Resistencia dos Materiais II - Calculo de Eixo e Parafusos em Acoplamento Motor-Bomba

Curso Engenharia Mecânica TI 6 Disciplina Resistência dos Materiais II Professor Luiz Fernando Frezzatti Santiago NOTA Aluno a Assunto Estado plano de tensão critério de falha pelo máximo cisalhamento 1 A Figura 1 apresenta um sistema Motor acomplamento rígido e bomba de água A pontência do motor empregado nesse sistema é de 150 HP com rotação nominal de 1785 rpm As distância entre apoio do motor e a bomba é considera pequena e os efeitos de flexão serão desconsiderados sobre o eixo e o acoplamento Aplicar o modo de falha para o máximo cisalhamento Obs Respostas no SI medidas determine a Diâmetro mínimo do eixo entre o motor e a bomba consirando um fator de projeto Cs115 e o material do eixo sendo Aço AISI 4620 LQ com Sy63 ksi Desenhar o circulo de Mohr para o estado de tensão no eixo considerar apenas efeitos do torque sobre eixo desconsiderar perdas por atrito b Dimensionar o diâmetro mínimo do parafuso que será empregado no flange Considerar 6 parafusos espaçados a cada 60 na posição indicada na Figura 2 dp Devido a erros de tolerância geométrica considerar que apenas 3 dos 6 parafusos irão contribuir para a transmissão do torque Empregar parafuso da classe de resitência 88 de acionamento sextavado com rosca normal Utilizar uma pré tensão 50 da tensão de prova do parafuso pesquisar em tabelas da referida classe de resistência Na seleção da área do parafuso considerar a área da raiz do aprafuso para consultar o diâmetro minimo necessário Utilize um fator de projeto Cs20 para aplicação da teoria de falha Figura 1 Sistema motor acoplamento e bomba de água Figura 2 acoplamento rígido DETALHE 01 fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha DETALHE 01 Proporção dos diâmetros do acoplamento 𝑑ℎ 𝑐𝑢𝑏𝑜 14 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑑𝑝 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑢𝑠𝑜 2 𝑒𝑖𝑥𝑜 𝑑𝑓 𝑓𝑙𝑎𝑛𝑔𝑒 25 𝑒𝑖𝑥𝑜 Curso Engenharia Mecânica TI 7 Disciplina Resistência dos Materiais II Professor Luiz Fernando Frezzatti Santiago NOTA Aluno a Assunto Estado geral de tensão 1 Um cilindro de ferro fundido é montando sob interferência no eixo Figura 1 O sistema é submetido a esforços de flexão e torção como mostra a referida figura O ponto A Detalhe 01 mostra o local crítico das tensões Determine Figura 1 Encaixe eixo cilindro e estado geral de tensão do ponto A Fonte Adaptado de COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha a A matriz que representa o estado geral de tensão do ponto A b Os valores do invariantes 𝐼1 𝐼2 𝑒 𝐼3 c As tensões principais 𝜎1 𝜎2 𝑒 𝜎3 d As tensões máximas de cisalhamento 𝜏1 𝜏2 𝑒 𝜏3 A A Detalhe 01 2 Uma barra de um material homogêneo e isotrópico aumenta no comprimento e diminui no diâmetro devido ao carregamento axial apresentado na Figura 2 𝑜𝑏𝑠 𝛿𝑦 𝛿𝑧 24 𝜇𝑚 Além disso é aplicado um torque de intensidade igual a 50 Nm Dados do Material Módulo E995GPa 𝜈 025 𝑆𝑦 250 𝑀𝑃𝑎 Determine a Desenhar a representação do estado geral de tensão do ponto A b Montar a matriz que representa o estado geral de tensão do ponto A c Os valores do invariantes 𝐼1 𝐼2 𝑒 𝐼3 d As tensões principais 𝜎1 𝜎2 𝑒 𝜎3 e As tensões máximas de cisalhamento 𝜏1 𝜏2 𝑒 𝜏3 f Estimar o coeficiente de segurança considerando o modo de falha para o máximo cisalhamento Resposta 1 Os valores do invariantes 𝐼1 5 𝐼2 120275 𝑒 𝐼3 169475 As tensões principais 𝜎1 2622 𝑀𝑃𝑎 𝜎2 16 𝑀𝑃𝑎 𝑒 𝜎3 3816𝑀𝑃𝑎 As tensões máximas de cisalhamento 𝜏1 2755 𝑀𝑃𝑎 𝜏2 3219 𝑀𝑃𝑎 𝑒 𝜏3 464 𝑀𝑃𝑎 Resposta 2 Os valores do invariantes 𝐼1 2984 𝐼2 542783 𝑒 𝐼3 7101350 As tensões principais 𝜎1 9491 𝑀𝑃𝑎 𝜎2 1492 𝑀𝑃𝑎 𝑒 𝜎3 5015𝑀𝑃𝑎 As tensões máximas de cisalhamento 𝜏1 3254 𝑀𝑃𝑎 𝜏2 7253 𝑀𝑃𝑎 𝑒 𝜏3 5492 𝑀𝑃𝑎 Coeficiente de segurança 173 A T