Capítulo 3- Cames 3.1- Introdução Definição * Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto. Características * Simples => Projeto fácil; * Mecanismo compacto; * Permite obter praticamente qualquer movimento para o seguidor; * Consequências do projeto inadequado => Dificuldade de fabricação e deficiência de funcionamento.
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Capítulo 3- Cames 3.1- Introdução Definição * Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de.
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Transcript
Capítulo 3- Cames3.1- Introdução
Definição
* Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto.
Características
* Simples => Projeto fácil;
* Mecanismo compacto;
* Permite obter praticamente qualquer movimento para o seguidor;
* Consequências do projeto inadequado => Dificuldade de fabricação e deficiência de funcionamento.
Utilização
• Acionamentos em geral;
• Máquinas operatrizes diversas;
• Eixo comando de válvulas de motores de combustão interna.
Linhas de projeto
• Partindo do movimento desejado para o seguidor => Projeto do perfil da came => Síntese;
• Partindo da forma da came => Determinação de deslocamento, velocidade e aceleração do seguidor.
Classificação das
cames e seguidores
Classificação dos seguidores
• De acordo com o movimento do seguidor => Translação ou oscilação;
• Trajetória do deslocamento => Radial ou deslocada (em relação à linha de centro da came);
• Superfície do seguidor => Face plana, face esférica, face de rolamento ou aresta.
Classificação dos seguidores
• Superfície do seguidor:
a. Rolete
b. Face Esférica ou cilíndrica
c. Face Plana
d. Ponta
Classificação das cames
- Came de disco (placa ou radial);
- Came de cunha;
- Came de extremidade ou de face
- Came de forqueta;
- Came invertida;
- Came cilíndrica.
Observação:
• A came deve ser sempre vinculada ao seguidor para garantir o seguimento do perfil;
• Vínculos mais comuns => Gravidade, mola ou vínculo mecânico.
Geometria da came radial (ou de disco)• Círculo de base: É o menor círculo tangente à superfície da came.
• Ponto de traçado: É um ponto teórico sobre o seguidor, usado para gerar a curva primitiva.
Geometria da came radial (ou de disco)
• Curva primitiva: É a que efetivamente define o mov. do seguidor.
• Círculo principal: É o menor círculo com centro coincidente com a came, passando pela curva primitiva.
Ângulo de pressão:
- É o ângulo entre a direção do movimento do seguidor e a normal à curva primitiva;
- Variável durante o giro da came;
- Sua existência implica numa componente de força transversal ao seguidor;
- Âng. de pressão grande => Possibilidade de emperramento p/ seg. de translação;
Diagrama de deslocamento
• Eixo X: Representa a rotação da came => Comprimento igual ao perímetro do círculo principal desenvolvido;
• Eixo Y: Representa o curso do seguidor;
- Elevação => Afastamento do seguidor do centro da came;
- Repouso => Período durante o qual o seguidor está parado;
- Retorno => Movimento do seg. em dir. ao centro da came.
Construção
• Método gráfico – Cames com baixa velocidade de rotação.
• Método analítico – Cames com altas velocidades de rotação.
• Ambos os métodos se baseiam na inversão do mecanismo.
• Afim de se obter a mesma referência o seguidor gira em
relação a came, no sentido contrário a came em relação ao
referencial inercial.
Construção
• Parte da posição de menor afastamento do seguidor;
• Divisão do diagrama de deslocamento e da circ. principal da came em partes iguais;
• Identificação de cada ponto e transferência do deslocamento para a came;
• Ajuste da curva primitiva => Procedimentos específicos para cada tipo de came.
Projeto Gráfico de Cames => Utilidade conceitual e computacional Came de disco com rolete
‾ A came gira com velocidade constante;
‾ Iniciar o projeto na posição de menor deslocamento.
Etapas do projeto gráfico
- Inversão do mecanismo => Came estacionária e seguidor girando ao seu redor;
- Girar o seguidor em torno do centro da came no sentido oposto ao da rotação da came;
Etapas do projeto gráfico
- Deslocar o seguidor radialmente de acordo com o deslocamento desejado para cada ângulo de rotação;
- Desenhar o contorno da came ajustando uma curva suave, tangente ao polígono formado pelas posições ocupadas pela face do seguidor.
Pontos relevantes
0p br r r
br Came compacta
Baixo ângulos de pressão significa menor taxa de desgaste
ângulo de pressãobr
Deve-se tomar cuidado com raios de base pequenos
Maiores ângulos de contato ocorrem nos pontos de inflexão da came.
Came de disco com seguidor de rolete deslocado
• Observações sobre o seu uso
- Concepção ou limitação de projeto;
- Provoca a red. do ângulo de pressão na elevação => Curso de maior esforço;
- Consequência => Aumento do âng. de pressão no retorno => Curso de menor esforço.
