Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev

Transcrição

Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev
Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev-Jun 2009
Prova
Teste 1
Teste2
Teste 3
adic
N.Freq.
24.03.09 28.04.09 2.06.09 11.06.09 11.06.09
1 Barros Adriano Alfredo
9,6
7
4,3
13
10,0
2 Bila Júlia Inocência Gabriel
8,1
9,5
5,2
12,3
9,9
3 Canda Cumildo Moisés
9,8
4,7
11,8
9,5
F
4 Carlos Michon
11,5
9,6
10,3
10,5
5 Carvalho Dário Ussumane A.
11,1
8,4
7,9
13
11,1
6 Cipriano Marlon Frederico
7,9
7
6,7
?
7,2
7 Devesse Estanislau Nascimento P.
9,2
3,5
5,2
6,0
8 João Filipe Joaquim
9,3
4,3
4,5
9 Jonas Joaquim José Alves
8,5
7,5
5,7
7,2
10 Manjanja Xavier Francisco
11,8
5,4
7,3
12,5
10,3
11 Manuel Inácio
10,4
6,7
8,6
12,4
10,5
12 Morais Gerson Lany
9,9
7,1
6,1
12
9,8
13 Muchanga Arcénio de Salvador A.
10,9
8,3
7,3
8,8
14 Nhambi Rogério
9,6
8,3
7,4
13
10,7
15 Noronha Sérgio
12,1
7,1
6,9
10
9,3
16 Pedro Clemente
10
7
4,4
10
8,6
17 Pereira Armando Enoque
12
9,7
7,8
9,8
18 Simango Ivo Ernesto
7,3
8,5
5,2
?
7,0
19 Tembe João Emilio
10,4
8,1
5,7
10,3
9,2
20 Valentim Inocêncio Pascoal
5,4
5,5
3
4,6
21 Zimba Vania Maria Luis
10,2
9
5,3
13
10,6
Notas positivas
14
3
1
11
Notas negativas
7
18
18
10
Nota média
9,8
7,2
6,3
8,8
? interrompei a prova oral por fraca preparação dos estudantes e falta do tempo
N
Nome
Prof. Dr.
Prof. Dr.
Alexandre Kourbatov
Tomas Massingue
Observ.
Admitido
Admitido
Admitido
Admitido
Admitido
?
Excluído
Excluído
Excluído
Admitido
Admitido
Admitido
Excluído
Admitido
?
Excluído
Admitido
?
?
Excluído
Admitido
Universidade Eduardo Mondlane
Complementos da Tecnologia Mecânica 2009
Departamento de Engenharia Mecânica
Prof. Doutor Alexandre Kourbatov
Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica. 24.03.09
Pretende-se produzir 500 fechaduras por mês. A
peça observada é uma bucha da fechadura que
fica entre duas chapas fixas (veja figura a direita).
No furo quadrado da bucha entra uma barra que
gira a bucha. A bucha tem uma saliência que
entra na ranhura do canhão da fechadura e
desloca-o.
Para esta bucha há de fazer o seguinte:
1. Apresentar o desenho completo da bucha
acabada com indicação de dimensões,
precisão, rugosidade, material e exigências
técnicas. As dimensões tomar por medição do
esboço e da escala. (10 p.)
2. Numerar as superfícies da bucha e apresentar a tabela com indicação de
número, nome e quantidade das superfícies, seu destino, suas dimensões cos
desvio fundamental e grau de tolerância, rugosidade e série das dimensões
normais. (20 p.)
3. Descrever a complexidade da bucha. Calcular os coeficientes de: normalização
CN, unificação CU, de superfícies que precisam usinagem Cspu e de precisão CP.
Fazer as conclusões. (15 p.)
4. Escolher o tipo de produção, método de trabalho e o grau de automação e
especialização do equipamento a usar. (3 p.)
5. Argumentar a escolha do material. Escolher o tipo da peça bruta e método da
sua obtenção, argumentar sua escolha. (6 p.)
6. Apresentar o desenho da peça bruta com indicação de dimensões, precisão,
rugosidade, material e exigências técnicas. (3 p.)
