COMUNICAÇÃO TÉCNICA Nº

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1 COMUNICAÇÃO TÉCNICA Nº Efeito de torção na metodologia para ensaio de flexão vertical de eixo veicular utilizado em suspensão pneumática de implementos rodoviários Sergio Francisco Dela Antonio Luiz Eduardo Lopes Palestra apresentada no Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva, 24. International Symposium of Automotion Engineering, SIMEA, 2016, São Paulo A série Comunicação Técnica compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 CEP São Paulo SP Brasil CEP Tel /4000 Fax

2 EFEITO DE TORÇÃO NA METODOLOGIA PARA ENSAIO DE FLEXÃO VERTICAL DE EIXO VEICULAR UTILIZADO EM SUSPENSÃO PNEUMÁTICA DE IMPLEMENTOS RODOVIÁRIOS Sergio Francisco Dela Antonio- Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT Luiz Eduardo Lopes- Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT

3 Objetivo do trabalho O objetivo deste trabalho foi avaliar os esforços de torção em um mesmo modelo de eixo veicular, para o ensaio de flexão vertical, quando o mesmo é submetido a 2 metodologias diferentes, uma segundo a norma NBR e outra desenvolvida pelo IPT que simulou a aplicação real no veículo.

4 Apresentação - Motivação para o trabalho - Ensaio de flexão vertical (certificação) - Metodologia adotada - Resultados e discussões

5 Desde 1982 Certificação compulsória para fabricação e adaptação de Eixo Veicular Auxiliar (EVA 3º eixo)

6 INMETRO (Regulamentos Técnicos) Processo de Certificação ORGANISMO CERTIFICADOR DE PRODUTO (OCP) FABRICANTES DE EIXOS LABORATÓRIOS DE ENSAIOS ACREDITADOS (IPT)

7 3 Ensaios conforme a Norma NBR 10961: Ensaio de fadiga por flexão vertical Ensaio de fadiga dos elementos de fixação do freio (flange - torção) Ensaio de fadiga da ponta do eixo veicular

8 Ensaio de flexão vertical - NBR Montagem: roletes de 100mm de diâmetro e buchas de aço para reação nas sedes dos rolamentos. - Carga no ensaio: 2 x Carga Nominal. - Número de ciclos: ciclos; 0,5 a 10Hz. - Critério de aprovação: Não ocorrer trinca nos ciclos. Caso ocorra, prosseguir o ensaio até ciclos e não pode ocorrer fratura. Metodologia adotada para eixos de suspensão com feixe de molas.

9 Esquema do ensaio de fadiga de flexão vertical

10 Esquema do ensaio de fadiga dos elementos de fixação do freio torção na flange

11 Certificação para eixos de implementos rodoviários (reboques e semirreboques) Para o ensaio de flexão vertical é feita uma adaptação do eixo de suspensão pneumática para suspensão com feixes de molas

12 Metodologia adotada no trabalho - Adaptação de um eixo de suspensão pneumática para suspensão com feixes de molas. - Desenvolvimento de uma nova bancada de ensaio para eixo de suspensão pneumática, aplicação real. - Modelagem e simulação FEA dos eixos (flexão). - Instrumentação dos eixos. - Realização de ensaios estáticos (2 x Carga Nominal-CN) - Análise dos resultados obtidos dos esforços de flexão e torção nos eixos.

13 Eixo objeto do estudo Tipo: Traseiro, usinado, tubular; diâmetro externo de 146 mm; 12 mm de parede e 2.218mm de comprimento total. O lado fixo do braço da suspensão é montado com uma bucha polimérica que permite um pequeno movimento em todas as direções. Carga nominal de 11 ton (107,9 kn); Material FB-70; distância entre braços da suspensão de 931 mm e Bitola de mm.

14 Bancada para ensaio de flexão vertical conforme a NBR (já existente no IPT)

15 Esquema da montagem do eixo no veículo Desenvolvimento da nova bancada

16 Simulação FEA- Deformação Eixo adaptado e Eixo original SolidWorks

17 Instrumentação dos eixos Total de 12 extensômetros

18 Ensaio conforme a NBR 10961

19 Ensaio conforme aplicação real

20 Vídeo do Ensaio Dinâmico Real Ensaio conforme aplicação real

21 Resultados NBR Aplicação real

22 Resultados (flexão) Metodologia NBR Valores Gage 1 (µԑ) Gage 2 (µԑ) Gage 3 (µԑ) Gage 4 (µԑ) Medidos Simulados Medidos Montagem real Simulados Valores de deformação medidos e simulados - 200% da CN Montagem real /NBR10961 Gage 1 Gage 2 Gage 3 Gage 4 Valores simulados +12% +25% +12% +16% Valores medidos +12% +25% +24% +13% Relação entre as 2 metodologias para 200% da CN

23 Resultados avaliação da torção na aplicação real

24 Resultados aplicação real (torção)

25 Ensaio dos elementos de fixação do freio (torção) NBR 10961

26 Torque aplicado de N.m (40% da Carga Nominal x 500 mm)

27 Torque apresentado na aplicação real no ensaio de flexão segundo a nova metodologia

28 Resultados (torção) Montagem real Ponte 1 (centro) Ponte 2 (ponta) Valores medidos N.m N.m Torque máximo apresentado na montagem real (ensaio de flexão) para 200% da CN -

29 Conclusões: Nos ensaios os esforços de flexão foram até 25% maiores na metodologia simulando a condição real de uso do eixo. O eixo ensaiado conforme a NBR esta sendo menos exigido estruturalmente e o braço da suspensão não esta sendo avaliado, principalmente com relação à solda. No ensaio de condição real ocorreram esforços indesejáveis e não desprezíveis de torção, que não ocorrem na realidade e devem ser eliminados na nova metodologia (permitir giro livre das pontas dos eixos)