Came de disco com seguidor de face plana
• O procedimento é semlhante ao anterior com pequenas modificações.
Came de disco com seguidor de face plana
Circulo base muito pequeno
Comparação entre o tamanho da came de um seguidor de face plana e um seguidor de rolete
Etapas do projeto gráfico
- Inversão do mecanismo;
- Seguidor tangente ao círculo de deslocamento => Defasagem;
- Divisão do círculo de deslocamento;
- Marcação das distâncias perpendicularmente às linhas de divisão;
- Ajustar o contorno da came como uma curva tangente aos círculos do rolete.
Came de disco com seguidor oscilante de rolete
Etapas do projeto gráfico
- Inversão do mecanismo;
- Desenhar um circ. com centro no eixo da came passando pela artic. do seg.;
- Divisão do círculo gerado;
- Com centro em cada ponto da div. traçar arco de raio igual ao raio do seg.;
- Transferir o arco desejado em cada posição da came;
- Ajustar o contorno da came como uma curva tangente aos círculos do rolete.
Came de disco com seguidor oscilante de face plana Etapas do projeto gráfico
• Etapas idênticas ao caso anterior;
• Ajuste do perfil da came tangente ao polígono formado.
• Came de retorno comandado
• Tanto a elevação quanto o retorno são comandados pela came;
• Também chamadas de cames de diâmetro constante;
• Exemplo de uso => Comando de válvulas desmodrômico;
• Possibilidade de uso de cames duplas para acionamento e retorno.
Came Cilíndrico
• Exemplo de uso => Molinete de pesca;
• Mecanismos de enrolamento;
• Seguidor é guiado por uma ranhura na came.
Came invertido
• Seguidor aciona a came por meio de uma ranhura;
• Exemplo de uso => Máquina de costura.
Came para seguidor de roletes – Método Analítico
• Passo 01: Determinar os ângulos como se segue:
1 1
1
1 1
1
tan 1,2,3, , 1
tan
i ii
i i
nn
n
y yi n
x x
y y
x x
2i i
Came para seguidor de roletes – Método Analítico
Passo 04: Calcular as coordenadas Xi e Yi e dos ângulos de pressão.
0
0
cos
sini i i
i i i
X x r
Y y r
1cos cos cos sin sini i i
Ângulo de pressão
Came para seguidor de roletes – Método Analítico
• Passo 05: Determinar o raio de curvatura de cada ponto da came.
32 2
2 2 2 2
dx d dy d
dx d d y d dy d d x d
1 2 2 2 21 11 1
2 2 2 21 1 1 1
2 2
2 2
i i i ic i i i i
c i i i i i i i i
X X Y Yx X X Y Y
y X X Y Y X X Y Y
2 21 1 1 1
1 1 1 1
i i i i i i i ii c i c
i i i i i i i i
X X Y Y X X Y YX x Y y
X X Y Y X X Y Y
Came para seguidor de roletes – Método Analítico
Raio de Curvatura
Came para seguidor planos – Método Analítico
sin cos
cos sin
bR r f
R y x
t y x
Perfil de deslocamento
do seguidor
f
cos sin
sin cos
x R t
y R t
dRt fd
Came para seguidor planos – Método Analítico
2
2
sin
sin cos
b
b
dxr f f
d
d xf f r f f
d
2
2
cos
cos sin
b
b
dyr f f
d
d yf f r f f
d
32 2
2 2 2 2 b
dx d dy dr f f
dx d d y d dy d d x d
Came para seguidor planos – Método Analítico
3.3 - Tipos de Movimento do Seguidor Durante a rotação da came => Seguidor pode sofrer elevação,
repouso e retorno;
Movimentos mais utilizados para estes fins:
Movimento uniforme;
Movimento harmônico simples;
Movimento parabólico;
Movimento cicloidal;
Movimento Polinomial. (Se popularizou com o uso de
máquinas ferramentas CNC)
Cames de Alta Velocidade Preocupação com o descolamento do seguidor da came.
Forças atuantes no sistema são significativas => Forças de inércia + força de retenção.
Seleção dos movimentos deve levar em conta:
* Movimento desejado para o seguidor => Fundamental importância;
* Forças de inércia => Características dinâmicas do sistema;
* Seleção do contorno da came => Minimização do carregamento dinâmico.
Conceito de aceleração segunda => Jerk
* Terceira derivada do deslocamento em relação ao tempo;
* Mede a taxa de variação da aceleração => Taxa de aplicação da carga (força).
* Indica o impacto do carregamento => Condição desfavorável de funcionamento;