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Prof. Doutor
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Resolução do Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica. 2009
1. O desenho da bucha acabada – 10 p.
1. Desvios não indicados: furos – H14, veios – h14, outros - ±IT14/2
2. Arredondar bordos agudos R0,5
3. Raios transitórios de usinagem R0,5 e de fundição R2
4. Material – ferro fundido GG200
2. Parâmetros das superfícies da bucha
observada – 20 p.
N
Nome da superfície
Qtd
Destino
1
Face
2
2
Chanfro externo
2
3
Cilindro externo
2
Define
comprimento,
é
base tecnológica
Facilita entrada no
furo da chapa
Desliza no furo da
chapa, é a base
construtiva
4
Cilindro externo
1
5
Chanfro interno
8
6
Furo quadrado
1
Define
batente,
diâmetro
limite
externo, é base
tecnológica
Facilita entrada da
barra
Passagem
da
barra, transmissão
3
Dimensões
Rugosid.
20h14
40
C=0,5±IT14/2
α=45±AT14/2
φ20b12
L=2±IT14/2
L=16b12
R0,5±IT14/2
φ25h14
40
C=0,5±IT14/2
α=45±AT14/2
10b12
R0,5±IT14/2
40
10
40
20
Série
Normal
10
10
1
10
20
5
10
5
10
1
5
10
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da rotação
Evitar
bordos R0,5±IT14/2
agudos
8
Face da saliência
Define resistência L=5±IT14/2
da Saliência
B=10±IT14/2
9
Superfície perfilada
1
Entra na ranhura B=10b12
do
canhão
e R3±IT14/2
desloca-o
L=36h14
* Está previsto o tratamento simultâneo de todos os bordos agudos
7
Superfície boleada
1*
(6)
2
40
10
40
10
5
5
40
20
10
3. A bucha está constituída de 20 superfícies de forma simples e de precisão
normal* com excepção duma superfície perfilada 9 da saliência que vai precisar a
ferramenta especial.* Para fabricar furo quadrado também será necessário fabricar
uma ferramenta especial, brocha. Todos as superfícies de boleamento podem ser
trabalhadas simultaneamente. * Pela forma a bucha representa o cilindro oco com
uma saliência que dificulta a usinagem do cilindro externo 4.* Duas superfícies 3 e 9
têm baixa rugosidade pois trabalham com atrito. 5 superfícies 1, 4 e 8 são livres e
podem ser não usinadas se a peça bruta vai ter a precisão elevada, pois superfícies
1 e 4 são bases tecnológicas.* Em geral a peça é simples.*
De 14 superfícies, três superfícies (4, 6 e 9) não são normalizadas pela forma,
daí CN =17/20 = 0,85, * é bastante alto o que é bom, mas duas superfícies vão
precisar ferramentas especiais. A superfície 4 pode ser não trabalhada.*
10 superfícies são unificadas (1, 2, 3, 5 e 8), daí Cu=16/20=0,8, * isso permite
diminuir o número das ferramentas. *
5 superfícies podem ser não usinadas (1, 4 e 8), isso vai facilitar a fabricação da
peça, * daí Cspu=15/20 = 0,75. *
O grau de tolerância médio GTm = (12⋅3 + 14⋅17)/20 = 13,7, * é de precisão normal, o
que facilita a fabricação da peça. *
CP = 1 - 1/13,7 ≈ 0,93*
4. A peça é de dimensões pequenos e de complexidade simples. Tendo em conta o
programa mensal de 500 peças, escolha-se da tabela a produção em série grande.*
Para diminuir o tempo de tratamento na produção em série grande escolhemos o
método de trabalho em cadeia. * Alem disso, há de largamente usar o equipamento
automatizado e especializado para aumentar produtividade.*
5. A bucha pode ser feita do ferro fundido cinzento, pois é mais barato, trabalha com
forças e velocidade de atrito pequenas e temperaturas do meio ambiente.** Para
evitar a usinagem do cilindro 4 com saliência no meio há de fazer peça bruta por
fundição de precisão, sem linha de separação no cilindro 4.* Pois a peça é pequena,
a produção é em série grande, para receber a rugosidade das superfícies não
usinadas Rz40* e a superfície 4 única, * escolha-se a fundição em cera perdida. *
6. O desenho da peça bruta. (3 p.)
1. Desvios não indicados: furos – H14, veios –
h14, outros - ±IT14/2
2. Raios de fundição R2
3. Material – ferro fundido GG200
Em total 57 pontos = 20 v. 1 p. ≈ 0,35 v.
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Teste 2. Complementos da Tecnologia Mecânica. 28.04.09
Para chapa a baixo apresentada fazer o seguinte:
1. Escolher as bases tecnológicas e apresentar o esquema de brocagem do furo
φ20H7 sem parte textual. (11 p.)
2. Calcular as sobrespessuras e cotas intermediárias para furo φ20H7 que sofre
brocagem, rectificação de desbastamento e acabamento. (21 p.)
3. Numerar as superfícies da chapa, escolher e apresentar a sequência de
tratamento delas na produção em série pequena. Os resultados apresentar em
forma duma tabela única. (14 p.)
№
sup
Nome da
superfície
Qtd Dimensões,
precisão
Rz
№
trat
Método do
tratamento
GT
Rz
4. Elaborar e apresentar a rota de tratamento da chapa com indicação do № e nome
das fases e equipamento necessário para produção em série pequena. (23 p.)
1. Desvios não indicados: furos – H14, veios – h14, outros - ±IT14/2
2. Raios transitórios e de boleamento – R0,5
3. Material – aço 40Cr4, HRC30-35
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Resolução do Teste 2 de Complementos da Tecnologia Mecânica de 28.04.09
1. A chapa observada tem como base construtivas o plano inferior 2 e dois planos da
banqueta 8. Estas superfícies podem ser usadas como as bases tecnológicas para
trabalhar furo φ20H7.* Estas bases eliminam 6 graus de liberdade que não pode ter
a peça para garantir uma disposição pretendida do furo.* Alem disso, a face curta da
banqueta é a base de medição da dimensão 100±0,03 do furo, o que elimina o
defeito de posicionamento para esta dimensão.* Para eliminar o defeito de aperto há
de apertar a chapa com força perpendicular ao plano 2.*
Para aumentar a estabilidade de instalação da chapa é melhor usar como base
tecnológica principal todo o plano 2. Assim ele elimina 3 graus de liberdade, tendo 3
pontos de apoio com dispositivo.* Os planos da banqueta são bastante curtos. Para
orientação mais segura da chapa pode-se usar um ponto de apoio na face cumprida
da banqueta 8, outro ponto de apoio no plano 7 perto do furo φ20H7 e mais um
ponto de apoio no plano curto da banqueta 8.* Veja o esquema de instalação e de
tratamento a baixo. (5 p. – peça, instalação, ferramenta, dimensões, movimentos)
2. Cálculo das sobrespessuras e cotas intermediárias para furo φ20H7, Ra1,25
N
Método
tratam.
GT
1
Brocagem
2
3
ρ,
εc,
2Zmin
μm
μm
μm
80
*
45
***
-
10
17
3
5
7
0
Rz,
μm
T,
μm
11
40
*
Rect.desb
9
Rect.acab
7
Dcalc
mm
IT
mm
-
19,551
*
20
*
370
*
20
100
*
Dcalc
Darred
2Zreal
Max
Min
Max
Min
Max
Min
0,13
*
19,551
19,421
*
19,53
19,4
*
-
-
19,921
*
0,052
19,921
19,869
*
19,912
19,86
*
0,46
*
0,382
*
20,021
*
0,021
20,021
20,0
20,021
20
*
0,14
*
0194
*
ρc = 2⋅20 = 40 μm – a broca curta tem rigidez elevada;
ρd = 0 μm; ρe = 20 μm – brocagem com dispositivo
condutor; ρ1 =
402 + 0 + 20 2 = 45 μm;
εp = 0 – há coincidência das bases;
εa = 0 – força de
aperto é perpendicular a cota; εd = ITdisposição /3 = 60/3 = 20
μm; dispositivo único para desbastamento e aço de
construção; εc = 20 μm
6
ρ
ρ
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3. Sequência de tratamento das superfícies
№
sup
1
**
2
**
Plano
2
20h14
40
3
**
Furo
1
φ20H7
100±0,03
20*±0,1
5
4
*
5
*
Chanfro
4
40
Furo
1
40
1
Brocagem
14
40
Superf. Boleam.
