ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS ENGENHARIA MECÂNICA TURMA– 7ª SÉRIE A PROF: FELIPE OTTOBONI autor Haroldo Henrique Botan RA: 1054023162 coautor1 Leandro Ap. Sampaio RA: 5006153740 coautor2 Thiago Augusto RA: 1041967095 coautor3 Jonathan Prado de Souza RA: 1072136849 coautor4 Rômulo Regiani RA: 1073131050 Coautor5 Rodolfo Regiani RA: 1073131007 Anhanguera Educacional S.A. Correspondência/Contato Av. Eduardo Andrea Matarazzo, 891 Ribeirão Preto, São Paulo CEP 14.030-971 [email protected]Coordenação Instituto de Pesquisas Aplicadas e Desenvolvimento Educacional - IPADE Artigo Original / Informe Técnico / Resenha ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA Atividade prática supervisionada de elementos de máquinas. Resumo Elementos de máquinas são os elementos encontrados em todas as máquinas existentes. Com esses elementos obtemos o funcionamento e a vida útil das máquinas através de eixos, parafusos, mancais, engrenagens etc. Estudar elementos de máquinas é muito importante porque descreve os tipos principais de uniões por soldagem encontrados na prática e os esforços que sofrem. A partir da estimativa da resistência, seja para o carregamento estático ou dinâmico, demonstra como projetar a união, permitindo o cálculo das dimensões das soldas ou da segurança em utilizar soldas previamente dimensionadas. Data 09/04/12 1
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ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
ENGENHARIA MECÂNICA TURMA– 7ª SÉRIE A
PROF: FELIPE OTTOBONI
autor
Haroldo Henrique Botan
RA: 1054023162
coautor1
Leandro Ap. Sampaio
RA: 5006153740
coautor2
Thiago Augusto
RA: 1041967095
coautor3
Jonathan Prado de Souza
RA: 1072136849
coautor4
Rômulo Regiani
RA: 1073131050
Coautor5Rodolfo RegianiRA: 1073131007
Anhanguera Educacional S.A.
Correspondência/ContatoAv. Eduardo Andrea Matarazzo, 891Ribeirão Preto, São PauloCEP [email protected]
CoordenaçãoInstituto de Pesquisas Aplicadas e Desenvolvimento Educacional - IPADE
Artigo Original / Informe Técnico / Resenha
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
Atividade prática supervisionada de elementos de máquinas.
Resumo
Elementos de máquinas são os elementos encontrados em todas as
máquinas existentes. Com esses elementos obtemos o
funcionamento e a vida útil das máquinas através de eixos,
parafusos, mancais, engrenagens etc.
Estudar elementos de máquinas é muito importante porque
descreve os tipos principais de uniões por soldagem encontrados
na prática e os esforços que sofrem. A partir da estimativa da
resistência, seja para o carregamento estático ou dinâmico,
demonstra como projetar a união, permitindo o cálculo das
dimensões das soldas ou da segurança em utilizar soldas
previamente dimensionadas.
Data 09/04/12
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DESAFIO
Elementos de máquinas são os elementos encontrados em todas as máquinas
existentes. Com esses elementos obtemos o funcionamento e a vida útil das máquinas através
de eixos, parafusos, mancais, engrenagens etc.
Na maioria das vezes esses elementos seguem normas de padronização, podendo ocorrer
variações para ajuste ou melhoramento do processo das máquinas.
Como desafio para esta ATPS, a equipe foi designada para encontrar uma solução de
transporte de uma carga fabricada. Essa equipe deve construir um guindaste para transportar
um conjunto de caixas que foram fabricadas para dentro do container.
No momento essa empresa está em contenção de custos e não pode fazer a aquisição de um
guindaste, por isso ele deve ser construído, levando em consideração todos os esforços
envolvidos e os dados levantados.
Figura – guindaste
Fonte: https://docs.google.com/open?id=0B0bJi2VvtH7aUnlGWUpXTm5oRW8. Acesso em
14 abr. 2012.
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Objetivo do desafio
Entregar os relatórios parciais durante o semestre para acompanhamento do professor.
Construir um protótipo desse guindaste em escala como entrega final.
ETAPA 1 (tempo para realização: 03 horas)
Aula-tema: a perspectiva de prevenção da falha.
Essa atividade é importante para poder assegurar que o projeto proposto funcionará como
pretendido de modo seguro e confiável.
Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Definir quais serão os dados que a equipe irá utilizar para calcular todo o projeto do
guindaste. Somar os últimos algarismos dos RA´s dos integrantes do grupo e identificar os
Identificar quais serão os modos prováveis de falha para o eixo árvore do “moitão” e quais as
prevenções a serem tomadas.
