Projeto e Dimensionamento de Uma Ferramenta Parafusadeira

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Projeto e dimensionamento de uma ferramenta

parafusadeira

Bragança 2018/2019

SUMÁRIO

RESUMO        3

INTRODUÇÃO        4

DIMENSIONAMENTO        5

DESENHO 3D        9

PERSPECTIVA EXPLODIDA        10

SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE FADIGA        10

RESULTADOS        12

TABELA DE COMPONENTES        13

CONCLUSÕES        14

RESUMO

O presente relatório vem a demonstrar de forma sucinta os procedimentos utilizados na realização do trabalho proposto pelo professor Carlos Andrade na disciplina de órgãos e Projetos de Máquinas.

Desta forma mostrar-se-á os cálculos, critérios de seleção de componentes e materiais que justifiquem o seu emprego neste projeto.

INTRODUÇÃO

Conforme proposto, buscou-se desenvolver uma ferramenta de acionamento múltiplo e simultâneo de parafusos, podendo ser de acionamento manual e/ou com ferramenta automática (elétrica ou pneumática). A referida ferramenta deve ser utilizada para uso em rodas de veículos com quatro parafusos de fixação.

Realizou-se o dimensionamento e escolha dos elementos de acordo com o que pode-se encontrar facilmente no mercado, tornando assim a fabricação da ferramenta mais simples e barata.

DIMENSIONAMENTO

Conforme as possibilidades de acionamento (Manual ou Automática) propostas, percebe-se que para tornar a ferramenta mais prática, robusta e de fácil utilização, optou-se por desenvolver uma ferramenta de acionamento manual.

Sabe-se que uma versão automatizada desta ferramenta demandaria  muito menos esforço físico para o utilizador, porém faria necessidade de uma fonte de energia que poderia ser do próprio veículo ou de uma fonte externa. Além disso, devido ao escopo desta disciplina ser os órgãos de máquinas decidiu- se projetar e dimensionar uma ferramenta independente de fonte de energia, possibilitando assim o seu uso em qualquer lugar, aliada à uma menor demanda de esforço físico por parte do operador oferecido pelos conjuntos de engrenagens que dividem o torque necessário para a fixação ou desafixação dos parafusos.

O primeiro passo para esse para esse projeto foi encontrar a informação do posicionamento dos furos de uma roda com 4 parafusos de fixação. As rodas mais comuns são as com furação "4 × 100" onde o centro de todos os furos estão equidistantes ao ponto do centro da roda em 50 𝑚𝑚 e igualmente espaçados entre si, sendo dois furos consecutivos distantes em 70,71 𝑚𝑚.

Com essa informação, já temos o parâmetro dimensional para selecionar as engrenagens necessárias, a soma dos raios primitivos do pinhão e da roda deveria ser igual a 50 𝑚𝑚 e a soma dos raios primitivos da rodas deveria ser menor que 70,71 𝑚𝑚 para a situação de todas as engrenagens ocupando o mesmo plano. Porém, só isso não seria necessário, era necessário um estudo das forças envolvidas.

Para iniciar esse estudo, decidimos estimar qual a força máxima de entrada seria usada como critério para resistência do nosso dispositivo. Para isso, pesquisamos que um chave de roda em cruz tem seus braços de 150 𝑚𝑚 de comprimento. Com essa informação imaginamos a situação de uma pessoa leve com 50 𝑘𝑔 subindo em um braço gerando um torque de 73,58 𝑁. 𝑚. Depois imaginamos uma pessoa de 100 𝑘𝑔 fazendo o mesmo e gerando um torque 147,15 𝑁. 𝑚. O grupo concordou que era plausível usar como critério a média dessas situações, ou seja, 110,37 𝑁. 𝑚. Então, consideramos que 110,37 𝑁. 𝑚 de

torque de saída quando uma pessoa de 75 kg subisse no braço do dispositivo era o critério.

O acionamento múltiplo nos trazia outra questão, o torque aplicado no pinhão era dividido por 4 rodas, o que causava uma perda de força alta na saída do dispositivo. De fato, para que o torque na entrada fosse replicado igualmente nas 4 rodas de forma que o torque de saída e de entrada fossem iguais, era necessário que a razão de transmissão entre o pinhão e uma roda fosse 𝑖 = 4.

Essa razão por natureza já é difícil, junto com as limitações já impostas de dimensões, o fato do pinhão ter no mínimo de 17 dentes e a necessidade de garantir que o torque de saída fosse de aproximadamente 110 𝑁. 𝑚 quando uma pessoa de 75 𝑘𝑔 subisse em um braço, tivemos que deslocar o plano das engrenagens maiores, tendo agora um projeto com dois pinhões no eixo central, cada um alimentando duas rodas. Selecionamos as engrenagens de 𝑍1 = 24 e

𝑍2 = 76 do módulo 𝑚 = 1, com ângulo de pressão 20 gruas, cuja a razão de transmissão foi de 𝑖 = 3,17 . Ainda um pouco distante do 𝑖 = 4, a compensação foi feita aumentando o tamanho da  alavanca  dos  convencionais  150 𝑚𝑚  para  190 𝑚𝑚 de braço, como no nosso projeto o braço se estende para os dois lados, temos agora uma alavanca de comprimento total de 380 𝑚𝑚, o que em discussão com o grupo consideramos perfeitamente aceitável. Ainda sobre a alavanca, decidimos não fixá-la ao dispositivo, sendo assim um componente desmontável similar ao soquete que se conecta nos parafusos. Assim, ela conecta ao eixo central por meio de um encaixe quadrado. Dessa forma temos um dispositivo mais fácil de guardar. Um ponto importante a registrar foi a razão de condução calculada em 𝑒 = 1,71, ou seja, superior aos 1,6.