Plano
22
2
C=1±IT14
α=45o±AT14
φ12,5H14
15±IT14/2
12,5*±0,1
R0,5±IT14
40h14
№
trat
1
2
1
2
1
2
3
1
40
40
Banqueta
2
1
1
2
1
2
3
Limagem
Corte
Fresagem s/acab
Fresagem desbast.
Rectif. desbast.
Rectif. acab.
14
14
14
12
10
8
40
80
40
60
15
5
6*
7
**
8
***
Nome da
superfície
Plano
Qtd
2
Dimensões,
precisão
150h14
40
25js8
30±IT14/2
R0,5±IT14
7,5*±0,1
Rz
5
Método do tratamento
GT
Rz
Corte
Fresagem s/acab
Laminagem quente
Fresagem s/acab
Brocagem
Rectif. desb.
Rectif. acab.
Escareamento
14
14
14
14
11
9
7
14
80
40
150
40
40
10
5
40
4. Rota de tratamento da chapa
10. Corte da chapa em tiras *
Guilhotina. Paquímetro 180x0,1
20. Corte das tiras *
Guilhotina. Paquímetro 180x0,1
30. Fresagem de semiacabamento de dois planos 7 **
Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora.
Paquímetro 120x0,1
40. Fresagem de semiacabamento de dois planos 2 *
Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora.
Paquímetro 120x0,1
7
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50. Fresagem de semiacabamento de dois planos 1 *
Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora.
Paquímetro 180x0,1
60. Fresagem de desbastamento de duas banquetas 8 *
Fresadora vertical. Morsa mecânica. Fresa frontal, T5K10. Bucha adaptadora.
Paquímetro 120x0,05
70. Limagem de bordos agudos **
Bancada de serralheiro. Lima murça, plana média. Escantilhões R0,5 e R0,8
80. Brocagem de dois furos φ12,5 e φ20H7 e abertura de 4 chanfros ****
Furadora vertical. Dispositivo condutor. Brocas helicoidais curtas com cabo
cónico φ12,5 e φ19,4, P6M6. Escareador 90o, P6M5. 3 buchas adaptadoras.
Paquímetro 120x0,02. Escantilhão 45o.
90. Têmpera volumétrica em dois meios *
Forno eléctrico. Banho de óleo
100. Revenimento alto *
Forno eléctrico
110. Rectificação de desbastamento de duas banquetas 8 **
Rectificadora plana. Morsa mecânica. Rebolo abrasivo E60K6. Paquímetro
120x0,02
120. Rectificação de desbastamento do furo φ20H7 **
Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E60K6.
Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0,03
130. Rectificação de acabamento de duas banquetas 8 *
Rectificadora plana. Morsa mecânica. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre fêmea
25js8
140. Rectificação de acabamento do furo φ20H7 *
Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre
macho 20H7. Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0,03
150. Controle de qualidade final **
Bancada de controlador. Paquímetro 180x0,01. Calibre fêmea 25js8. Calibre
macho 20H7. Escantilhões 100±0,03, R0,5, 45o
O número total dos pontos certos – 69. 1 p. = 20/60 ≈ 0,29
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Teste 3. Complementos da Tecnologia Mecânica
2.06.09
Para produzir o casquilho de CuPb30 apresentado a
direita na produção em série pequena realizar o
seguinte:
1. Descrever a fase 30 de torneamento de
semiacabamento dos cilindros externos do casquilho,
duma face a direita, 4 chanfros externos e interno e de
acabamento do cilindro φ25s7 no torno CNC. Indicar o
conteúdo
das
suas
passagens,
dimensões
intermediárias a obter com desvios, ferramentas,
medidores, etc. As dimensões intermediárias tomar segundo as sobrespessuras
recomendadas aproximadas. Usar Svm=0,2 mm/v e nm=500 r.p.m. O esquema de
instalação do casquilho está apresentado na figura a baixo. (12 p.)