Figura 01: Conjunto MOITÃO
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Conjunto 02
Conjunto 01
FORÇA de TRAÇÃO
REAÇÃO NORMAL Forças atuantes nos conjuntos 1 e 2.
FORÇA CISALHANTE
MODOS DE FALHAS PREDOMINANTES NO CONJUNTO MECÂNICO DA
FIGURA 01 :
FRATURA FRÁGIL: É chamada de falha catastrófica e ocorre quando a deformação elástica
(recuperável) de um componente que apresenta comportamento frágil é conduzindo ao
extremo, quebrando as ligações Inter atômicas e o componente se separa em duas ou mais
partes.
Poderá ocorrer se na escolha do material o projetista escolher um material pouco dúctil e as
tensões provenientes dos carregamentos no qual o Moitão estará submetido ultrapassarem o
limite de resistência do material de construção.
Umas das formas de falha mais indesejáveis em qualquer equipamento por ser catastrófica
não dando sinais de que o material esta fraturando.
CORROSÃO: Deterioração não desejada do material por meios de processos químicos ou
eletroquímicos. O conjunto mecânico deverá receber tratamento e proteção das superfícies
visando evitar a corrosão excessiva geralmente acompanhada de desgaste e ou fadiga podendo
diminuir a vida útil do equipamento.
DESGASTE: Desgaste é a perda progressiva de material devida ao movimento relativo entre a
superfície e a substância com a qual entra em contato. Principalmente o Moitão deverá possuir
dureza superficial superior aos cabos de içamento afim dos mesmos não realizarem desgaste
mecânico na área de contato reduzindo a seção resistente do gancho diminuindo assim sua
capacidade nominal de carga.
Passo 3 (Equipe) – Etapa 1 que está relacionada ao passo 3 etapa 2.
Identificar no projeto do guindaste quais serão os modos de falha predominantes. Através dos
cálculos, identificar se é previsto ocorrerem falhas no conjunto.
Passo 3 (Equipe) - Etapa 2
Calcular através dos dados da etapa 1, o dimensional do eixo do “moitão”. Através desse
cálculo é possível identificar o perfil necessário para suportar a carga sugerida.
Força de tração no Moitão = 119,7006424 KPa
Majorando os esforços, força de tração no Moitão, por um coeficiente de segurança igual a 2.
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Coeficientes de segurança são empregados para prevenir incertezas quanto a propriedades dos materiais, esforços aplicados, variações, etc.
No caso de peças tracionadas, é usual o conceito da tensão admissível, que é dada por:
Figura 01
#A.1# para materiais dúcteis.
#A.2# para materiais frágeis.
Onde c é o coeficiente de segurança.
A escolha do coeficiente de segurança é uma tarefa de responsabilidade. Valores muito altos significam, em geral, custos desnecessários e valores baixos podem provocar falhas de graves conseqüências. A tabela abaixo dá alguns critérios genéricos para coeficientes de segurança.
Coeficiente Carregamento Tensão no materialPropriedades do
materialAmbiente
1,2 - 1,5Exatamente conhecido
Exatamente conhecida
Exatamente conhecidas
Totalmente sob controle
1,5 - 2,0 Bem conhecido Bem conhecidaExatamente conhecidas
Estável
2,0 - 2,5 Bem conhecido Bem conhecidaRazoavelmente
conhecidasNormal
2,5 - 3,0Razoavelmente
conhecidoRazoavelmente
conhecidaEnsaiadas
aleatoriamenteNormal
3,0 - 4,0Razoavelmente
conhecidoRazoavelmente
conhecidaNão ensaiadas Normal
4,0 - 5,0 Pouco conhecido Pouco conhecida Não ensaiadas Variável
Força de tração no Moitão = 119,7006424 KPa X Coeficiente de segurança 2
Força de tração majorada no Moitão = 239,4012848 KPa
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Para ilustrar uma situação de projeto será calculado o diâmetro pino de sustentação do
“moitão”, necessário para resistir as tensões de cisalhamento provocadas pela ligação de corte
duplo no conjunto 02 da figura 01, considerando diferentes materiais onde as tensões
resistente de cisalhamento mudam; e o material escolhido será aquele que resistir as tensões
com a menor relação peso por metro x custo por metro.
O valor da tensão de cisalhamento varia da superfície para o interior da peça, onde pode
atingir valores bem superiores ao da tensão média.
Aço SAE 4340 τmédia V = 637,43225 MPa
Para isso nós utilizaremos da fórmula de cálculo da tensão média de cisalhamento para duplo
corte, ou seja, τmédia V = conforme nos mostra a figura 01.