MINI-ESCAVADORA ROTATIVA. Engenharia Mecânica 4º ano ( nocturno ) Disciplina Projecto mecânico

Transcrição

1 MINI-ESCAVADORA ROTATIVA Engenharia Mecânica 4º ano ( nocturno ) Efectuado por: - Nelson Botelho Rosário, nº Ricardo Seara, nº 7851 Disciplina Projecto mecânico Docentes: - Eng.º Costa e Sousa - Eng.º Fernando Batista

2 Introdução Tratando-se de um exemplo de máquina direccionada para a construção civil, este conceito de Mini- escavadora veio revolucionar os trabalhos de pequena e média dimensão devido á fácil utilização aliada á compactibilidade e baixos consumos. A gama das Mini-escavadoras varia entre máquinas de 800 Kg a 8000 Kg.

3 Elementos decisivos para a escolha do projecto: Fácil enquadramento com as matérias leccionadas Nível médio-elevado de complexidade de peças/acessórios Desenvolvimento de um sistema hidráulico algo complexo Projecto exigente ao nível de Ferramentas CAD Projecto aliciante a nível geral

4 Memória Descritiva Chassis As escavadoras são constituídas um chassis inferior monobloco e um chassis superior giratório O chassis giratório suporta o posto de condução, o motor e o equipamento de escavação.

5 Memória Descritiva O chassis inferior suporta o equipamento de translação, assim como a lâmina de terraplanagem e o seu equipamento hidráulico.

6 Memória Descritiva Ambos mecânico-soldados cuja ligação é assegurada por uma coroa de orientação estanque.

7 Memória Descritiva Translação As mini-escavadoras movimentam-se por um sistema de lagartas que podem ter rastos de borracha ou de aço.

8 Memória Descritiva O movimento de translação é assegurado por um moto-redutor que é accionado por um motor hidráulico.

9 O guiamento das lagartas é feito através de uma roda guia e alguns roletes apoiados no chassis. Memória Descritiva

10 Memória Descritiva Sistema de Comandos hidráulicos Junta rotativa de óleo

11 Descrição de componentes

12 Inovações implementadas (CAD) Ante-projecto Projecto Alterações estruturais Alterações estéticas Implementações

13 Chassi inferior Detalhes de construção

14 Detalhes de construção

15 Detalhes de construção

16 Dimensões gerais Características 1ª velocidade Km/h 2ª velocidade Km/h Travagem... Hidrostática Inclinação transponível... 30º Inclinação admissível em trabalho... 10º Largura rastos mm

17 Componentes principais Motor Lombardini LDW 916 cm³ 17.2 / 23.4 ( KW / Hp) Rolamento INA VSI N Di = 325 mm Da = 486 mm Redutor Transmital - Bonfiglioli Motor cm³ Transmital - Bonfiglioli Ratio -1 / cm³ Ratio -1 / 8.2 Cilindros Fabrico Teclena Di = Ø63/Ø60 D = Ø45/Ø42 L = 300 / 110 / 550 / 550 / 480

18 Outros componentes Banco KAB SEATING Serie 525 Suspenção XH2 Bloco válvulas Hydro-control HC-DC9 Circuito 2 ou 3 bombas Pressão máx 350 bar Caudal máx 35 l / min Bombas -1 bomba 6 l Hydro-control HC 2P 6-2 bombas 8.5 l Hydro-control HC 2P 8 Teleco mando Hydro-control HC-RCX 4 saídas Ajuste progressivo Ergonómico Pedais Hydro-control HC-RCP 2 portas serviço Peso 3.4 Kg Pressão máx 100 bar Caudal max 16l / min Válvula redutora Hydro-control HC-SE Peso 2.6 Kg Pressão Máx 100 bar

19 Utilização do Solid Works - Motion Situações abordadas : -Análise levantamento pesos( três posições ). -Esforço de escavação. Valores valores obtidos : - Pesos de equilíbrio. -Esforços nos cilindros. -Esforços no eixo de rotação. -Esforços motores de translação.

20 Ligação soldada Dimensionamento de juntas soldadas segundo o regulamento português para cordões de canto: m n Sd= gisgik + q ( SQ1k + ojsqjk ) i=1 j=2 Iteração Garganta (a) Diâmetro (D) sd, ref Mpa mm 1ª ª ª ª ª ª ª ) Momento torsor = N.m (máximo torque do Motor Swing) 2) Momento flector = N.m (dados do Motion) 3) Esforço axial = N (compressão) (dados do Motion) 8ª ª

21 Ligação aparafusada - Critério de dimensionamento : < adm para corte simples considera-se que adm = 0.6 x σadm Parafuso seleccionado 8mm classe métrica 8.8

