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UNIVERSIDADE PAULISTA

UNIDADE MARQUS

INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLGICAS (ICET)

ENGENHARIA DE PRODUO MECNICA - 8 SEMESTRE

APS - ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA

SUM DE ROB

SO PAULO 2014

Integrantes Nome RA Andr Tomazelli Alves A77875-6 Antonio Aparecido Basques Junior A96440-1 Edinei Aparecido Leria B01BDI-4 Everton Antonio Silva A97531-4 Felipe Gustavo dos Santos Souza B07JCG-4 Fernanda Silva Jordo A74575-0 Mrcio Silva Pamplona A9711G-2 Murilo Barreto Santos A8048F-1

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UNIVERSIDADE PAULISTA

ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA APS

SUM DE ROB

SO PAULO

2014

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Introduo O objetivo deste trabalho trazer uma proposta para elaborao do rob de sum da equipe CAVEIRO para a APS do 7 semestre do curso de Engenharia de Produo Mecnica. Com este projeto, pretendemos desenvolver e aplicar os conhecimentos prticos e tericos adquiridos em sala de aula e ao longo da jornada acadmica, realizando nesse momento o processo de elaborao do projeto.

Para que os objetivos sejam alcanados, necessria a utilizao de coordenadas de recursos humanos, projees financeiras e de materiais, bem como a determinao de metas e de um perodo limitado para a execuo das tarefas.

Objetivando a absoro da habilidade tcnica para os discentes, a atividade prtica supervisionada visa capacitao e preparo para o mercado, dando uma abordagem maior do contedo terico abordado nas aulas, rendendo assim, um maior aprendizado.

No desenvolvimento do projeto, poder ser observado a progresso dos clculos e o raciocnio tcnico utilizado, para a consecuo do problema de forma eficiente e eficaz, evitando o tempo ocioso e o custo elevado.

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Fluxograma - Organizao Racional da APS

Diviso Terica

Fernanda Jordo

Diviso Prtica

Everton

Marcio Pamplona Andr Tomazelli Felipe Gustavo

Antonio Edinei Murilo

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Sumrio 1. Introduo....................................................................................................... 4

2. Fluxograma - Organizao Racional da APS .................................................. 5

3. Cronograma.................................................................................................... 7

4. Concepo do Rob ....................................................................................... 8

Centro de massa............................................................................................. 8

Rodas ............................................................................................................. 9

Carcaa .......................................................................................................... 9

Cilindro de ataque ......................................................................................... 11

Eixo............................................................................................................... 11 Bolacha do tambor ........................................................................................ 12

Tubo do tambor ............................................................................................ 13 Dente do tambor ........................................................................................... 14

5. Memorial Descritivo ...................................................................................... 15

Relao de transmisso............................................................................... 15

Velocidade linear do rob ............................................................................ 17

6. Lista de Materiais ........................................................................................ 18

7. Base e Armamento...................................................................................... 19

8. Acionamento ............................................................................................... 20

9. Esquema Eltrico e Ligao .......................................................................... 21

Esquema Eltrico ........................................................................................ 21

10. Desenhos Anexos ....................................................................................... 24

11. Concluso ................................................................................................... 38

12. Referencias bibliogrficas ........................................................................... 39

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Cronograma

Projeto: Rob de Sum Maro Abril Maio Data Reviso semanas Semanas Semanas 01/03/2014 3 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3

Definio do Projeto P

Definio do Grupo R P

1 reunio em grupo R P

Definio do Projeto R Desenvolvimento do Projeto (Terico)

P Pesquisa sobre modelos de rob sum R

P Pesquisa sobre componentes para o rob R

P P Pesquisa sobre processos de fabricao e mecnica R

P Esboo R

P Orar materiais para construo do prottipo R

Criar desenhos das peas e do conjunto

Reunio para finalizao do projeto

Concluso

Montar Relatrio Final

Postagem da APS no site

Apresentar o trabalho final Legenda

P P P R R R

P R

P P R R R

P

P

Planejado P Realizado R

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1. Concepo do Rob

Para a construo do rob foram dados alguns critrios propostos pelos prprios professores para que houvesse uma disputa segura ao publico, e ainda simbolizasse uma batalha, e baseados nisso, buscamos um modelo mecanicamente estvel e ao mesmo tempo, que fosse possvel um elemento diferencial para nos dar vantagem na batalha.

