Escola Superior de Tecnologia EST Universidade do Estado do Amazonas DISCIPLINA: Transferncia de Calor Coordenao/curso: Tecnologia Mecnica.

Escola Superior de Tecnologia ESTUniversidade do Estado do AmazonasDISCIPLINA: Elementos Orgnicos de MquinasTipos de carga e conceitos fsico mecnicos em Elementos orgnicos de MquinasCoordenao/curso: Tecnologia em Manuteno Mecnica.Professor: Dr.C. Leonardo Aguiar Trujillo

Escola Superior de Tecnologia ESTPlano de EnsinoTipos de carga e conceitos fsico mecnicos em Elementos orgnicos de MquinasObjetivoDefinir as principais propriedades fsico-mecnicas que atuam nos elementos de mquina, caracterizando as cargas que operam sob eles.

Que estuda a disciplina Elementos de Mquina?A disciplina Elementos de Mquina estuda os diferentes componentes ou elementos por os que esto construdas as mquinas ou os equipamentos, tanto suas propriedades, projeto, desempenho e funes, ou seja:Elementos de Fixao:Elementos de Apoio:Elementos Elsticos:Elementos de Transmisso:Elementos de Vedao:

CONCEITOS FSICO MECNICOSRadiano: o ngulo central que determina na circunferncia de um ponto material, o arco de comprimento igual ao raio ao variar de um tempo inicial (to) a outro (t).

Permetro da circunferncia (l) o comprimento da circunfernciaNa grande maioria dos projetos de mquinas temos elementos para transmitir movimentos e fora por rotaao Onde:l permetro ou comprimento da circunferncia (m)r radio da circunferncia (m)Velocidade angular mdia (wm): Variao angular ou radiano, ocorrida em um determinado espao de tempo (t1 a t2) para um ponto material.

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:wm velocidade angular meia (rad/s) radiano para cada tempo (rad)t tempo (s)

Velocidade tangencial: a velocidade que muda a trajetria a cada instante do ponto material, porm o seu mdulo constante

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:v velocidade tangencial (m/s)Perodo (T): o tempo necessrio para completar uma trajetria circular completa do ponto material, ou seja o tempo para que o ponto complete um ciclo.

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:T perodo (s)Frequncia do Movimento: o nmero de voltas efetuadas por um ponto material, no intervalo de 1 segundo.CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:f frequncia (Hz)Rotao Por Minuto (n): o nmero de frequncias que um ponto material descreve em um minuto. Onde:n rotao por minuto (rpm)Acelerao Centrpeta

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:acp acelerao centrpeta (m/s2)Fora CentrpetaCONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:Fcp fora centrpeta (N)Fora Centrfuga A fora centrfuga tem a mesma intensidade e sentido contrrio fora centrpeta

Flexo ou momento flexor (fletor): um esforo fsico onde a deformao ocorre perpendicularmente ao eixo do corpo, paralelamente fora atuante. O esforo tende a curvar o eixo longitudinal, provocando tenses normais de trao e compresso na estrutura.CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:Mt torque (Nm)F forca aplicada (N)s distancia de aplicao da fora (m)

FsToro ou momento toror: e definido por meio do produto entre a carga e a distancia entre o ponto que aplicada a carga e o centro da seo transversal da pea. Quando sofre a ao de um torque (Mt) em uma das extremidades, e um contra-torque (Mt`) na extremidade oposta

CONCEITOS FSICO MECNICOSssFFssFOnde:Mt torque (Nm)F forca aplicada (N)s distancia de aplicao da fora ao centro (m)d dimetro (m)Torque: No caso de eixos de mquinas, o torque definido atravs do produto entre a carga tangencial (Ft), e o raio de seco transversal do eixo.

