Maquina de ensaios rotacional

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Mestrado em Engenharia Mecânica
Projecto de Máquinas I

Dimensionamento de uma máquina de rotação de
fadiga



Dimensionamento de uma máquina de rotação de fadiga

I.

Objectivo ................................................................................................................... 3

II.Introdução.................................................................................................................. 3

III.

Dimensionamento ................................................................................................ 12

IV.

Conclusões ........................................................................................................... 14

V.Bibliografia.............................................................................................................. 14

Anexos

2

UTAD | Projecto de Máquinas I

I.

Objectivo

Dimensionamento de uma máquina de rotação de fadiga

Dimensionar máquina de ensaios de fadiga à flexão.
Para tal procedeu-se a escolha de vários componentes existentes no mercado, no
entanto para todos foram verificadas as condições de funcionamento. Entre eles
destacam-se: os parafusos, osrolamentos, as buchas de fixação do provete, o
acoplamento flexível, o contador de ciclos e o motor.

II.

Introduçã o

Os componentes alvos de dimensionamento foram: os veios, a mesa e a soldadura.

Com a revolução industrial as necessidades da sociedade foram alteradas, o que
implicou também alterações estruturais.
Os acidentes ferroviários eram uma constante, embora não seapercebessem qual o
fenómeno que os originava.
Contudo ocorreu um acidente ferroviário perto de Versalhes (França), que provocou
um número elevado de mortes, iniciando-se assim o primeiro estudo detalhado do
esforço da fadiga em metais. O estudo revelou que a falha originária do acidente foi a
rotura do eixo frontal da locomotiva devido à fadiga.
Este assunto mereceu por parte dos engenheiros daépoca bastante interesse. Entre
eles podemos salientar os nomes:





W.J.M. Rankine: Reconheceu a importância da concentração de tensões como
uma causa de fadiga, “Teoria da cristalização”;
E.A.Hodgkinson: Descreveu a implementação de cargas cíclicas nas pontes
ferroviárias e designou de “fadiga” as fendas em metais devidas à aplicação de
cargas cíclicas.
Wohler: apercebeu-se que émais difícil notar as consequências das cargas
cíclicas do que de cargas estáticas, ainda desenvolveu ensaios a escala real com
cargas axiais, de flexão e torção em componentes ligados à indústria ferroviária.
O seu trabalho permitiu caracterizar o comportamento à fadiga em termos de
curvas (S-N), e ainda introduziu o conceito de “limite de resistência “ a fadiga.

Outros engenheiros tambémdesenvolveram o seu trabalho sobre o assunto de
fadiga, no entanto estudaram detalhes estruturais, tais como ligações aparafusadas,
ligações rebitadas…

UTAD | Projecto de Máquinas I

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Dimensionamento de uma máquina de rotação de fadiga
A nucleação de fadiga devida a defeitos no material pode-se propagar de forma
controlada até a rotura final, alterando-se progressivamente a deformação(dano). A
evolução da vida a fadiga pode ser caracterizada de acordo com as seguintes fases:

1)
2)
3)
4)

Nucleação;
Crescimento microscópico;
Crescimento macroscópico e
Rotura final.

É sabido que a fadiga está estreitamente relacionada com as concentrações de
tensões.
Em componentes que alojam descontinuidades geométricas, tais como chavetas,
filetes de roscas, furos, soldaduras,entre outros, estão mais vulneráveis à criação de
fendas de fadiga.
O comportamento a fadiga é caracterizado por vários parâmetros. Os parâmetros
do comportamento à fadiga podem influenciar de forma individual ou agrupados entre
eles.
De forma a caracterizar alguns dos principais parâmetros de comportamento à
fadiga procedemos a sua enunciação:
O factor responsável pela consideração...
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