MINI-ESCAVADORA ROTATIVAMINI-ESCAVADORA ROTATIVA

Engenharia Mecânica

4º ano ( nocturno )

Disciplina

Projecto mecânicoEfectuado por:

- Nelson Botelho Rosário , nº 8415

- Ricardo Seara , nº 7851

Docentes:

- Eng.º Costa e Sousa

- Eng.º Fernando Batista

Tratando-se de um exemplo de máquina direccionada para a construção civil, este conceito de Mini- escavadora veio revolucionar os trabalhos de pequena e média dimensão devido á fácil utilização aliada ácompactibilidade e baixos consumos.

A gama das Mini-escavadoras varia entre máquinas de

800 Kg a 8000 Kg.

Introdução

Elementos decisivos para a escolha do projecto:

�Fácil enquadramento com as matérias leccionadas

�Nível médio-elevado de complexidade de peças/acessórios

�Desenvolvimento de um sistema hidráulico algo complexo

�Projecto exigente ao nível de Ferramentas CAD

�Projecto aliciante a nível geral

Memória Descritiva

Chassis

As escavadoras são constituídas um chassis inferior monobloco e um chassis

superior giratório

O chassis giratório suporta o posto de condução, o motor e o equipamento de

escavação.

O chassis inferior suporta o equipamento de translação , assim como a lâmina de

terraplanagem e o seu equipamento hidráulico.

Memória Descritiva

Ambos mecânico-soldados cuja ligação é assegurada por uma coroa de orientação estanque.

Memória Descritiva

TranslaçãoAs mini-escavadoras movimentam-se por um sistema de lagartas que podem ter rastos de borracha ou de aço.

Memória Descritiva

O movimento de translação é assegurado por um moto-redutor que é accionado por um motor hidráulico .

Memória Descritiva

O guiamento das lagartas é feito através de uma roda guia e alguns roletes apoiados

no chassis .

Memória Descritiva

Sistema de Comandos hidráulicos Junta rotativa de óleo

Memória Descritiva

Descrição de componentes

Ante-projecto Projecto Inovações implementadas (CAD)

Alterações estruturais

Alterações estéticasImplementações

Detalhes de construção

Chassi inferior

Detalhes de construção

Detalhes de construção

Dimensões gerais

1ª velocidade......... 0-2.6 Km/h

2ª velocidade............ 5.5 Km/h

Travagem............. Hidrostática

Inclinação transponível....... 30º

Inclinação admissível

em trabalho........................ 10º

Largura rastos............. 230 mm

Características

Componentes principais

Motor Lombardini LDW

916 cm³

17.2 / 23.4 ( KW / Hp)

Redutor Transmital - Bonfiglioli

12 – 5.5 cm³

Ratio -1 / 37

Motor

Transmital - Bonfiglioli

27.4 cm³

Ratio -1 / 8.2

Cilindros Fabrico Teclena

Di = Ø63/Ø60

D = Ø45/Ø42

L = 300 / 110 / 550 / 550 / 480

Rolamento INA VSI 20 0414 N

Di = 325 mm

Da = 486 mm

Outros componentes

Banco KAB SEATING

Serie 525

Suspenção XH2

Bombas -1 bomba 6 l Hydro-control HC 2P 6-2 bombas 8.5 lHydro-control HC 2P 8

Telecomando

Hydro-control HC-RCX

4 saídas

Ajuste progressivo

Ergonómico

Pedais Hydro-control HC-RCP2 portas serviçoPeso 3.4 KgPressão máx 100 barCaudal max 16l / min

Bloco válvulas

Hydro-control HC-DC9

Circuito 2 ou 3 bombas

Pressão máx 350 bar

Caudal máx 35 l / min

Válvula redutora

Hydro-control HC-SE

Peso 2.6 Kg

Pressão Máx 100 bar

Utilização do Solid Works - Motion

Situações abordadas :

-Análise levantamento pesos( três posições ).

-Esforço de escavação.

Valores valores obtidos :

- Pesos de equilíbrio.

-Esforços nos cilindros.

-Esforços no eixo de rotação.

-Esforços motores de translação.

Ligação soldada���� Dimensionamento de juntas soldadas segundo o regulamento português para cordões de canto:

m n

Sd=� �giSGik + �q ( SQ1k + � �ojSQjk )

i=1 j=2

1) Momento torsor = 2779.5 N.m (máximo torque do Motor Swing)

2) Momento flector = 27140 N.m (dados do Motion)

3) Esforço axial = 24160 N (compressão) (dados do Motion)

Iteração Garganta (a) Diâmetro (D) mm

�sd, ref Mpa

1ª 1 413.91 428

2ª 2 415.32 281

3ª 3 416.74 144

4ª 3.5 417.45 128

5ª 4 418.15 115

6ª 4.5 418.86 104

7ª 5 419.57 96

8ª 5.5 420.27 88

9ª 6 420.98 82

Ligação aparafusada

- Critério de dimensionamento :

� < � adm

para corte simples considera-se que � adm = 0.6 x σadm

Parafuso seleccionado � 8mm classe métrica 8.8

Selecção de rolamentoO produto escolhido enquadra-se num tipo de rolamentos designados porSlewing rings

A escolha foi para o de menor dimensão, ou seja o VSI 20 0414 N .

rolamentos de esferas com quatro pontos decontacto, dentado interior e com anel devedação dos dois lados

����Carregamento1, 35% da utilização, situação de máximo esforço de escavação ao nível do solo e sem rotação.

