Torção - Dimensionamento de Eixos

[pic 1]	Ministério da Educação	[pic 2]
	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
	Departamento Acadêmico de Mecânica
	Curso de Engenharia Mecânica

Allan Pais de Camargo	Trabalho de Torção
Mecânica dos Sólidos
Allan Pais de Camargo

2015

ALLAN CAMARGO

TORÇÃO

TRABALHO PRÁTICO SOB O TEMA DE TORÇÃO UTILIZADO COMO AVALIAÇÃO PARCIAL DA DISCIPLINA MECÂNICA DOS SÓLIDOS I DO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Professor: Msc. – Samuel Ansay

CURITIBA –PR

2015

SUMÁRIO

1        PROBLEMA        4

1.1        TORÇÃO        4

1.2        Escolha das variáveis        5

2        RESOLUÇÃO DO PROBLEMA        5

2.1        Análise da distribuição de carga        5

2.2        Análise da deformação angular        7

2.2.1        Dimensionamento dos Eixos        8

2.2.1.1        Eixo 1        9

2.2.1.2        Eixo 2        10

2.2.1.3        Eixo 3        12

2.2.2        Dimensionamento dos Flanges        13

2.2.3        Dimensionamento dos Parafusos        14

2.2.4        Dimensionamento das Soldas        16

3        CONCLUSÃO        17

4        BIBLIOGRAFIA        17

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Eixo de transmissão.        4

Figura 2 - Eixo de transmissão        6

Figura 3 - Planilha usada para calcular a distribuição da carga axial        7

Figura 4 - Planilha para o cálculo da deformação angular do sistema        8

Figura 5 - Eixo 1        9

Figura 6 - Dados obtidos para o Eixo 1        9

Figura 7 - Eixo 2        10

Figura 8 - Material utilizado e diâmetro calculado        11

Figura 9 - Dados calculados nas seções do Eixo 2        11

Figura 10 - Utilizando Atingir Metas para o cálculo do diâmetro ideal        12

Figura 11 - Valores obtidos para o Eixo 3        13

Figura 12 - Flanges        13

Figura 13 - Valores obtidos para os flanges        14

Figura 14 - Esforços nos parafusos        14

Figura 15 - Distribuição dos parafusos        15

Figura 16 - Dimensionamento dos parafusos        16

Figura 17 - Dimensionamento das soldas        17

2. PROBLEMA

1. TORÇÃO

O Eixo de Transmissão (Figura 1) aciona dois equipamentos A e C girando a uma rotação n= 118 RPM. O eixo é composto de duas extremidades tubulares interligados por um eixo central maciço. Considere as seguintes condições:

1. O equipamento A consome uma potência de 37 HP;
2. O equipamento C consome uma potência de 52 HP;
3. Selecione uma espessura para os tubos à partir da chapa de 1,5875mm até a chapa 38,1mm em intervalos de 1,5875mm. Os tubos podem ter espessuras diferentes;
4. O Acionamento do eixo ocorre no segmento Central, no plano BB;
5. Selecione materiais diferentes para cada semieixo e para o eixo central;
6. A rotação é horária;
7. No plano BB atua uma Carga Axial positiva, da esquerda para direita, P = 100.000 N;
8. Considere o Coeficiente de Segurança C.S.= 4,0
9. Utilize o Critério de Von Mises para este dimensionamento;
10. Os semieixos são unidos por meio de flanges parafusados de mesmo material que o seu eixo. Desconsidere o efeito do atrito entre as paredes dos flanges na transmissão do torque. Considere o torque transmitido única e exclusivamente pelos parafusos;
11. A espessura dos flanges deverá ser superior a espessura do tubo, usando uma espessura de chapa disponível. Considerar as deformações axiais e angulares dos flanges nos cálculos dos eixos;
12. Os flanges são soldados nos eixos, dimensione a solda de cada eixo;
13. Dimensionar os parafusos das uniões flangeadas, escolha um material para os parafusos. Os parafusos dos flanges da esquerda e da direita podem ter diâmetros diferentes, mas devem ter o mesmo material.

[pic 3]

Figura 1 - Eixo de transmissão.

 

1. Escolha das variáveis

1. Algumas considerações foram tomadas antes de começar o dimensionamento do eixo, tais considerações foram escolhidas de forma a simplificar os cálculos e para manter a proporção do conjunto.

1. Diâmetro do flange = duas vezes o diâmetro de . (= maior diâmetro do conjunto);[pic 4][pic 5]
2. Flange confeccionado com chapa de 38,1 mm ();[pic 6]
3. Espessura do Eixo 1 = 12,7 mm ();[pic 7]
4. Espessura do Eixo 3 = 4,7625 mm ().[pic 8]

1. RESOLUÇÃO DO PROBLEMA

1.  Análise da distribuição de carga

O primeiro passo a ser tomado para a resolução do problema foi a análise da distribuição da carga no eixo, isto é, foi analisada a porção à esquerda e à direita da carga  aplicada no sistema. O eixo está bi-engastado, uma consideração foi feita,  e ·, deformação à esquerda e à direita, respectivamente, serão iguais. Ou seja:[pic 9][pic 10][pic 11]

[pic 12]

Desta relação é possível retirar que:

[pic 13]

Onde:        : carga axial à esquerda[pic 14]

        : carga axial à direita[pic 15]