Prova Elementos de Maquinas II - UCAM - P1

UCAM ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 1 ENGENHARIAS ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 Paulo Roberto Rocha Aguiar UCAM ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 2 P1 ORIENTAÇÕES AVALIAÇÃO DIA 27 03 2023 O aluno poderá acessar a avaliação a partir das 2000 de 27 03 2023 e terá 24 horas para realizar a prova e fazer o upload das resoluções no AVA DADOS PARA RESPONDER E ENVIAR AS SOLUÇÕES DAS QUESTÕES DISCURSIVAS 1 A solução deverá ser feita em papel branco no formato A4 2 A solução deverá ser feita APENAS com caneta AZUL ou a lápis preto 3 Poderá utilizar mais de uma página e mais de uma folha A4 4 TODAS AS PÁGINAS deverão ser NUMERADAS NO CANTO SUPERIOR DIREITO 5 TODAS AS PÁGINAS deverão ter um cabeçalho escrito à mão alinhado pela esquerda da página contendo as informações conforme abaixo NOTE QUE TUDO ESTÁ COM LETRA DE FORMA E EM CANETA AZUL UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES ELEMENTOS DE MÁQUINAS II PROFESSOR PAULO AGUIAR NOME COLOCAR O SEU NOME TAMBÉM EM LETRA DE FORMA MATRÍCULA ASSINATURA 6 Cada página deverá ser fotografada avalie a qualidade da imagem para o entendimento do conteúdo escrito e não ser prejudicado na correção Cada arquivo 1 para cada página deverá ser RENOMEADO conforme abaixo e em EXTENSÃO EM JPG ou JPEG P1FULANOPAG1 jpg P1FULANOPAG2 jpg P1FULANOPAGn jpg As páginas podem ser escaneadas mas a extensão do arquivo deve ser de imagem tipo JPG ou JPEG NÃO SERÁ ACEITO ARQUIVO EM PDF ou qualquer outro tipo de extensão 7 O envio dos arquivos deve ser feito pelo sistema AVA UCAM ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 3 QUESTÕES Questão 1 Valor 20 Uma aplicação requer um mancal de esferas de anel externo fixo com vida de projeto de 30 kh a uma velocidade de 300 rpm A carga radial é de 1898 N Um fator de aplicação de 12 é apropriado A meta de confiabilidade é de 90 Determine a A vida adimensional xD b A capacidade de catálogo C10 para entrar em uma tabela de mancal Questão 2 Valor 20 Um mancal de esferas de contato angular com rotação do anel interno série 02 se faz necessário em uma aplicação na qual o requerimento de vida é de 50 kh a 480 rpm A carga radial de projeto é de 610 N O fator de aplicação é de 14 A meta de confiabilidade é de 90 Determine a A vida adimensional xD b A capacidade de catálogo C10 Questão 3 10 ponto Normalmente quando em situação de se projetar a aplicação de mancais de rolamentos a carga desejada não é a mesma da carga em que o rolamento foi testado pelo fabricante ou da de entrada do catálogo Temse também que as velocidades desejadas são diferentes das velocidades de teste do fabricante e geralmente a expectativa de confiabilidade é maior do que os 90 estabelecidos pelos fabricantes de rolamentos Para podermos visualizar melhor este contexto veja a figura a seguir que nos apresenta um gráfico com a comparação dos dados desejados e dos dados de fabricante Analisando o gráfico que nos apresenta as linhas de contorno de catálogo e a linha de contorno desejado escolha a alternativa que corresponde ao significado do ponto D a O ponto D é obtido da carga C10 e da vida desejada xD b O ponto D representa dados do catálogo do fabricante c O ponto D está na linha de confiabilidade de 90 d O ponto D é obtido da carga desejada FD e da vida desejada xD e O ponto D é obtido da carga desejada FD e da vida x10 UCAM ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 4 Questão 4 10 ponto Um carregamento combinado significa que em várias aplicações de mancais poderemos ter simultaneamente uma carga radial e outra axial atuando nos mancais Como exemplo um mancal de rolamento de esferas é capaz de resistir ao carregamento radial e carregamento axial de forma independente ou de forma simultânea ou seja combinado Quando temos a aplicação com carregamento combinado precisamos encontrar uma forma de avaliar o impacto deste carregamento combinado na vida do mancal Qual alternativa nos apresenta uma afirmação correta a Com cargas combinadas agindo simultaneamente precisamos determinar uma carga equivalente b Com cargas combinadas agindo de forma independente precisamos determinar uma carga equivalente c Com cargas combinadas agindo simultaneamente não precisamos determinar uma carga equivalente d Com cargas combinadas temos a necessidade de avaliar o formato do anel interno e Com cargas combinadas temos a necessidade de avaliar o formado do anel externo Questão 5 10 ponto Para a nomenclatura básica de