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:Mt torque (Nm)FT forca aplicada (N)r raio da seco transversal (m)Potncia: A potncia atuante em um eixo no mais que o trabalho realizado na unidade do tempo ou definida atravs do produto entre o torque atuante e a velocidade angular.CONCEITOS FSICO MECNICOS

Onde:N potncia (CV)FT fora tangencial (kgf)VT velocidade tangencial (m/s)Torque do motorCONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:Mt torque (kgf*m)N potencia (CV)n rotao (rpm)Onde:Mt torque (Nm)N potencia (W)n rotao (rpm)Transmisses: cumpre-se queCONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:n rotao (rpm)d dimetro (m)wM velocidade angular meia (rad/s)Z nmero de dentes do engrenagem

Relao de transmisso: uma medida direta da taxa de velocidade de rotao de um eixo ou arvore para carregar a velocidade de rotao de outro eixo ou arvore. Ademais pode-se transmitir momentos, frequncias.CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:1 entrada2 sadaMt torque (Nm)f frequncia (Hz)n rotao (rpm)d dimetro (m)wM velocidade angular meia (rad/s)

Se i > 1 uma transmisso ampliadoraSe i < 1 uma transmisso redutoraRelao de transmisso: uma medida direta da taxa de velocidade de rotao de um eixo ou arvore para carregar a velocidade de rotao de outro eixo ou arvore. Ademais pode-se transmitir momentos, frequncias.CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde:1 entrada2 sadaMt torque (Nm)f frequncia (Hz)n rotao (rpm)d dimetro (m)wM velocidade angular meia (rad/s)

Se i > 1 uma transmisso redutoraSe i < 1 uma transmisso ampliadora

CONCEITOS FSICO MECNICOSOnde rendimentoNe = Potencia de entrada (W)Nu = Potencia til (W)Nd = potencia dissipada (W)A potencia de entrada dissipada em parte como forma de energia transformada em calor (perdas), sendo a outra parte como potencia geradora de trabalho (til).CONCEITOS FSICO MECNICOSPara o exemplo temos.

Para a transmisso IPara a transmisso IIPara a transmisso IIIPara o sistemaAssim temos:Transmisso por correias e polias c = 0,96 a 0,98Transmisso por corrente cr = 0,97 a 0,98Transmisso por rodas de atrito ra = 0,95 a 0,98Transmisso por engrenagens cilndricas e = 0,96 a 0,99Transmisso por parafuso sin-fim psf = 0,45 a 0,97Transmisso por mancais m =0,96 a 0,99RENDIMENTO DE TRANSMISSO DE POTENCIATIPOS DE CARGAS

TIPOS DE CARGAS

Foras Concentradas.Carga Uniforme Distribuda.Carga Uniformemente Varivel.Momento Concentrado.TIPOS DE CARGASTIPOS DE CARGASForas Concentradas:

TIPOS DE CARGAS

Carga Uniforme Distribuda:

TIPOS DE CARGASCarga Uniformemente Varivel:

TIPOS DE CARGASMomento Concentrado:

29Clculo de tenso admissvel.No dimensionamento de componentes mecnicos e peas a tenso atuante () deve ser inferior tenso admissvel (ADM ou []), ou seja: A Tenso atuante deve ser determinada em cada caso, baseando-se nos clculos de resistncia dos materiais (Disciplinas: Mecnica dos Slidos I e II). A Tenso admissvel o mximo valor de tenso que o componente suporta sem que haja a falha, considerando-se uma certa margem de segurana. A tenso admissvel definida dividindo-se a tenso limite de falha pelo fator de segurana (FS): Sabe-se que a tenso limite de falha:Em materiais dcteis submetidos a esforos constantes o limite de escoamento (Y). Em materiais frgeis como ferro fundido, cermicos e concretos, a tenso limite de falha o limite de resistncia trao ou tenso ltima (r). Em componentes mecnicos submetidos a esforos cclicos, ou fadiga, a tenso limite de falha o limite de resistncia fadiga (SN), para a vida (N) desejada.O Fator de Segurana (FS) O Fator de Segurana (FS) deve ser determinado atravs de normas, com base em projetos existentes, em indicaes tabeladas em livros e/ou revistas especializadas e, principalmente, na experincia do projetista. Os seguintes fatores tm grande influncia no valor do FS: Material da Pea: Dctil, frgil, homogneo, especificaes bem conhecidas, etc. Esforos atuantes na pea: Constante, varivel, modo de aplicao bem conhecida, sobrecargas possveis, etc. Perigo de vida. Risco de dano do equipamento.