Foi propostas uma srie de ideias para o formato geomtrico do rob e uma forma de atacar o oponente, e dessas ideias esboamos o desenho mostrado no anexo (figura 8). Seu formato permite que o rob vire 180 e continue em batalha, equilibre o peso e o tamanho, tenha uma rea de ataque considervel e seja concebido a um custo vivel. O modelo foi sendo retrabalhado para evitar perda de controle durante as lutas, viabilizar ou facilitar a montagem da estrutura e colocao dos componentes internos e melhorar a eficcia da arma utilizada. Segue um descritivo do trabalho final.

Centro de massa

Durante o planejamento do rob, o centro de massa foi fator predominante, a bateria e os motores foram escolhidos de forma que seu tamanho e peso pudesse equilibras o peso do cilindro de ataque dianteiro, a bateria colocada na parte direita do rob contrabalanceou o peso do motor de acionamento da polia, dificultando o giro do rob caso haja ataque externo na estrutura, as rodas foram colocadas os mais distantes possveis do centro para dificultar o giro tambm, totalizando uma largura de 347 mm de uma ponta a outra. Do dente do cilindro at a traseira do rob a medida de 338 mm e o centro de gravidade tambm se encontra no ponto central neste eixo, mais precisamente 3 mm atrs do eixo das rodas. Isso melhora o desempenho concentrando o peso nas rodas, melhorando o atrito da roda com o cho e,

Centro de massa

consequentemente, o arranque.

Figura 1 posio do centro de massa do Rob

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Rodas

O dimetro das rodas foi escolhido de forma a minimizar o peso, aumentar o atrito entre o cho e o rob e com dimetro suficiente para que o rob pudesse batalhar mesmo virando para baixo, o material dela uma borracha semelhante a um pneu e sua base em alumnio. Ele ser acoplado ao motor atravs de bucha de nylon.

Carcaa

O material de estrutura do rob feito com alumnio devido a sua leveza estrutural, facilidade de trabalho com dobras e preo de mercado, o material muito dctil e pode amaar com impacto externo, por isso foram usados alguns reforos internos na estrutura, mas ainda assim, a energia desferida do cilindro no oponente pode ser um fator critico para a estrutura do caveiro, principalmente na parte q suporta o cilindro onde h menos material de apoio e onde o cisalhamento alto.

Para garantir a integridade estrutural durante a competio perante nossa escolha, fizemos algumas simulaes atravs de software, utilizando elementos finitos e critrio de Von Misses.

Figura 2 Simulao de tenso na estrutura Para simular a estrutura durante um ataque do rob, engastamos os dimetros das rodas e aplicamos uma fora de 500 N nos furos que seguram a polia. O grfico nos mostra que justamente o dimetro das rodas o ponto critico, onde tambm colocamos reforo, h tambm certa

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propenso do material deformar na parte dianteira na hora do impacto, simulamos ento se h um risco real em combate.

Na simulao da figura 3, podemos ver uma deformao mxima de 0,13 mm de deformao em relao ao engaste do material, a soluo proposta para diminuir o problema foi a de prender o motor da roda em mais 3 locais, aumentando a rea de engaste e distribuindo a teno. Feito as simulaes aps as melhorias, a deformao chegou 0,001 mm, e consideramos o problema resolvido.

Figura 3 simulao de deformao da carcaa

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Cilindro de ataque

Para o material do cilindro, escolhemos ao ABNT 1020 em todas as peas, considerado um material dctil, tem uma capacidade boa de absorver impactos, porm diminui o risco de quebra da pea e torna o rob mais vivel em termos financeiros. Ela composta de 5 tipos de peas diferentes das quais simulamos cada uma.

