Trabalho de Elementos de Máquinas II

Centro Universitário das Faculdades Associadas de Ensino – FAE Engenharia Mecânica

Arthur Pires – 22779-3

Gabriel Felipe Floriano – 22796-7

Matheus Vinícius Batista – 22851-0

Raquel Ramos Pessoa – 23401-3

Vinicius Martinelli – 22859-3

Trabalho de Elementos de Máquinas II

Projeto de Eixo

São João da Boa Vista - SP

2019

OBJETIVO

Partindo do pressuposto que uma determinada situação foi proposta ao grupo a fim de realizar o projeto e desenvolvimento de um eixo, este relatório tem como intenção demonstrar todo o processo de cálculo e escolha de parâmetros para o desenvolvimento de um eixo adequado às condições na qual o mesmo será exposto.

        

                

                                                                        

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SUMÁRIO

1 - INTRODUÇÃO        4

2–PROJETO SOLICITADO        5

3–METODOLOGIA        6

4-DESENVOLVIMENTO        7

5– CONCLUSÃO        16

6– REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        28

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1 - INTRODUÇÃO

Eixo é um elemento mecânico rotativo ou estacionário (condição estática) de secção usualmente circular onde são montados outros elementos mecânicos de transmissão tais como: engrenagens, polias, ventiladores, rodas centradas, entre outros. Os eixos são suportados (apoiados) em mancais, de deslizamento ou rolamento, tendo secção quase sempre mássica e variável, com rasgos de chavetas para fixação de componentes.

 A figura 1 mostra uma ilustração de um eixo.

[pic 1]

Figura 1 – Exemplo eixo

 Os eixos são elementos solicitados a esforços de flexão, tração/compressão ou torção, que atuam individualmente de forma combinada. Para a segurança do sistema em que o eixo está inserido, este deve ser dimensionado para cargas estáticas (parado ou com rotação muito baixa) ou dinâmicas (altas rotações). Este dimensionamento leva em conta a resistência do material de que foi confeccionado, comparam-se as tensões que atuam no mesmo com os limites de resistência do material, estáticos (Sy ou Su) ou dinâmicos (Se – fadiga). Em certos sistemas mecânicos, o nível de deflexão do eixo pode constituir em um parâmetro crítico, devendo o eixo ser dimensionado usando a teoria de deflexão. Em outras palavras, a geometria do eixo deve ser definida para os limites aceitáveis de deflexão, antes da análise das tensões/resistências.

2–PROJETO SOLICITADO

Sua equipe foi contratada para projetar o eixo abaixo, especificando os diâmetros mínimos, após analisar os elementos de máquina associados a eles e os acessórios de fixação do mesmo. Sabe-se que o eixo mantém uma rotação contínua de 200 [rpm] e sustenta a engrenagem de dentes retos C com passo diametral de 8 e 80 dentes involutos com um ângulo de pressão de 20o e profundidade total. Essa engrenagem transmite 6 [CV] para um pinhão que se encontra logo abaixo dela. A entrada de potência ocorre pelo sistema de polia com correia plana no ponto A que recebe 10 [CV], essa polia possui diâmetro de 20 [pol]. No ponto D existe uma roda dentada com corrente de diâmetro 6 [pol] que transmite 4 [CV] para seu par logo acima. É preciso empregar para este eixo o aço SAE 1117 estirado a frio.

Obs.: alguns parâmetros do projeto devem ser pesquisados e justificados com a citação do local de consulta, outros parâmetros devem ser discutidos no grupo e arbitrados pelo engenheiro.

[pic 2]

3–METODOLOGIA

Como metodologia para desenvolvimento do eixo solicitado, usaremos a Teoria de Falha por Energia de Distorção. Por tanto, os passos que foram seguidos para chegarmos a um veredicto foram os seguintes:

1. Determinação da velocidade angular do eixo

2. Estabelecimento da potência e/ou torque a ser transmitido pelo eixo

 3. Definir o projeto dos componentes transmissores de potência ou de outros dispositivos que serão montados no eixo.

4. Especificar a localização dos rolamentos que promovem a sustentação do eixo.

5. Propor a geometria básica para o eixo, considerando a fixação axial e como a transmissão de potência ocorre.

6. Determinar a intensidade do torque de entrada no eixo e os diversos pontos de saída de torque.

 7. Determinar as forças exercidas sobre o eixo (radial e axial)

 8. Promover a decomposição das forças radiais em componentes nas direções ortogonais (vertical e horizontal)

9. Calcular as reações nos rolamentos de apoio em cada plano ortogonal.

10.Traçar os diagramas completos do problema.

• Diagrama de Esforço Cortante (DEC);
• Diagrama de Momento Fletor (DMF).

11.Selecionar o material a ser utilizado e suas condições

12.Estabelecer a tensão apropriada para o projeto (o qual já foi solicitado junto ao projeto)

 13.Analisar todos os pontos críticos do eixo para obter o diâmetro mínimo

14.Especificar as dimensões finais apropriadas, acabamento de superfície, tolerâncias, detalhes de dimensionamento geométrico, raios de filetes, altura dos flanges, dimensões dos assentos, geometria do sulco do anel de retenção e demais detalhes.

Feito todos estes passos, chegamos no objetivo que é achar o diâmetro de cada parte do eixo.

4-DESENVOLVIMENTO

Como no projeto solicitado, já nos foi dado algumas informações, tais como: potência que vai entrar no elemento do eixo, potência que vai sair dos elementos eixo, quantos elementos vão ter no eixo, etc. Já partimos logo para o desenvolvimento do mesmo, para a parte calculável, então, primeiramente, é necessário achar a Resistência Real do material que chamaremos de Sn’. O cálculo do Sn’ é determinado da seguinte maneira: