Dimensionamento de Acoplamentos Rigidos e Flexiveis - Exercicios de Engenharia Mecanica

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL ENGENHARIA MECÂNICA PROJETO DE SISTEMAS MECÂNICOS 2 ACOPLAMENTOS 1 Um acoplamento rígido conforme ilustrado deve ser verificado quanto ao torque máximo que poderá transmitir quando montado com ajuste forçado O acoplamento tem diâmetro externo Do 80 mm seus diâmetros internos são D1 60 mm e D2 50 mm Os comprimentos L1 e L2 valem 70 mm Os eixos que serão montados no acoplamento são maciços ri 0 com diâmetros nominais 5004 mm e 6006 mm As equações abaixo estimam a pressão p e as tensões ti e te geradas respectivamente nos eixos e no acoplamento resultantes de uma montagem com ajuste forçado sendo a interferência radial i o Considere que os elementos são todos de aço com E 200 GPa Sadm 190 MPa Ssadm 110 MPa e coeficiente de atrito 01 Tmáx 1340 Nm Utilizando von Mises como critério de falha e desprezando concentradores de tensão determine os coeficientes de segurança dos eixos e do acoplamento quando sujeitos ao torque máximo Eixo 50 CS 18 Eixo 60 CS 27 Acoplamento CS 103 2 Considere agora que o acoplamento do exercício 1 será montado sem ajuste forçado mas sim com a aplicação de uma chaveta de aço com Sadm 95 MPa e Ssadm 55 MPa ao longo dos 70 mm disponível em cada eixo Defina as dimensões adequadas de chavetas de aço para cada eixo e estime o máximo torque que poderá ser transmitido pelo acoplamento com base nos dados fornecidos abaixo Esmagamento da chaveta 14x9 Tmáx 598 Nm Eixo 50 CS 15 Eixo 60 CS 26 Chaveta Esmagamento Chaveta Cisalhamento b sSadm d T L 3 t Sadm d T L 2 2 Eixo Torção 3 16 d T K S ts Sadm R2 R2 R R2 R2 R 3 Os acoplamentos flexíveis podem ser compostos por elementos elastoméricos de diferentes graus de dureza ou materiais para atender determinadas capacidades de carga temperatura e requisitos de compatibilidade química além de permitirem certa rigidez torcional O dimensionamento geral do acoplamento pode ser obtido a partir do número de elementos ativos e suas dimensões bem como o raio de aplicação da carga Rc Na figura abaixo está apresentado um acoplamento de mandíbula a carga atuante em um único coxim e também a equação que permite calcular o torque aplicável ao acoplamento 𝑇 𝑁 𝑃 𝐴 𝑅𝑐 Sendo T torque N número de coxins sob compressão P compressão definida como P FA e F força tangencial aplicada ao raio Rc Tipicamente o projeto se limita à compressão de 300 psi em coxins de borracha e plásticos como o Hytrel da DuPont a valores da ordem de 1100 psi A capacidade de carga recomendada para alguns elastômeros é dependente do fator de forma S conforme apresentado pela equação e figura abaixo 𝑆 𝑎 𝑏 2 𝑡 𝑎 𝑏 Sabendo que ab25 mm Rc34 mm e t 15 mm calcule o torque máximo e o torque para trabalho contínuo aplicável a este acoplamento Tmáx 312 Nm Ttrab 1406 Nm