Eixos e árvores Projeto para eixos: restrições geométricas. Aula 4. Elementos de máquinas 2 Eixos e árvores
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- Dalila de Santarém Soares
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1 Exos e árvores Projeto pr exos: restrções geométrcs Aul 4 Elementos de máquns Exos e árvores 1
2 Exos e árvores Projeto pr exos: restrções geométrcs o Deflexões e nclnções: geometr de um exo corresponde gerlmente um exo esclondo, sendo que s nálses referentes s deflexões e nclnções somente poderão ser relzds pós defnção complet d geometr do exo; o A nálse d deflexão mesmo em um únco ponto requer nformções complets de geometr pr o exo ntero; o Apens s dmensões geométrcs bruts necesstm ser ncluíds, pos ftores locs como rnhurs e chvets tem pouco mpcto n deflexão. Elementos de máquns Exos e árvores
3 Exos e árvores Projeto pr exos: restrções geométrcs o As deflexões (lneres e ngulres dependem de mutos ftores, normlmente com uxílo de um progrm computconl. o Intervlos típcos pr nclnções máxms e deflexões trnsverss d lnh de centro do exo. Restrções geométrcs x deformções lmtes Elementos de máquns Exos e árvores 3
4 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs o Qulquer tpo de crregmento que gere momento fletor nterno no exo, rá gerr tmbém deflexão o A curvtur de um exo sujeto um momento fletor M é dd por: Elementos de máquns Exos e árvores 4
5 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs o A lnh elástc pode ser descrt como um vrável y = f(x o longo do exo longtudnl d vg:, onde o Smplfcções pr pequens deflexões dy/dx é nsgnfcnte em relção à undde o Cuj ntegrção permte escrever: Elementos de máquns Exos e árvores 5
6 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs o A segund ntegrção descreve deflexão trnsversl y do exo: o Podemos obter um dâmetro prelmnr do exo: mpondo s condções de contorno do problem (ddos do problem e substtundo o momento de nérc de um seção crculr em termos do dâmetro: Elementos de máquns Exos e árvores 6
7 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Cso ms comum de crregmento: forç concentrd Elementos de máquns Exos e árvores 7
8 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Cso ms comum de crregmento: forç concentrd Condções de contorno: ou Elementos de máquns Exos e árvores 8
9 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Outros csos de crregmento Elementos de máquns Exos e árvores 9
10 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Outros csos de crregmento Elementos de máquns Exos e árvores 10
11 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Alguns dos métodos populres: pr relconr o momento fletor M, nclnção \thet e deflexão trnsversl y são: o Superposção dos efetos; o Método do momento-áre o Funções de sngulrdde; o Integrção numérc. Um vez que s deflexões em város pontos forem conhecds (exo esclondo, se contecer de deflexão for mor do que deflexão permssível (ddo de projeto, um novo dâmetro deve ser encontrdo Elementos de máquns Exos e árvores 11
12 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Cso nclnção sej mor que permtd: Elementos de máquns Exos e árvores 1
13 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs o As deflexões e nclnções nos pontos de nteresse devem ser combnds com dção de vetores ortogons (vlor resultnte: Plno XY Plno XZ o Cso lgum dâmetro necesste ser lterdo, deve-se encontrr mor rzão [d novo / d velho ] e multplcr todos os dâmetros por est rzão; Elementos de máquns Exos e árvores 13
14 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Prncípo d superposção dos efetos O prncípo d superposção dos efetos consder os crregmentos plcdos sobre o exo ndvdulmente e somndo os resultdos lgebrcmente. A sobreposção pode ser plcd desde que: o o o Cd efeto estej relcondo lnermente com crg; A crg não cre um condção que fet outr crg; As deformções resultntes de qulquer crg específc não sejm grndes o sufcente pr lterr s relções geométrcs do exo Elementos de máquns Exos e árvores 14