um mancal de rolamento é possível destacar quatro partes principais a Anel fixador anel solto base e bolas b Anel interno anel externo separador e elementos rolantes c Anel núcleo pista e elementos rolantes d Anel grande anel pequeno base e bolas e Anel principal anel secundário suporte e elementos rolantes Questão 6 10 ponto As cargas em rolamentos são geralmente variáveis e ocorrem em algum padrão identificável Entendese que carregamento variável significa que temos alteração do nível de carga radial de carga axial ou mesmo da carga combinada equivalente Esta alteração normalmente pode ser estimada ou calculada conforme a aplicação Assim podemos estabelecer uma equação para obtermos uma carga equivalente Feq que corresponda a um determinado carregamento variável Então Onde Feq carga equivalente em N fi fração de rotação sustentada sob a carga Fei afi fator de segurança que pode ser especificado para cada Fei Fei carga parcial em N a 3 para mancais com elementos tipo esfera a 103 para mancais de elementos tipo rolos Quando temos um rolamento sujeito a cargas variáveis devemos então calcular uma carga equivalente conforme equação mencionada Notamos que introduzimos um fator de segurança para cada carga parcial Por que precisamos aplicar este fator de segurança Escolha a alternativa correta a Porque o fator de segurança equilibra a equação deixando o resultado mais completo b Porque o fator de segurança é necessário em todos os projetos de mancais c Porque o fator de segurança é uma forma do projetista deixar o projeto mais eficiente d Porque é normal aplicar o fator de segurança em sistemas e Porque as cargas variáveis podem sofrer alterações não previstas durante o uso do rolamento UCAM ELEMENTOS DE MÁQUINAS II P1 5 Questão 7 10 ponto Considere as afirmações 1 2 e 3 abaixo e selecione a opção que somente contenha as afirmações que são verdadeiras 1 O aumento da vida e de confiabilidade alteram as condições de projeto e é preciso levar isto em consideração na escolha do rolamento dentro das opções disponíveis nos catálogos dos fabricantes e para isso usamos a equação 2 Nos casos em que ocorre carregamento combinado a vida do rolamento é influenciada tornandose necessário determinar uma carga equivalente Fe por 3 Nos casos de carregamento variável atuando no rolamento é necessário determinar uma carga equivalente Feq por a 1 e 2 b 1 e 3 c 2 e 3 d 1 2 e 3 e Nenhuma Questão 8 10 ponto A medida de vida de um mancal é definida como a O número total de rotações de uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha b O número total de horas de uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha c O número total de rotações ou horas de uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha d O número total de tipos de uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha e O número total de mudanças no uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha 1 30 kh Vida 30000 horas η 300 RPM P 1898 N F 12 βD CR 90 Vida Adimensional xD LL10 Razão da vida designada sobre a vida L10 L10 Vida Nominal 1 x 106 xD LL10 60LDnr 60LRnr 6030000300 106 540 Carga radial FD 12 1898 kN 22776 kN Capacidade de carga C10 FD xD x0 θ x0 1 RDYB1a p confiabilidade 90 para valamento de esferas a 5 parâmetros do Weibull b 1483 TABELA 116 x0 002 θ 4459 Assum C10 22776 540 002 4459 0021 0901483 13 C10 18940 KN Então na tabela 112 escolho o rolamento 0230 mm C10 195 KN Vamos checar a confiabilidade R exDFDC103 x0θ x0b R e540 22776 1953 0024459 0021483 09187 2 Vida 50 kh RD 90 f 14 η 480 RPM C 0610 kN para rol 02 os parâmetros do Weibull são os mesmos θ 4459 x0 002 b 1483 p a 3 xD 6050000480 106 1440 FD 140610kN 0854 kN C10 Fd xD x0 θ x0 1RD 1a C10 0854 1440 002 4459 0021 0901483 13 C10 9831 KN da tabela 112 temos φ 17 mm C10 995 KN Vamos checar a confiabilidade R e1440 0854 9953 0024459 0021483 09118 OK 3 d correta Comentário o ponto D é um ponto no contorno da confiabilidade designada calculando a vida de projeto xD LD L10 no cargo de desenho FD 4 a correta com cargas combinadas carregamento radial e de empuxe agindo simultaneamente precisamos calcular a carga equivalente 5 b correta Anel interno Anel externo elementos rolantes e separador 6 c correta As cargas Variáveis podem sofrer atenuação dev não previrsuir durante o uso do rolamento 7 1 2 3 Resposta letra d 8 c correta A medida de vida de um mancal é definida como o numero total de rotação em horas de uso a uma velocidade constante de operação do mancal até que a falha ocorra determinando o critério de falha