����Carregamento2, 35% da utilização, situação de máximo esforço de escavação aproximadamente 1m abaixo do nível do solo e sem rotação.

����Carregamento3, 20% da utilização, na situação de rotação do chassis sem carga com uma rotação de 10 rpm.

����Carregamento4, 2.5% da utilização, situação de suspensão total da máquina para, por exemplo, limpar as lagartas.

����Carregamento5, 7.5% da utilização, na situação de máximo esforço a levantar pesos com o gancho do balde.

Análises por elementos finitos / Alterações

Barras rígidas

Apoio

Boom

Apoios do balde

Balde

Lança

Analise estrutural do Braço completo

Análises por elementos finitos / Alterações

Deslocamentos

Tensões

Força Iteração Tensão Von Mises1 Máximo 1.578e+006 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0 (kPa = mN/mm^2)

1ª análise do braço completo

Análises por elementos finitos / AlteraçõesAlterações

Aumento das bolachas de apoio.

Aumento da espessura (12�16mm) ; Diminuir distancia

furo do apoio para aumentar rigidez.

Diminuir espessura das bolachas ; Acrescentar

reforço cilíndrico interior

Aumento das sobremedidas na zonas

das cavilhas

Aumento de espessura (1 mm)

Inclusão na analise as

cavilhas de suporte

Análises por elementos finitos / Alterações

DeslocamentosForças Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 17.40 (mm) 1.962 (mm) 0.174 (mm) 15.43 (mm)

Mínimo 0 (mm) 9.478 (mm) -0.166 (mm) -0.260 (mm)

Tensões Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 1.283e+006 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0 (kPa = mN/mm^2)

2ª análise do braço completo

Análises por elementos finitos / Alterações

3ª análise do braço completo - outra posição relativa do braço

4ª análise do braço completo – cargas laterais

Sem necessidade de alterações de geometria

Análise da cavilha mais solicitada

Análises por elementos finitos / Alterações

Analise estrutural do Chassi superior

Apoios do Braço

Base do rolamento

Apoio cil Swing

Apoio da cabina

Apoios do Motor

Apoios do Contrapeso

Análises por elementos finitos / Alterações

1ªanalise – levantamento de pesos

Força Iteração Deslocamentos

Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 1.204(mm) 0.104(mm) 0.167(mm) 0.184(mm)

Mínimo 0 (mm) -0.409 (mm) 0.130 (mm) -1.14 (mm)

Deslocamentos

Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 246600 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Tensões

Forças Iteração Deslocamentos Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

1 Máximo 0.985(mm) 0.0474(mm) 0.179(mm) 0.258(mm)

Mínimo 0 (mm) -0.391 (mm) -0.167 (mm) -0.911 (mm)

Análises por elementos finitos / Alterações

2ªanalise – Alterações e nova analise

Zona mais fechada

TravessaReforços

Maior diâmetro

Deslocamentos

TensõesForças Iteração Tensão Von Mises

1 Máximo 222300 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Análises por elementos finitos / Alterações

Analise estrutural do Chassi inferior

Apoios da laminaApoios da roda guia

Base do rolamento

Apoio da roda motriz

Apoio dos roletes

Análises por elementos finitos / Alterações1ªanalise – Elevação estática do equipamento em dois pontos

Deslocamentos

TensõesForças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 1177000 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Forças Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 4.121(mm) 0.2304(mm) 0.3088(mm) 3.988(mm)

Mínimo 0 (mm) -1.319 (mm) -0.3082 (mm) -2.227 (mm)

Análises por elementos finitos / Alterações2ªanalise – Aplicação da força de escavação ao nível do solo coincidente com o capotamento do equipamento. Teste aos apoios dos motores de translação.

Deslocamentos

Tensões

Forças Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 2.954(mm) 1.272(mm) 0.291(mm) 2.41(mm)

Mínimo 0 (mm) -0.597 (mm) -0.394 (mm) -2.803 (mm)

Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 665800 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Análises por elementos finitos / Alterações

Redução de área eaumento de espessura Reforços varios

Alterações

Análises por elementos finitos / Alterações2ªanalise – Nova análise com a geometria alterada

Deslocamentos

Tensões

Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 1.469(mm) 0.253(mm) 0.0848(mm) 1.466(mm)

Mínimo 0 (mm) -0.298 (mm) -0.0864 (mm) -0.364 (mm)

Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 328300 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Análises por elementos finitos / Alterações3ªanalise – Situação em que o equipamento é utilizado para fazer o levantamento de pesos através do braço de escavação e de um gancho existente no balde.Deslocamentos

Tensões

Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

1 Máximo 7.791(mm) 0.427(mm) 0.523(mm) 7.521(mm)

Mínimo 0 (mm) -2.573 (mm) -0.521 (mm) -4.655 (mm)

Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 2171000 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Análises por elementos finitos / Alterações

Alterações

Aumento de espessura(1mm)

Análises por elementos finitos / Alterações3ªanalise – Nova análise com a geometria alterada

Deslocamentos

Tensões

Força Iteração Deslocamento Magnitude Direcção X Direcção Y Direcção Z

Máximo 1.365(mm) 0.238(mm) 0.0762(mm) 1.362(mm)

Mínimo 0 (mm) -0.275 (mm) -0.0768 (mm) -0.351 (mm)

Forças Iteração Tensão Von Mises

Máximo 222800 (kPa = mN/mm^2)

Mínimo 0.0 (kPa = mN/mm^2

Análises por elementos finitos / Alterações

Outros elementos analisados

Balde

Roda de tracção

Orçamentação

Custo de construção de uma unidade 22642.89 €