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7/29/2019 Apresentao Introduo ao Projecto Mecnico
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Introduo ao projecto mecnico
Departamento de engenharia mecnicaFCTUC
7/29/2019 Apresentao Introduo ao Projecto Mecnico
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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 engrenagem (x = 98,75 mm);
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);
Na zona da engrenagem (x = 347,5 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.