Elementos da máquina

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 todosos esforços envolvidos e os dados levantados.

Figura – guindaste

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

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.

Passo 1

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:

Final Somatória

Valor Carga

1

6000 lbf

2

3000 lbf

3

2500 lbf

4

4500 lbf

5

5200 lbf

6

6500 lbf

7

3500 lbf

8

2750 lbf

9

8500 lbf

0

7200 lbf

105403486(1)

106511854(0)

106011863(0)

103498720(3)

109916818(7)

105303106(7)

106012088(7)

1+3+7+7+7= 2(5)

Valor para a carga 5200 lbf.

Passo 2

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

1-Deformação Elástica;

Quando se aplica um esforço mecânico, o seu efeito sobre o material ocorre em 3 etapas: Deformação elástica, Deformação plástica, Ruptura. Na deformação elástica não há ruptura das ligações químicas, apenas um alongamento dessas, pela presença de uma força adicional que se soma as forças eletrostáticas existentes que estão em equilíbrio no material. Assim quando se aplica um esforçoexterno os átomos se deslocam de suas posições iniciais, porém ao cessar esse esforço eles retornam as suas posições de origem. Logo a deformação elástica é retornável e pode ser repetida infinitas vezes sem alterar a resistência nem as propriedades do material. Na fase elástica a deformação é proporcional ao esforço aplicado. A constante de proporcionalidade chama-se Módulo de Elasticidade (E)

E=σ/ε

Esse módulo é uma característica do material, sendo proporcional á energia das ligações químicas entre seus átomos.

Tungstênio Tf= 3500ºC E= 39900 Kgf/mm²

Ferro e aço Tf=1536ºC E= 21.000 Kgf/mm²

Alumínio Tf=660 ºC E= 7000 Kgf/mm²

Quando a tensão for do tipo de cisalhamento usa-se o modulo de cisalhamento G=τ/γ onde τ é a tensão de cisalhamento e γ é a deformação de cisalhamento E e G se relacionam pela expressão: E=2G(1+ ν).Sempre que se aumenta elasticamente um material em uma dimensão ele se reduz nas demais.A variável que indica esse percentual de variação se chama coeficiente de Poisson. Esse valor está em geral entre 0,25 e 0,35 para os metais ν =-ε lateral /ε direto.Desta forma a deformação elástica é sempre maior no sentido da força que nas direções perpendiculares.

2 - Indentação

Os ensaios de indentação Vickers têm sido amplamente utilizados para a determinação da dureza superficial em diferentes materiais. Devido à sua grande versatilidade, numerosos trabalhos estão sendo desenvolvidos neste campo, estudando-se novas metodologias e aplicações para estes ensaios. Recentes trabalhos propõem a utilização dos ensaios de indentaçãocomo uma ferramenta capaz de avaliar características mecânicas como o módulo de Young ( E ), a tenacidade à fratura ( K IC ) e uma possível curva de fluxo do comportamento elasto-plástico destes materiais. Entretanto, a implementação destas metodologias para a avaliação das propriedades mecânicas e os seus resultados obtidos ainda ocasionam dúvidas no meio científico. Estas dúvidas são mais intensas quando se pretende avaliar a tenacidade à fratura de carbonetos de tungstênio com cobalto que, apesar de serem considerados materiais frágeis, apresentam um certo comportamento dúctil. Estes materiais são utilizados na fabricação de ferramentas de corte, as quais exigem