Dimensionamento Estatico de Molas Helicoidais

Transcrição

1 Dimensionamento Estatico e Molas Helicoiais sob Carregamento Compressivo ELEMENTOS DE MAQUINAS I Faculae e Engenharia Mecanica a Unicamp Prof Dr Auteliano Antunes os Santos Junior

2 Objetivos a Aula: Ao final esta aula o aluno eve estar apto a:! Entener o funcionamento e Molas Helicoiais à Compressão! Conhecer os esforços aos quais estas são submetias! Saber como calcular as Tensões e a Resistência as Molas Auteliano A Santos Junior

3 Molas Helicoiais Compressão Tração Torção Obs: O problema a Centralização a Carga Auteliano A Santos Junior

4 Auteliano A Santos Junior Barras e Torção Tensão Cisalhante Deslocamento Ângular Coeficiente e Mola Torsional 3 16 T J r T π τ G L T G J L T 32 4 π θ L G L G J T k 32 4 π θ

5 Análise e Esforços em Molas Helicoiais Definições λ ângulo e hélice F Força e atuação D Diâmetro méio D Diâmetro o fio T Torque e cisalhamento em too o fio Auteliano A Santos Junior

6 Influência a Curvatura nas Tensões! Tensões evias ao Torque (τ) e à Força Cisalhante (τ c ) se somam na parte interna! Tensões internas evias à torcão são maiores no interior! Maior rigiez evio ao menor comprimento a ser torcio Auteliano A Santos Junior

7 Intensificação e Tensões! Ínice e Mola ( C ) : Menor C Maior Tensão C D! Fator e Wahl (1929): Inclui Carga Transversal e Curvatura Carregamento Dinâmico: K 4 C 1 0, W 4 C 4 C Carregamento Estático: (sem a concentração e tensões) 0, 615 K S 1+ C Auteliano A Santos Junior

8 Tensões no Fio:! Cisalhamento evio à Torção:! Cisalhamento evio a Força Constante:! Relação entre as tensões:! Exemplo e Influência a Força Cortante: C normalmente entre 4 e 12 - Com C 8:!Com K S : τ τ T J r 16 π T τ c 3 F τ c Area 8 F D π π 3 4 F 2 4 π 8 F π F 2 2 D D 3 2 C τ τ c 1 2 C 16 τ total τ (1 + ) 1063 τ τ τ total τ ( 1 + ) τ Como ocorre algum escoamento localizao em elevaas tensões, é comum aotar o valor: Em Temperaturas elevaas (alívio e tensões) : K S 1 0, 5 K S 1 + C Auteliano A Santos Junior

9 Tensões no Fio: Carregamento Estático: 8 F D τ K 3 π 8 F C S K 2 S π Carregamento Dinâmico: 8 F D τ K 3 π 8 F W C K W π 2 Auteliano A Santos Junior

10 Constante e Mola (k) Cálculo a Deformação (Métoo e Castigliano): Com Tem F D 2 T D 2 L π D N K T Q ' J T F π 32 4 δ L Tem-se: T ( ) Q π G K x x 4 0 T D 0 N F 2 D π 32 2 D G Valor e k: Auteliano A Santos Junior F 4 8 D 3 G G C 4 F G k δ 3 8 D N D N '

11 Análise a Resistência em Molas à Compressão Auteliano A Santos Junior

12 Resistência em Molas à Compressão Outros Materiais (Norton): Auteliano A Santos Junior

13 Resistência ao Cisalhamento! Evitar a eformação permanente: Assentamento! Seguno Datsko, J S SY τ "Materials in Design an Manufacturing", 1977, para aços [MPa]:! Teoria a Energia e Distorçao S Y 1,05 S u S 0, SY S Y! Para a Faixa c e Resistência à Tração:! Valores e Projeto: u Materiais Ferrosos: S SY 0,45S u Outros Materiais: S SY 0,35S u 0, S u S S S S Y u SY SY ,55 S Auteliano A Santos Junior

14 Recomenações e Projeto: Pré-assentamento: Sobrecarga que causa escoamento favorece a aplicação posterior e carregamento no mesmo sentio Resistência : Materiais Ferrosos Materiais Ferrosos: S SY 0,45S u Outros Materiais: S SY 0,35S u Deflexão Máxima: Recomenação: : folga e 10% a eflexão máxima (carga máxima) Objetivo: Evitar assentamente sólio com sobrecarga Razão: : Nem toas as espiras assentam no mesmo momento; temperatura; esgaste, Auteliano A Santos Junior

15 Espiras Ativas (N) Número total e Espiras (N T ): N T N + 2 Comprimento Sólio: (L S ): Auteliano A Santos Junior

16 Flambagem e Molas Ocorre somente se o ao representativo a mola ficar à ireita as curvas o Gráfico Auteliano A Santos Junior

17 Exercício e Aplicação Uma mola helicoial com extremiaes retificaas eve exercer uma força e 267,2 N em um comprimento total não superior a 63,5 mm e uma força e 467,6 N em um comprimento 12,7 mm menor Consierano moelagem por carregamento estático e usano fio e aço ASTM 229, revenio em óleo, imensionar a mola Não consierar pré-assentamento O iâmetro externo a mola não eve ultrapassar 38 mm Auteliano A Santos Junior

18 Verificação os Objetivos a Aula Ao final esta aula o aluno eve estar apto a:! Entener o funcionamento e Molas Helicoiais à Compressão! Conhecer os esforços aos quais estas são submetias! Saber como calcular as Tensões e a Resistência as Molas Auteliano A Santos Junior