Análise Estrutural da Proteção ROPS e FOPS para Escavadeira

Análise Estrutural da Proteção ROPS e FOPS para Escavadeira

(Revisão 0)

[pic 4]

Março/2020

Sumário

1 – OBJETIVO----------------------------------------------------------------------------------------------	3
2 – DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA----------------------------------------------------------------------	3
3 – NORMAS ADOTADAS-------------------------------------------------------------------------------	4
4 – MATERIAL---------------------------------------------------------------------------------------------	4
5 – MODELO EM ELEMENTOS FINITOS-------------------------------------------------------------	5
6 – CÁLCULOS ESTÁTICOS------------------------------------------------------------------------------	8
6.1 – Cargas aplicadas-------------------------------------------------------------------------------	8
6.2 – Cargas laterais---------------------------------------------------------------------------------	9
6.3 – Carga vertical-----------------------------------------------------------------------------------	11
6.4 – Carga longitudinal-----------------------------------------------------------------------------	13
7 – CÁLCULO DO IMPACTO----------------------------------------------------------------------------	15
7.1 – Carga aplicada----------------------------------------------------------------------------------	15
8 – ANÁLISE DE FLAMBAGEM DAS COLUNAS-----------------------------------------------------	18
9 – VERIFICAÇÃO DAS LIGAÇÕES APARAFUSADAS----------------------------------------------	19
9.1 – Para as colunas dianteiras------------------------------------------------------------------	20
9.2 – Para as colunas traseiras--------------------------------------------------------------------	20
10 – CONCLUSÃO-----------------------------------------------------------------------------------------	21
11 – CROQUI DA ESTRUTURA-------------------------------------------------------------------------	22

1 – OBJETIVO

        A análise presente neste documento tem por motivo verificar se a estrutura ROPS e FOPS a ser fabricado pela NORTER MANUTENÇÃO E REPARAÇÃO DE EQUIPAMENTOS HIDRÁULICOS EIRELI, resiste às cargas de tombamento, capotamento e impacto através da utilização do método de Elementos Finitos. As dimensões do toldo foram obtidas através de medições em campo.

        Neste documento também é verificada a possibilidade de ocorrer flambagem nas colunas do toldo. A resistência da cabine interna ao toldo não foi considerada nesta análise e certamente contribui para elevar a resistência do conjunto.

2 – DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA

        O toldo da Escavadeira (320D, RC220 e PC200) é montado de forma integrada à cabine, composto por perfis tubulares retangulares e seções (80 x 80 x 6,75) mm. Chapas de ¼” fazem o tapamento superior do toldo. Esta estrutura é fixada junto ao chassi do veículo móvel através de ligações aparafusadas. A verificação da condição do chassi onde o toldo será instalado ficará a cargo da montadora.

Figura 1 – Estrutura ROPS e FOPS em CAT 320DL[pic 5]

3 – NORMAS ADOTADAS

        Para análise foram adotadas as seguintes normas:

• ISO 12117-2:2008 – Roll-over protective structures (ROPS) for excavators over 6t;
• ISSO 3449:2005 – Earth-moving machinery – Falling object protective structures.

Obs.: Esta norma se refere a ensaios e, portanto, somente foram aproveitados alguns indicativos sobre as cargas a serem aplicadas (magnitudes, direções, sentidos e pontos de aplicação). Para atender aos requisitos dessas normas deve-se executar o ensaio indicado pelas mesmas.

4 – MATERIAL

        O material utilizado na confecção da cabine não foi especificado, portanto, durante a instalação / reforma, foram comparadas as propriedades mecânicas do aço da cabine com o aço carbono 1020, 1045 e 1060. O material da cabine apresentou propriedades mecânicas similares ao do aço carbono 1020. Dessa maneira, utilizamos este material para a simulação, suas propriedades mecânicas estão descritas na Tabela 1.

Tabela 1 – Propriedades do material

Propriedade mecânica	Valor
Tensão de escoamento	351 Mpa
Tensão de ruptura	420 Mpa
Módulo de elasticidade	200 GPa
Coeficiente de Poisson	0,29

Foi adotado para simulação, o regime isotrópico linear elástico, à temperatura ambiente.

6 – CÁLCULOS ESTÁTICOS

        A análise foi realizada em duas etapas, sendo a primeira o cálculo estático que simula uma situação de tombamento e capotamento do veículo e as consequências deste sobre a estrutura de proteção do condutor do veículo.