O Fator de Segurana (FS) Caractersticas:Expressa a incerteza existente no projeto. Ele deve refletir as incertezas dos modelos utilizados, das teorias de falhas usadas, das propriedades mecnicas dos materiais, etc. expresso como uma razo entre grandezas de mesma natureza, sendo portanto adimensional. ser sempre maior ou igual unidade. Fator de segurana inferior a um significa a existncia da falha.O Fator de Segurana (FS) A determinao do FS pode ser auxiliada atravs da utilizao de sub-fatores a, b, c, d ou seja:

FS = a * b * c * da: Relao de elasticidade: a 1,5 a 2,0 para aos.

b: Fator que considera o esforo atuante: b = 1,0 Carga constante; b = 1,5 a 2,0 Carga varivel sem reverso; b = 2,0 a 3,0 Carga varivel com reverso. c: Fator que considera o modo de aplicao da carga: c = 1,0 Carga constante, gradualmente aplicada;c = 2,0 Carga constante, subitamente aplicada; c > 2,0 Choque. d: Margem de segurana d 1,5 a 2,0 - Materiais dcteis; d 2,0 a 3,0 - Materiais frgeis.Exemplos de Fatores de Segurana: CORRENTES:. FS 1,1 a 1,5 CORREIAS:.FS 1,1 a 1,8 CABOS DE AO Guindastes, Escavadeiras e Guinchos:. FS 5,0 Pontes Rolantes:. FS 6,0 a 8,0 Elevadores de baixas velocidades (Carga):. FS 8,0 a 10,0 Elevadores de altas velocidades (Passageiros):. FS 10,0 a 12,0 AVIAO COMERCIAL:. FS 1,1 a 1,3. AVIAO MILITAR:. FS 1,1

Pode-se usar o Fator de Segurana de duas maneiras distintas no dimensionamento de componentes: a) Estimar o FS no incio e determinar a tenso ou fora admissvel. Exemplo: Um cabo de ao 6x37 (plow steel), dimetro , tem uma carga de ruptura mnima efetiva igual a 104100 N. Este cabo ser usado em uma ponte rolante. Ser usado FS = 7,0. A fora admissvel ser: Fadm = 104100/7,0 = 14871,4 N. b) Determinar o FS no final e verificar se est adequado. Exemplo: A tenso atuante em um cabo de ao de um elevador de passageiros de 1550 MPa. O limite de resistncia do cabo de ao (retirado de catlogo do fabricante) igual a 3880 MPa*FS = 3880/1550 = 2,50. Um FS = 2,50 adequado para esta aplicao. Cdigos de Projetos e Associaes tcnicas: Algumas associaes de engenharia e/ou agncias governamentais desenvolveram cdigos de projetos e/ou normas de aplicaes especficas. Alguns destes cdigos so recomendaes, outras tm valor legal. : Associao Brasileira de Normas Tcnicas - ABNT American Gear Manufacturers Association AGMA Normaliza dimensionamento de engrenagens. American Iron and Steel Institut AISI Normaliza aos. American Society of Testing and Materials ASTM Normaliza propriedades mecnicas e ensaios de materiais. American Welding Society AWS Normaliza procedimentos e propriedades de juntas soldadas. International Standard Organization ISO Normas tcnicas variadas. American Society of Mechanical Engineers ASME Vrios cdigos de projetos, principalmente vasos de presso.