ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA DE UM MECANISMO – CURSOR MANIVELA APLICADO A UM MOTOR DE COMBUSTÃO

Universidade de Caxias do Sul

Curso de Graduação em Engenharia Mecânica

Curso de Engenharia Mecânica

[pic 1]

Daniel Zanardi

Moises Rodrigo Ferraz

Rodrigo Vergani

Victor Gonçalves de Antoni

 ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA DE UM MECANISMO – CURSOR MANIVELA APLICADO A UM MOTOR DE COMBUSTÃO

Caxias do Sul

Outubro de 2015

---

Universidade de Caxias do Sul

Curso de Graduação em Engenharia Mecânica

Curso de Engenharia Mecânica

[pic 2]

Daniel Zanardi

Moises Rodrigo Ferraz

Rodrigo Vergani

Victor Gonçalves de Antoni

 ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA DE UM MECANISMO – CURSOR MANIVELA APLICADO A UM MOTOR DE COMBUSTÃO

Trabalho avaliativo como parte da nota final da disciplina de Sistemas Articulados, apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Mecânica.

Professor: Adelair Lino Colombo.

Caxias do Sul

Outubro de 2015

SUMÁRIO

Conteúdo

1.        INTRODUÇÃO        

1.1  EXEMPLOS DE APLICAÇÃO        

2.        ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA        

2.1.  CONCEITO DO MECANISMO        

2.2.  ANALISE CINEMÁTICA        

2.2.1. ÊMBOLO        

2.2.2. BIELA        

2.3.  ANALISE DINÂMICA        

2.3.1 CÁLCULOS AUXILIARES        

2.3.2. ACELERAÇÃO DO ÊMBOLO        

2.3.3. FORÇA DOS GASES        

2.3.4. FORÇA INERCIAL DO ÊMBOLO        

2.3.5. FORÇA NA PAREDE DO CILINDRO        

2.3.6. FORÇA NA PAREDE DO ÊMBOLO        

2.3.7. FORÇA NA HASTE DA BIELA        

2.3.8. FORÇA NO PINO DO ÊMBOLO        

2.3.9. FORÇA NA CABEÇA DA BIELA        

2.3.10. FORÇA NA PARTE INFERIOR DA BIELA        

2.3.11. FORÇA RESULTANTE MANIVELA        

3.        CONCLUSÃO        

4.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

1. INTRODUÇÃO

O sistema biela-manivela é um mecanismo a qual transforma movimento circular em um movimento de translação, ou vice-versa. Esse mecanismo é largamente usado e sua maior aplicação é em motores de combustão interna, onde o movimento linear dos pistões pela explosão do combustível é transmitido para a haste que gira em um movimento circular sobre o eixo de manivela.

Esse mecanismo é o ponto de partida para os sistemas que utilizam o movimento de rotação de um eixo ou de uma árvore para obter movimentos lineares alternativos ou angulares. Sendo esse constituído por a manivela, a biela, o cursor e o bloco por onde ocorrerá a transformação do movimento.

Este mecanismo apenas admite movimentos planos. A manivela descreve somente o movimento plano de rotação, a corrediça descreve apenas movimento de translação retilínea e a biela tem um movimento plano geral ou misto (translação e rotação), isto é, os pontos desta ligação têm, simultaneamente, as características dos movimentos de translação e de rotação.

[pic 3]

Figura 1 – Mecanismo Biela-Manivela onde: (1) o bloco, (2) manivela, (3) biela e (4) cursor.

1. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

As aplicações do conjunto biela manivela é variado a seguir daremos a conhecer algumas aplicações:

1. STACKER

O acionamento elétrico do mecanismo pode ser mediante motovariador ou controlado com investidor. O movimento de empurre é completamente mecânico e está gerado por um mecanismo biela-manivela que atua sobre a rotação do cuadrilátero articulado que suporta a vareta de empurre, produzindo um avanço de tipo sinusoidal com arranque e detenção lentos e sem choques, ideal para não prejudicar a estabilidade dos recipientes.

Um cilindro pneumático, acionado por um berço pneumático, que cumpre a função de amortecedor durante a baixada do ramo, levanta a cabeça da carreira de volta. O stacker tem um sistema de regulação em altura para um melhor uso de acordo com o artigo que se tem de carregar. A modificação da carreira realiza-se mudando a longitude da biela de empurre.

1. ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA

1. CONCEITO DO MECANISMO

O mecanismo a ser analisado é o sistema cursor manivela (figura 3) com as características contidas nas tabelas (1) e (2) .

[pic 4]

Figura 3 – Representação esquemática do mecanismo

[pic 5]

Tabela 1 - Dados do mecanismo de estudo

[pic 6]

Tabela 2 – Pressão de combustão X ângulo de manivela.

[pic 7]

Gráfico 1- Pressão x Ângulo Árvore de Manivela

2.2.  ANALISE CINEMÁTICA

2.2.1. ÊMBOLO

Analisou-se o movimento do êmbolo quanto ao seu deslocamento, velocidade e aceleração, para uma variação do ângulo (θ) entre a manivela (2) e o eixo horizontal (x) de 0 a 720° (duas voltas completas). Os resultados foram obtidos através das equações a seguir, com o auxilio do software MATLAB, e estão apresentados no gráfico (1).

[pic 8]

Equação 1 - Deslocamento do êmbolo