Post on 30-Nov-2015
Eixos e EixosEixos e Eixos--ÁrvoresÁrvores
Sistemas MecânicosElementos de Máquinas
Prof. Dr. Francisco José de Almeida
Prof. Dr. Francisco José de Almeida Eixos e Eixos-ÁrvoresSistemas Mecânicos / Elementos de Máquinas
Eixos e EixosEixos e Eixos--ÁrvoresÁrvores
DefiniçãoMateriaisFabricaçãoCaracterísticas AdicionaisDimensionamento– Estático– À Fadiga.
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DefiniçãoDefiniçãoElemento rotativo ou estacionário, geralmente de seção circular, que tem montado sobre si elementos como engrenagens, polias, volantes, manivelas, rodas denteadas e outros elementos de transmissão de potência
Eixo: elemento submetido à flexão– função estrutural
Eixo-árvore: elemento submetido à flexo-torção– função de transmissão de potência.
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MaterialMaterial
Os materiais mais usados para a confecção de eixos são:– Aço ABNT- 1020; 1025; 1045;– Aço ABNT- 2340 (Cromo Níquel);– Aço ABNT- 4143; 4140 (Cromo Molibdênio);– Aço ABNT- 6115; 6120; 6140 (Cromo Vanádio);– Aço ABNT- 8640; 8660 (Cromo Níquel Molibdênio);– Aço ABNT- 51210; 51410 (Aço Inoxidável).
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FabricaçãoFabricaçãoTorneamento a partir de barras redondas– Trefiladas de até 60 mm– Laminadas de 60 a 150
Forjamento– Forjadas acima de 150 mm
FundiçãoExtrusãoSinterização
Eixos ainda podem– Ser tratados termicamente– Sofrer processos adicionais de acabamento.
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Características AdicionaisCaracterísticas Adicionais
Eixos de aço de alta resistência apresentam mesma rigidez que os de aço carbonoEixos vazados com um furo de diâmetro igual à metade do seu diâmetro externo pesa 75% e apresenta momento de inércia igual a 94% de um eixo inteiriço de mesmo diâmetroEixos que trabalham a altas rotações devem ser balanceados.
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DimensionamentoDimensionamento
Tipos de solicitações
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Dimensionamento EstáticoDimensionamento Estático
O dimensionamento de eixos se baseia na teoria de vigas, de Resistência dos Materiais
43
3
3
1
1,17,2
32
32,
−
=⋅≥⇒≤⋅
⋅=≤=
dd
MddM
dWWM
iadm
iadm
i
fadmf
i
βσ
βσπ
πσσ
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Dimensionamento EstáticoDimensionamento Estático
222
2 ,2 fvfhctci MMMMMM +=
+=α
1,7
1,0
0,8
Flexão alternada,Torção alternada
Flexão alternada,Torção oscilante
Flexão alternada,Torção constante
α =
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Dimensionamento EstáticoDimensionamento Estático
CSperigosa
adm
σσ =
7 a 10Choque
4 a 8Alternada
3 a 5PulsanteVariável
3 a 4Súbita
Estes valores devem ser multiplicados por 2 a 3 se for considerado perigo de vida humana
1,5 a 2GradualConstante
ObservaçãoCSCarga
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Dimensionamento EstáticoDimensionamento EstáticodcbaCS ⋅⋅⋅=
dúctil: d=1,5 ≈ 2,0frágil: d=2,0 ≈ 3,0
gradual: c=1,0súbita: c=2,0com choque: c=2 ≈ 5
constante: b=1,0oscilante: b=1,5 ≈ 2,0alternada: b=2,0 ≈ 3,0
ϕ (tipo do material)d
ϕ (modo de aplicação)c
ϕ (tipo de carga)b
relação de elasticidadea
e
perigosaaσ
σ=
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Dimensionamento EstáticoDimensionamento Estático
Tensões de ruptura e de escoamento
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à FadigaFenômeno que todo material sofre quando submetido a uma solicitação variávelInicia-se na superfície da peça, como uma micro-trincaProvoca diminuição da área resistente da peça, até uma ruptura repentina.
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à FadigaDiminuição da capacidade do material com o número de ciclos de trabalho– I: N<103
- construção civil– II: 103<N<106
- componentes específicos em Engenharia Mecânica que não necessitam de via longa
– III: N>107
- componentes mecânicos em geral.
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à FadigaFatores– forma geométrica
(concentrações de tensões);– imprecisões metalúrgicas
(não homogeneidade);– corrosão;– acabamento superficial;– tensões residuais;– temperatura;– sobrecarga; etc...
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à Fadiga
Influência da geometria
Tabela para obtenção de σfw10
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à Fadiga
010
3
5,10,1,
,17,2
b
tabela
CQQC
SCMd
fwfw
N
teórica
real
N
Nadm
adm
i
⋅=
→
≈==
⋅=⋅≥
σσ
σ
σσ
σβ
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Dimensionamento à FadigaDimensionamento à Fadiga
0,560,570,60,70,80,9b0=1
300200100503020d=10
Quando σK for fator decisivo no dimensionamento3 a 6
Quando σr for fator decisivo no dimensionamento1,8 a 2,5Quando σe for fator decisivo no dimensionamento1,1 a 1,8SN=
FIMFIM
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