Cadeira de rodas de polímeros FDR

Transcrição

1 Cadeira de rodas de polímeros FDR A partir do trabalho desenvolvido anteriormente no PDR, e como as simulações elaboradas nessa fase evidenciaram a elevada complexidade da estrutura da cadeira de rodas inicial, optou-se por refazer a cadeira de rodas. O material escolhido na última fase do projeto para a cadeira de rodas foi a Fibra de Carbono. Porém, constatou-se que esta não foi a melhor opção. Assim, após uma pesquisa sobre os polímeros disponíveis no SolidWorks, as suas propriedades e aplicações, escolheu-se o plástico PE High Density (Polietileno de Alta Densidade). Este é um termoplástico feito de petróleo. Com uma elevada taxa de força-para-densidade, o polietileno de alta densidade é usado na produção de cadeiras e mesas de plástico, garrafas de plástico, canos resistentes à corrosão, geomembranas e lenha de plástico. É altamente reciclável, o que é adequado às cadeiras de rodas. Propriedade Dimensão Unidade Elastic Modulus 1070 N/mm 2 Poisson s Ratio N/A Shear Modulus N/mm 2 Mass Density 952 Kg/m 3 Tensile Strengh 22.1 N/mm 2 Yield Strengh 31.7*10^6 N/m 2 Thermal Expansion /K Coefficient Thermal Conductivity 0,461 W/(m.K) Specific Heat 1796 J/(kg.K) Figura 1 - Propriedades do material utilizado (PE High Density) Em relação às medidas da cadeira, usaram-se aproximadamente as mesmas medidas que anteriormente. Estas são ilustradas no desenho técnico.

2 Nesta nova cadeira de rodas, procurou-se simplificar as junções entre peças (as zonas de assembly), de modo a que a mesh seja feita corretamente, o que não aconteceu na fase anterior. Assim, começou-se por realizar a estrutura da cadeira de rodas numa única peça, incluindo o assento, encosto e armação, diminuindo assim a complexidade da mesma. Esta primeira estrutura foi simplificada ao máximo, de modo a garantir o sucesso das simulações. Como as simulações obtidas com esta estrutura foram satisfatórias, inferiu-se que é possível elaborar um modelo mais complexo da estrutura da cadeira. Figura 2 - Estrutura inicial da cadeira de rodas Figura 3 - Estrutura mais elaborada da cadeira

3 De seguida, elaboraram-se as rodas, eliminando o padrão hexagonal que se tinha realizado anteriormente. Fez-se também a estrutura (eixo) para encaixar e fixar as rodas à estrutura. Figura 4 - Roda Figura 5 - Estrutura de encaixe da roda (eixo)

4 Projetaram-se também as rodas pequenas da frente e os suportes para os pés. Figura 6 - Suportes para os pés e rodas pequenas da frente Por fim, fez-se um assembly de todas estas peças, tendo em consideração os planos corretos. Figura 7 - Cadeira de rodas completa

5 Obteve-se um peso da cadeira de rodas completa de g, ou seja, 15,742 kg. As cadeiras de rodas típicas, em alumínio, pesam cerca de 25 a 30 kg, logo esta cadeira de rodas em polímeros permite uma maior mobilidade e facilidade de transporte da mesma. Em relação às simulações, à semelhança do que foi explicado no PDR, fezse um estudo estático da cadeira de rodas, impondo a força da gravidade e forças aplicadas ao assento e ao encosto (1000 N), nos lados do assento (500 N) e nos suportes dos pés (250 N). Obteve-se estes valores tendo em linha de conta que: F = m. a, sendo que a = g 10 m. s 2, utilizando-se um peso (m) máximo aproximado de 100 kg. Assim sendo, a força resultante aplicada verticalmente ao assento vai ser de 1000 N. Para as partes laterais e do encosto, fizeram-se aproximações adequadas deste valor (500N). Para além disso, colocou-se ainda Rigid Connections nas zonas de conexões de diferentes partes, de modo à simulação ter em conta que estas estão todas interligadas. Figura 8 - Cadeira de rodas com as forças aplicadas, no estudo estático

6 Ao correr a simulação, e ao contrário do que sucedeu na fase anterior, a mesh foi bem sucedida, e, consequentemente, a simulação também, tendose obtido as seguintes figuras: Figura 9 Displacement (deformação) obtido no estudo estático

7 Figura 10 Strain obtido no estudo estático Figura 11 - Stress obtido no estudo estático

8 Relativamente ao orçamento foram obtidos os seguintes valores apresentados na tabela: Tabela 1 - Orçamento Sendo o preço final de Pode-se concluir que, tal como foi sugerido pelo professor na discussão do PDR, a simplificação da cadeira de rodas resolveu os problemas obtidos na mesh e na simulação. Em relação às figuras obtidas no estudo estático, verifica-se que: O displacement obtido não é significativo, sendo a cadeira estável; A cadeira é mais leve que uma cadeira de rodas típica; A cadeira de rodas é mais barata que uma cadeira de rodas típica.

9 Anexos Desenho técnico (drawing) da cadeira de rodas de polímeros, com as respetivas medidas:

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