Fome e Abundância: Um Paradoxo Brasileiro?

17 a 22 de outubro de 2016

Trabalho 5683

ISSN 2237-9045
Instituição Universidade Federal de Viçosa
Nível Graduação
Modalidade Pesquisa
Área de conhecimento Ciências Exatas e Tecnológicas
Área temática Automação, projetos de máquinas, equipamentos, processos e produtos
Setor Departamento de Engenharia de Produção e Mecânica
Bolsa PROBIC/FAPEMIG
Conclusão de bolsa Sim
Apoio financeiro FAPEMIG
Primeiro autor Arnaldo Alexandre Hygino de Medeiros
Orientador GEICE PAULA VILLIBOR
Outros membros JOSEPH KALIL KHOURY JUNIOR
Título Análise por meio do método de elementos finitos das tensões-deformações nas engrenagens da caixa de transmissão de um veículo tipo baja
Resumo O veículo fora de estrada tipo baja, é monoposto e robusto e deve estar atrelado às regras de segurança definidas pelo regulamento Baja SAE Brasil. Os obstáculos da competição Baja SAE exigem muito do sistema de transmissão do veículo, que trabalha ampliando o torque fornecido pelo motor para a necessidade do veículo. As engrenagens que fazem parte da transmissão são componentes cruciais e seu dimensionamento deve ser feito de forma correta para evitar falhas prematuras. Essa fato aconteceu no projeto da coroa do segundo estágio da redução do veículo UFVbaja 2014, o que levou a sua falha bem antes do esperado, com cerca de 9 horas de uso. Assim, para esse projeto, foram calculados os esforços que agem nessa engrenagem do segundo estágio de redução, e através do seu desenho 3D foram realizadas simulações estáticas e de fadiga utilizando o método por elementos finitos, por meio do programa computacional Ansys Workbench®, a fim de identificar a causa da falha. De acordo com sua simulação estática a tensão de von Mises foi 509,06 MPa e sua deformação foi de 0,2256 mm, o que levou a um coeficiente de segurança contra escoamento de primeiro ciclo de 1,02. Na simulação de fadiga ela obteve 100000 ciclos (10 horas) contabilizados até a falha, o que levou a um coeficiente de segurança que resguarda contra fadiga de 0,83. Assim, pelos coeficientes de seguranças obtidos, concluiu-se que sua falha foi ocasionada por fadiga após 10 horas de vida, número bem próximo à vida de 9 horas que ela obteve na realidade. Identificada a causa da falha da engrenagem de 2014, foi realizado um novo dimensionamento para uma nova engrenagem, a qual passou a ter uma largura de face, espessura de borda e do raiado maiores. Essa nova engrenagem foi desenhada no programa computacional SolidWorks® e foram realizadas as mesmas simulações da engrenagem antiga a fim de saber o quão resistente ela ficou com essas modificações de projeto. De acordo com a simulação estática, a engrenagem nova sofreu uma deformação de 0,083mm, 68% menor que a sofrida pela de 2014, e está sujeita a uma tensão alternada de von Mises de 394MPa, 26% menor que a de 2014, levando a um coeficiente de segurança contra escoamento de primeiro ciclo de 1,31. Na simulação de fadiga, a engrenagem nova obteve 300000 ciclos (30 horas) contabilizados até a falha, levando a um coeficiente de segurança que resguarda contra fadiga de 1,07. Assim foi possível concluir que a nova engrenagem terá sua falha também resguardada por fadiga, porém após 300000 ciclos, o que leva a 30 horas de vida, que é exatamente o tempo para o qual ela foi projetada. Desse modo, foi possível afirmar que as modificações de projeto, como aumento da espessura de borda, largura de face e do raiado foram essenciais para o ganho de resistência da nova engrenagem em relação a de 2014, o que deu a ela uma vida maior nas simulações que estão de acordo com a requerida no projeto da equipe UFVbaja.
Palavras-chave Falhas por fadiga, Simulação computacional, veículos fora de estrada
Forma de apresentação..... Painel
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