15 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Pr forç concentrd - Dferencndo expressão d deflexão e mpondo condção de contorno no mncl d esquerd (x = 0 Substtundo o momento de nérc de áre, e nclundo um ftor de segurnç n, obtém-se: Elementos de máquns Exos e árvores 15
16 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Pr forçs e momentos concentrdos - Dferencndo expressão d deflexão e mpondo condção de contorno no mncl d esquerd (x = 0 Substtundo o momento de nérc de áre, e nclundo um ftor de segunrnç n, obtém-se: Elementos de máquns Exos e árvores 16
17 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Pr forçs e momentos concentrdos - Consderndo o plno xy como o plno vertcl V e o plno xz como o plno horzontl H, pr crregmento em mbos os plnos, os resultdos podem ser dcondos como vetores, de modo prover: A 1 6EI L F.b F.b (b (b L L M (3 M (3 6 L 6 L L L H V 1 Elementos de máquns Exos e árvores 17
18 18 Elementos de máquns Exos e árvores Exos e árvores 18 Projeto de exos por restrções geométrcs Pr restrção de nclnção do mncl esquerdo: 4 1/ 1 LIM L L 6 M (3 (b F.b L L 6 M (3 (b F.b. 3E.L. 3.n d V H L L Pr restrção de nclnção do mncl dreto: 4 1/ 1 LIM - L M (3 ( F. L M (3 ( F.. 3E.L. 3.n d V H L L Pr forçs e momentos concentrdos
19 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Exemplo O exo de ço lustrdo crreg dus engrengens rets e dspõe de crregmento como mostrdo. Os mncs loclzdos em A e B são mncs de rolos clíndrcos. A nclnção espcl de lnh de centro nos mncs está lmtd 0,001 rd, com um ftor de projeto de 1,5. Estme o dâmetro de um exo unforme que stsfç às restrções de nclnção mposts pelos mncs. Elementos de máquns Exos e árvores 19
20 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Pr restrção de nclnção do mncl esquerdo: d 3.n 3E.L.. F.b (b L M (3 LIM F.b (b L M (3 6L L V 6 L L H 1 1/ 4 d , P. 0,406m.. 0,001rd , ,305(0,305 (0,15 0,406 0,406 V H 1 1/ 4 Elementos de máquns Exos e árvores 0
21 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Exemplo 1.7 Consdere um exo com dâmetro unforme de 100mm. Verfque se s nclnções nos mncs são cetáves, consderndo o crregmento conforme ddo bxo e mncs de rolo clíndrco em D e C. Se necessáro, proponh mudnçs n geometr pr resolver qusquer problems. D A B C Elementos de máquns Exos e árvores 1
22 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Plno XY Plno ZX Elementos de máquns Exos e árvores
23 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Lmtes de nclnção pr mncs de rolo cnlíndrco Elementos de máquns Exos e árvores 3
24 4 Elementos de máquns Exos e árvores Exos e árvores 4 Projeto de exos por restrções geométrcs 4 1/ 1 LIM l l 6 M (3 (b F.b l l 6 M (3 (b F.b. 3E.L. 3.n d V H l l 4 1/ 1 LIM - L M (3 ( F. L M (3 ( F.. 3E.L. 3.n d V H L L Pr restrção de nclnção do mncl esquerdo: Pr restrção de nclnção do mncl dreto: rdnos o Como deflexão nos mncs é nul, estmmos o dâmetro bsedo nos lmtes de nclnção
25 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Exemplo 1.8 (contnução do ex. 1.4 No exemplo 1.4, um geometr prelmnr de exo fo obtd n bse do projeto por tensão, consderndo crtéros de fdg. Verfque se s nclnções nos mncs são cetáves. Se necessáro, proponh mudnçs n geometr pr resolver qusquer problems. Consdere um ftor de projeto de 1,5. D A B C Elementos de máquns Exos e árvores 5
26 Exos e árvores Projeto de exos por restrções geométrcs Cso nclnção sej mor que permtd: Cso lgum dâmetro necesste ser lterdo, deve-se encontrr mor rzão [d novo / d velho ] e multplcr todos os dâmetros por est rzão; Elementos de máquns Exos e árvores 6
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