ATPS Elementos de Máquinas

1) Introdução.

Encontrar, analisar e expor soluções para o desafio proposto, detalhando cada etapa da modelagem assim como é pedido nos passos abaixo.

2) 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.

Fonte: https://docs.google.com/open?id=0B0bJi2VvtH7aUnlGWUpXTm5oRW8. Acesso em 14 abr. 2012.

Objetivo do Desafio

Entregar os relatórios parciais durante o semestre para acompanhamento do professor.

Construir um protótipo desse guindaste em escala como entrega final.

3) Resolução.

Etapa 1:

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.

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 dados na tabela abaixo:

[pic 1]

Somatória dos RA’s:

RA:7093589763  

RA: 7249606508         

RA: 7418621974

Soma dos últimos algarismos

3+8+4=15

Portanto usaremos a carga de número 5​ que é referente a 5200 lbf.

5200 lbf x 0,0478802687 =  248.976 kPa

Fazer uma pesquisa dos tópicos abaixo, de modo a entender quais as possíveis falhas que podem ocorrer dentro de um projeto mecânico:

• Deformação Elástica
• Escoamento
• Indentação
• Fratura Frágil
• Fadiga
• Corrosão
• Desgaste
• Flambagem

Daremos aqui uma definição de cada falha citada acima.

Definição de deformação elástica:

É uma deformação reversível, após o esforço mecânico, o corpo volta à forma e às dimensões originais. É a deformação onde não ocorre mudança permanente na forma do material. Assim que é retirada a força que causa a deformação o material volta ao estado inicial.

Quando a deformação elástica se torna muito elevada pode interferir no bom funcionamento de máquinas, atrapalhando no desempenho de sua função.

Exemplo:

[pic 2]

Definição de escoamento:

 O escoamento ocorre quando acontece a deformação plástica (deformação definitiva) em um material dúctil (flexível, maleável), isso pode acontecer em um componente de uma máquina, sendo causado quando cargas de operação impostas ou por movimentos se tornam elevadas o suficiente para interferir no bom funcionamento de máquinas, atrapalhando no desempenho de sua função.

Exemplo:

[pic 3]

Definição de Indentação:

É a falha que ocorre quando forças estáticas entre duas superfícies curvas em contato resultam em escoamento de um ou de ambos os componentes acoplados, para produzir uma descontinuidade superficial permanente de tamanho significativo.

Exemplo:

Se uma esfera de um rolamento é carregada estaticamente (parada), assim a esfera é forçada a  identar (marcar) permanentemente a pista do rolamento causando um escoamento plástico, portanto, aumentando a vibração, ruído e aquecimento e causando uma falha.

[pic 4]

Definição de Fratura Frágil

Ocorre quando a deformação elástica, em um material ou componente de máquina que apresenta comportamento frágil, é conduzido ao extremo, de modo que suas ligações inter atômicas são quebradas e ele se separa em duas ou mais partes.

Trincas ou defeitos preexistentes propiciam uma rápida propagação de trincas e falhas, deixando uma superfície de fratura granular e multifacetada.

Exemplo:

[pic 5]

 Definição falha por Fadiga:

É um termo geral aplicado à separação repentina de um componente de máquina em duas ou mais partes, como resultado da aplicação de cargas ou deformações variáveis por um período de tempo. A falha ocorre por meio da iniciação e propagação estável de uma trinca, até que se torne instável e se propague repentinamente até a falha.

Os carregamentos e as deformações que causam a falha por fadiga são tipicamente muito inferiores aqueles da falha por carregamento estático.

A figura abaixo mostra a superfície da fratura de um aço que falhou por fadiga.

[pic 6]

Exemplos de fraturas por fadiga:

Definição de falha por Corrosão:

Corrosão é um termo muito amplo, implicando que uma peça da máquina se torna incapaz de desempenhar a função pretendida por causa de uma deterioração não desejada do material, como resultado de uma interação química ou eletroquímica com o meio ambiente.

A corrosão, frequentemente, interage com outros modos de falha, tais como o desgaste ou fadiga.

Algumas formas de corrosão são:

• Ataque químico direto:

O tipo mais comum de corrosão envolve o ataque corrosivo da superfície exposta a um meio corrosivo.

• Corrosão galvânica:

É uma corrosão eletroquímica acelerada, que ocorre quando dois metais em contato elétrico se tornam parte de um circuito em um meio corrosivo.

• Corrosão por fenda:

É o processo de corrosão acelerado, localizado dentro de fendas, trincas ou juntas, onde pequenos volumes de solução estagnada são aprisionados.