°
Fig. 5 - Distribuição de tensões. Posição de 20°.
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30°
Fig. 6 - Distribuição de tensões. Posição de 30°.
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45°
Fig. 7 - Distribuição de tensões. Posição de 45°.
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60°
Fig. 8 - Distribuição de tensões. Posição de 60°.
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Os resultados obtidos para os esforços nos atuadores hidráulicos e tensão máxima na peça critica da pala se mostram no seguinte gráfico:
Fig. 9 - Potencia fornecida pelos atuadores e tensão máxima
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Conclusões: Com os resultados obtidos nas simulações se logrou conhecer a distribuição de tensões na estrutura para poder avaliar o comportamento a fadiga e lograr determinar a vida da mesma.
Por outro lado, foram obtidos resultado necessários para o dimensionamento e desenho do sistema hidráulico da maquina como são os esforços que cada atuador hidráulico vai ter que fornecer para realizar a manobra simulada.
Desta maneira se logrou dimensionar o circuito hidráulico de maneira ótima, evitando o sobredimensionamento desnecessário que acrescenta o costo final do equipo e seu peso.
Também, em função dos resultados de tensão obtidos, foi possível realizar estimações da vida a fadiga o que permitiu garantir a qualidade do produto na etapa de desenho, sem a necessidade de instrumentar o equipamento uma vez fabricado para obter as tensões de serviço e evitando a construção de uma estrutura de prova para tais fins.
