Elementos de máquinas

Páginas: 6 (1453 palavras) Publicado: 16 de abril de 2011
FACULDADE REDENTOR ENGENHARIA MECÂNICA

JUVENIL JÚNIOR

DIMENSIONAMENTO DE UMA MOLA DE COMPRESSÃO PARA UM DISPOSITIVO DE ACIONAMENTO POR CAME ROTATIVO

Itaperuna - RJ 2009

1

1. INTRODUÇÃO
Qualquer elemento mecânico, seja ele metálico ou não, pode ser considerado uma mola. Mas para este projeto, o termo mola refere-se a partes construídas em configurações particulares para prover umintervalo de força dentro de um espaço significativo de deflexão e/ou armazenamento de energia potencial. Neste projeto o enfoque será em dimensionar o menor diâmetro de arame possível do material ASTM 227, sendo este necessário alcançar um coeficiente à fadiga maior que 2.

2. OBJETIVO
O objetivo deste projeto é dimensionar como dito acima o menor diâmetro de arame possível, com um coeficientede segurança à fadiga maior que 2, para um dispositivo de acionamento por came rotativo, como mostra a figura abaixo, e também a construção de um diagrama Diâmetro do Arame X Coeficiente de Segurança à Fadiga, do menor diâmetro encontrado até o diâmetro de 16 mm.

Figura 01 – Vista isométrica do dispositivo 2

Figura 02 – Partes do dispositivo

Foram fornecidos os seguintes dados e fatorespara o projeto: i. ii. iii. iv. v. vi. vii. Material do fio (arame) da mola: Extremidades da mola: Cargas de trabalho: Deflexão de trabalho: Acabamento superficial: Índice de mola: Módulo de rigidez (G): ASTM 227 Esquadrejadas e Esmerilhadas Máxima de 600 N e Mínima de 300 N 25 mm Jateamento 6 79 GPa

Tabela 01 – Dados de entrada para o projeto Também foram fornecidos os seguintes dados, arotação do came é de 650 rpm e que essa mola será solicitada 16 horas de trabalho por dia.

3. DIMENSIONAMENTO DA MOLA
3.1 DETERMINAÇÃO DAS FORÇAS MÉDIA E ALTERNADA 3

Força Alternada: Força Média:

3.2 DIÂMETRO MÉDIO DE ESPIRA (D)

O diâmetro de fio escolhido foi o 5,5 mm obtido pela tabela 13-2 do livro texto NORTON, e utilizando o valor do índice de mola igual a 6, obtido da tabela 01,temos:

Figura 03 – Diferenciação do diâmetro do arame para o diâmetro médio de espira

3.3 ENCONTRAR O FATOR DE CISALHAMENTO DIRETO (

)

3.4 DETERMINAÇÃO DA TENSÃO INICIAL ( ) E A TENSÃO MÉDIA (

)

A tensão inicial corresponde à deflexão inicial, ou seja, o valor mínimo de força. Tensão Inicial: Tensão Média:

3.5 ENCONTRAR O FATOR DE WAHL(

) 4

Wahl determinou o fator deconcentração de tensões para esta aplicação e definiu o fator de Wahl, que inclui tanto o efeito das tensões diretas de cisalhamento quanto à concentração de tensões devido à curvatura, que esta no próximo item.

3.6 DETERMINAÇÃO DA TENSÃO DE CISALHAMENTO ALTERNADA (

)

3.7 DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO, AO CISALHAMENTO E A DE ESCOAMENTO POR TORÇÃO

Para a determinação dolimite de resistência à tração utiliza-se a equação abaixo:

Onde A e b são coeficientes encontrados em tabelas. Como o material é o ASTM 227, os valores de A e b são 1.753,3 MPa e -0,1822, respectivamente. Então:

Já a resistência ao cisalhamento é comumente utilizada em molas como sendo 67% do limite de resistência do material.

E o limite de resistência de escoamento por torção é comumenteusado como 60% do limite de resistência do material. Então:

3.8 DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE RESISTÊNCIA À FADIGA

Para este cálculo necessita-se encontrar o limite de duração para molas jateadas sob carregamento repetido.

5

Como as molas são jateadas o valor do limite de duração é de Com isso pode-se determinação o limite de resistência à fadiga:

.

3.9 DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DESEGURANÇA

3.10 DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE MOLA A mola helicoidal de compressão padrão possui uma constante de mola k que é essencialmente linear durante a maior parte do seu intervalo de operação, como mostra a figura abaixo. Quando a mola atinge o seu comprimento fechado, todas as espiras estão em contanto e a constante de mola se torna a rigidez das espiras sólidas em compressão. A...
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