Eixo

O ponto crtico do eixo se torna a chaveta, pois o impacto ser distribudo atravs das estruturas das peas que o compem, logo fixamos suas extremidades e aplicamos uma fora de 500 N na fixao da chaveta, em anlise, percebemos que a mesma pode estar superdimensionada, aonde o ponto de maior tenso no chegou a 3% da capacidade mxima que a barra suporta, entretanto esse dimensionamento necessrio devido ao encaixe de alguns materiais usados na estrutura.

Figura 4 tenso no eixo do cilindro

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Bolacha do tambor Para esta simulao usamos uma carga de 250 N j que sero duas peas usadas na estrutura de cada tambor, a carga foi aplicada no canal da chaveta, considerado ponto crtico da pea, e o engaste colocado no dimetro externo da pea.

Figura 5 Teno na bolacha do tambor

A tenso encontrada de apenas 3% da tenso mxima que o material suporta, e sua deformao abaixo de quatro micrometros, consideramos um valor ideal, pois essa tenso ser aplicada na pea vrias vezes e a pea deve trabalhar em um regime elstico, a fadiga do material pode fazer com que a pea se solte do eixo e causar instabilidade no ataque.

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Tubo do tambor

Figura 6 tenso no tubo Para esta simulao o engaste foi colocado na regio do dimetro onde encaixada a bolacha e aplicado 250 N de fora em cada um dos furos de encaixe do dente, como resultado vemos uma teno de 3,5% da capacidade mxima do material em uso, tornando-o uma estrutura ideal para o uso sem que haja deformao plstica. O material escolhido foi um tubo Laminado ABNT 1020

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Dente do tambor

O dente receber impacto direto e, provavelmente, localizado. J esperada a deformao de sua estrutura, o engaste foi feito no furo dos parafusos e a fora de 500 N foi aplicada na rea lateral de forma transversal aos furos, a tenso encontrada chega a mais de 7 % do valor limite na regio dos parafusos, podendo ser necessrio mais um furo no material dependendo do parafuso utilizado, inicialmente no ser feito alterao, pois a deformao encontrada esta abaixo de 2 micrometros.

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2. Memorial Descritivo Motor Dados fornecidos pelo fabricante Potncia do motor= 245W Velocidade do motor = 3115 RPM

Momento tersor do motor

ou 75N*cm

Relao de transmisso Dados: Dimetro da polia do motor: 120mm Dimetro da polia do cilindro: 50mm

Fora tangencial na polia do motor

Velocidade perifrica na polia do motor

Velocidade Angular da polia do motor

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Cilindro

Velocidade perifrica e fora tangencial na polia do cilindro Considerando inicialmente um sistema sem perdas na transmisso:

e

Velocidade angular da polia do cilindro

RPM da polia do cilindro

Momento torsor aplicado no cilindro

Energia gerada no sistema

Onde:

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Energia de sada real Rendimento da transmisso por correia em V (Dado fornecido pelo fabricante)

Rendimento da transmisso com rolamentos (par) (Dado fornecido pelo fabricante)

Potncia de sada

Velocidade do rob

Dados fornecidos pelos fabricantes

Velocidade do motor: 106 RPM Torque do motor: 1 Nm Dimetro da roda: 160 mm

Fora Tangencial do motor

Velocidade linear do rob

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3. Lista de Materiais

Materiais Mecnicos

Quantidade Descrio Valor 1p Chapa de Alumnio 2mm R$ 45,00 1 mo Fabricao Carcaa, Tambor e Suporte R$ 435,00 1 kit Material (Eixo, chaveta e dentes) R$ 45,00 1 mo Usinagem (Eixo, chavete e dentes) R$ 150,00 1p Polia Aluminio 60mm R$ 14,00 1p Polia Alumnio 120mm R$ 20,00 1p Correia A-21 R$ 10,00 1p Bateria 12V 9A R$ 65,00 2p Rodas RM-76 - 160mm R$ 27,00 1p Motor GPB R$ 255,00 2p Motor redutor FPG R$ 120,00 2p Mancal UCFL 204 R$ 36,00 1 kit Parafusos diversos R$ 25,00