22 Selecção de rolamento O produto escolhido enquadra-se num tipo de rolamentos designados por Slewing rings rolamentos de esferas com quatro pontos de contacto, dentado interior e com anel de vedação dos dois lados A escolha foi para o de menor dimensão, ou seja o VSI N. Carregamento1, 35% da utilização, situação de máximo esforço de escavação ao nível do solo e sem rotação. Carregamento2, 35% da utilização, situação de máximo esforço de escavação aproximadamente 1m abaixo do nível do solo e sem rotação. Carregamento3, 20% da utilização, na situação de rotação do chassis sem carga com uma rotação de 10 rpm. Carregamento4, 2.5% da utilização, situação de suspensão total da máquina para, por exemplo, limpar as lagartas. Carregamento5, 7.5% da utilização, na situação de máximo esforço a levantar pesos com o gancho do balde.

23 Análises por elementos finitos / Alterações Analise estrutural do Braço completo Lança Barras rígidas Boom Apoios do balde Balde Apoio

24 1ª análise do braço completo Deslocamentos Análises por elementos finitos / Alterações Tensões Força Iteração Tensão Von Mises 1 Máximo 1.578e+006 (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0 (kpa = mn/mm^2)

25 Análises por elementos finitos / Alterações Alterações Aumento das bolachas de apoio. Aumento da espessura (1216mm) ; Diminuir distancia furo do apoio para aumentar rigidez. Diminuir espessura das bolachas ; Acrescentar reforço cilíndrico interior Inclusão na analise as cavilhas de suporte Aumento das sobremedidas na zonas das cavilhas Aumento de espessura (1 mm)

26 Análises por elementos finitos / Alterações 2ª análise do braço completo Deslocamentos Tensões Forças Forças Iteração Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z Máximo (mm) (mm) (mm) (mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensão Von Mises Máximo 1.283e+006 (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0 (kpa = mn/mm^2)

27 Análises por elementos finitos / Alterações 3ª análise do braço completo - outra posição relativa do braço Sem necessidade de alterações de geometria 4ª análise do braço completo cargas laterais Análise da cavilha mais solicitada

28 Análises por elementos finitos / Alterações Base do rolamento Apoio cil Swing Analise estrutural do Chassi superior Apoios do Motor Apoios do Contrapeso Apoio da cabina Apoios do Braço

29 Análises por elementos finitos / Alterações 1ªanalise levantamento de pesos Deslocamentos Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z s Máximo 1.204(mm) 0.104(mm) 0.167(mm) 0.184(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

30 Análises por elementos finitos / Alterações 2ªanalise Alterações e nova analise Reforços Travessa Maior diâmetro Deslocamentos Zona mais fechada Forças Iteração Deslocamentos Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z 1 Máximo 0.985(mm) (mm) 0.179(mm) 0.258(mm) Tensões Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Forças Iteração Tensão Von Mises 1 Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

31 Análises por elementos finitos / Alterações Analise estrutural do Chassi inferior Base do rolamento Apoios da lamina Apoios da roda guia Apoio da roda motriz Apoio dos roletes

32 Análises por elementos finitos / Alterações 1ªanalise Elevação estática do equipamento em dois pontos Deslocamentos Forças Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z Máximo 4.121(mm) (mm) (mm) 3.988(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

33 Análises por elementos finitos / Alterações 2ªanalise Aplicação da força de escavação ao nível do solo coincidente com o capotamento do equipamento. Teste aos apoios dos motores de translação. Deslocamentos Forças Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z Máximo 2.954(mm) 1.272(mm) 0.291(mm) 2.41(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

34 Análises por elementos finitos / Alterações Alterações Redução de área e aumento de espessura Reforços varios

35 Análises por elementos finitos / Alterações 2ªanalise Nova análise com a geometria alterada Deslocamentos Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z Máximo 1.469(mm) 0.253(mm) (mm) 1.466(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

36 Análises por elementos finitos / Alterações 3ªanalise Situação em que o equipamento é utilizado para fazer o levantamento de pesos através do braço de escavação e de um gancho existente no balde. Deslocamentos Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z 1 Máximo 7.791(mm) 0.427(mm) 0.523(mm) 7.521(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

37 Análises por elementos finitos / Alterações Alterações Aumento de espessura (1mm)

38 Análises por elementos finitos / Alterações 3ªanalise Nova análise com a geometria alterada Deslocamentos Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z Máximo 1.365(mm) 0.238(mm) (mm) 1.362(mm) Mínimo 0 (mm) (mm) (mm) (mm) Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises Máximo (kpa = mn/mm^2) Mínimo 0.0 (kpa = mn/mm^2

39 Análises por elementos finitos / Alterações Outros elementos analisados Balde Roda de tracção

40 Orçamentação Custo de construção de uma unidade