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Modelagem de Sistemas Mecânicos

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Na sequência a Figura 5 ilustra um sistema de medição de torque rotativo utilizado para avaliação de um motor Já a Figura 6 ilustra um sensor de torque onde é possível identificar os extensômetros aplicados nas regiões fragilizadas do mesmo Figura 5 Exemplo de um sistema de medição de torque rotativo Extensômetros MOTOR IN TEST CONDITION TORQUE SENSOR TM31 COUPLING MODULAR MOUNTING BRACKET TUNV STAINLESS STEEL BASE PLATE WELDED FRAME ASSEMBLY TORQUE SENSOR COUPLING SPEED SENSOR COOLER SYSTEM LOAD SYSTEM Métodos Numéricos para Engenharia Simulação de elementos finitos utilizando o software Ansys Objetivo Projetar um sensor de torque com extensômetros que apresente uma deformação relativa ε de cerca de 1 099 ε 11 nos pontos onde serão instalados os elementos sensores extensômetros Figura 1 Também deverá ser avaliada outras variáveis da simulação A deformação também chamada de strain é dada por Δl ε l Onde Δl é a dilatação do material e l é o comprimento absoluto ambos na mesma unidade m Figura 1 Extensômetro tipo lâmina Extensômetro Também chamado de strain gauge é um transdutor que converte uma dilatação resultante da aplicação de uma força em variação da resistência elétrica sendo amplamente utilizado como elemento sensor para medição de força Uma das aplicações mais usuais é em balanças através do emprego de células de carga Weatstone na configuração típica são utilizados 4 extensômetros conectados em uma ponte de eletricidade sendo que 2 deles estão sujeitos à forças de tração aumento da resistência dos seus fios e os outros sujeitos à forças de compressão diminuição da resistência elétrica Além disso é conveniente que na região na qual serão fixados os extensômetros apresente uma deformação aproximadamente uniforme geralmente de 5 a 10 mm Para fins de ilustração a seguir são exibidas algumas estruturas células de carga Percebese que na região onde os extensômetros é mais fragilizada de forma a se obter uma maior deformação enquanto que o restante da estrutura apresenta maior robustez tendo deformação praticamente nula Atividade É solicitado que seja feito o projeto e avaliação de um sistema de medição de torque através de extensômetros composto por uma base fixa de aço um sensor e um eixo de aço ao qual será aplicado um torque para troca do material de acordo com as especificações abaixo e apresente uma deformação ε de 1 na região de fixação dos extensômetros quando aplicado um determinado torque máximo Especificações as especificações de torque máximo a ser aplicado e o material do sensor serão individuais de acordo com o GUI de cada alunoa CGU 118757910 Torque Nm Material Par alumínio Ímpar aço Zero aço Aspectos a serem avaliados na simulação Efeito do tamanho dos elementos reduza o tamanho dos elementos utilizados na simulação e verifique o resultado Comente sobre os resultados obtidos na inicialização até a redução do tamanho dos elementos Efeito da temperatura Aviale causa diversos efeitos na metálica principalmente a sua dilatação Avalie o efeito da deformação e na temperaturas de 10 C e 150 C Comente os resultados e seus possíveis efeitos na medição do torque Entrega deverá ser entregue um relatório em formato pdf indicando as especificações do projeto o desenho das peças dimensões e indicação dos pontos para fixação dos extensômetros Também deverá conter as imagens da simulação comprovando a deformação solicitada quando aplicado torque máximo e a avaliação correspendentes ao tamanho dos elementos e o efeito da temperatura Célula de carga tipo S Figura 2 Célula de carga tipo S Célula de carga tipo single point Figura 3 Células de carga tipo single point Medição de torque A aplicação de um momento em um eixo fixo tende a provocar a sua torção conforme ilustra a Figura 4 Dessa forma conhecendose as propriedades do material e a torção sofrida é possível mensurar o momento aplicado