Totalizando R$ 1.247,00

Materiais Eltricos Quantidade Descrio Valor 1p Controle joystick com 6 botes Emprstimo 1p Ponte de terminais Emprstimo 1p Fonte carregadora de Bateria 12v Emprstimo 10 m Fio PP 8 Bitolas R$ comprar 4p Terminais tipo fmea pr-isolado 2,8x0,8 verm. R$ comprar 2p Terminais tipo fmea pr-isolado 5,2x0,8 verm R$ comprar 4p cantorneiras R$ comprar

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4. Base e Armamento

Ser utilizada como base de sustentao dos componentes (motores, bateria, etc.) uma chapa estrutural. Essa estrutura externa ser feita em chapa de alumnio espessura 2mm, protegendo assim todos os componentes fixados no seu interior, os fechamentos superior e inferior sero tambm em chapa de alumnio de 1,5mm com recortes para exposio apenas das rodas, mantendo as rodas centralizadas na estrutura para que o rob possa se movimentar de ambos os lados, superior ou inferior, e a estrutura ter uma largura tal que fique bem prxima do solo afim de se evitar o ataque por baixo, ou seja que o adversrio levante o rob. Como Armamento do rob ser utilizado um rolo giratrio fixado a frente do rob, ao qual girar a uma velocidade alta para expulsar o adversrio, esse rolo ser confeccionado em tubo de ao carbono SCH40 montado em um eixo como rolamentos e polias, nesse rolo ser soldado barras de ao em 4 lados eqidistantes como se fosse ps de hlice para causar um efeito de expulso do adversrio mantendo ele distante sem poder de ao.

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5. Acionamento

Na parte externa da estrutura ficaro localizadas as duas rodas do rob que sero conectadas aos motores.

Para a trao do rob, ser utilizado um sistema de transmisso simples, acoplando dois motores de vidro eltrico a duas rodas atravs de um eixo, sendo que cada motor responsvel pela rotao individual de cada roda. O Acionamento do Rob ser por meio de dois Moto-redutores Bosch FPG, que estaro acoplados as rodas por meio de uma bucha de Nylon cada roda, as rodas ficaram na parte externa do rob e os motores na parte inerna, esses motores sero acionados por meio de um controle remoto ligado ao circuito eltrico do rob.

O motor usado foi o Bosh DPB e moto-redutor Bosh FPG que faz com que a rotao final seja baixa, deixando o rob mais lento, porm com um torque consideravelmente maior. Os motores so acionados atravs circuitos eltricos acionados por controle remoto.

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6. Esquema Eltrico e Ligao

Para a alimentao optou-se por uma bateria de 9 A, que alimentar todo o rob, conforme regras gerais especificadas para a locomoo do mesmo.

Figura 7 Legenda

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7. Desenhos Anexos

Figura 8: esboo do formato do rob

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Figura 9 novo formato do rob

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Figura 10 Imagem da parte interna do rob

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Figura 11 Vista explodida do rob

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8. Concluso

Este projeto nos possibilitou aplicar os conhecimentos aprendidos em sala de aula para realizao do relatrio, alm de ter acrescentado habilidades tcnicas e tericas a todos os componentes da equipe, transformando-se em um projeto para sum de rob. Alm da juno do contedo cientifico, tambm foi proveitoso os momentos e oportunidades para se trabalhar em grupo.

Com o presente projeto, esperamos demonstrar o desenvolvimento acadmico da equipe e influenciar no desenvolvimento de novos projetos voltados para a robtica.

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9. Referncias bibliogrficas

MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Mquinas. 9 Edio. So Paulo: Editora Erica, 2005

SHIGLEY, Joseph Edward. Elementos de Mquinas 2. 3 Edio. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1981.

HIBBELER, R. C. Resistncia dos Materiais. 7 Edio. So Paulo: Editora Pearson, 2010.

DORF, Richard C; SVOBODA, James A. Introduo aos Circuitos Eltricos. 7. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.

http://www.marcon.ind.br/produtos.php?cat=3&sub=60

Acesso em: 08 de maio de 2014

http://www.kmabrasil.com.br/produto/baterias-seladas/baterias-12v-agm/21-bateria- selada-12v-10ah-haze-power


http://www.polias.com.br/polias_a.html


http://www.polias.com.br/pdf/pag75.pdf


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