2. Apresentar os esquemas de tratamento com trajectórias de deslocamento das
ferramentas para fase 30 descrita na linha anterior. Indicar as dimensões
intermediárias a obter com desvios admissíveis, rugosidade, ferramenta,
elementos de instalação e movimentos.
3. Elaborar uma parte do programa de torneamento do casquilho no torno CNC
DynaMyte, para primeira passagem da fase 30 onde se tratam a face direita, dois
cilindros e dois chanfros direitos externos. Apresentar a descrição dos comandos
a usar.
4. Calcular o defeito de tratamento do diâmetro φ25,4h9 e o defeito de ajustamento
da ferramenta, tendo as seguintes dimensões: φ25,35 - 1 peça; 25,36 – 3 peças;
φ25,37 – 8 peças; φ25,38 – 18 peças; φ25,39 – 9 peças; φ 25,40 – 4 peças e
φ25,41 – 2 peças. Fazer conclusão e dar recomendações. O valor de um nónio
da máquina é 0,01 mm.
5. Determinar a força de aperto Q necessária para cilindragem do diâmetro φ26 de
φ30, o diâmetro da rosca M do parafuso do mandril de três grampos especial
apresentado a baixo e o comprimento da chave L necessários para garantir a
força de aperto desejada. Tomar Pz = 500 N, Py = 250 N e Px = 125 N. (14 p.)
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Resolução do Teste 3 de CTM de 2.06.09
1. Descrição da fase 30 (20 p.)
30. Torneamento de semiacabamento de 2s
cilindros externos, da face direita, de 3 chanfros
externos, de um interno e de acabamento do
cilindro φ25s7
Torno paralelo CNC DynaMyte. *
A. Instalar peça no mandril de 3s grampos especial
pelo furo e face esquerda e tirar.
Mandril de 3s grampos especial. *
1. Tornear face direita até 20-0,52, chanfro externo
direito 1±0,25x450±10,* cilindro φ25s7
até
φ26-0,13,
l = 3-0,25 e R0,5±0,25,* chanfro intermediário
até φ28-0,52,
0,5±0,25x450±10 e cilindro φ28
Rz40 *
Ferro cortante para cilindrar externo de encoste,
P6M5, BxH=12x12.*
Paquímetro 120x0,01. Escantilhões R0,5 e 450.*
2. Abrir chanfro externo esquerdo 0,5±0,25x450±10,
Rz40 *
Ferro cortante para chanfrar externo esquerdo,
= 450, P6M5, BxH=12x12. *
3. Abrir chanfro interno direito 0,7±0,25x450±10,
Rz40 * Ferro cortante para chanfrar interno, =
450, P6M5, BxH=12x12. *
Porta-ferramenta para ferramentas internas. *
4. Tornear cilindro externo φ25s7 até φ25,4-0,052,
l = 3-0,25 e R0,5±0,25, Ra2,5 **
Ferro cortante para cilindrar externo encoste,
P6M5, BxH=12x12.*
tf30
tai=0,3 *
t=2, Svm=0,2, Vr=47,
nm=500, tp, ta *
t=0,5, Svm=0,2, Vr=47,
nm=500, tp, ta *
t=0,7, Svm=0,2, Vr=33,
nm=500, tp, ta *
t=0,3, Svm=0,2, Vr=41,
nm=500, tp, ta *
2. Esquemas de tratamento com trajectórias de deslocamento das ferramentas (16 p.)
0, ±0,25x45°±1°
10
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3. Programa de torneamento no torno CNC DynaMyte para fase 30
000 START MM 01
001 TOOL 1
002 FR X/M= 100
003 FR Z/M= 100
004 SET UP >dczx
005 SPINDLE ON
006 SPD SP = 500
007 CONTROL 4
008 GO fX 18.000
009 Z
2.000
010 GO Z
0.000
011 GO X
24.000
012 GO X
26.000
013 Z
-1.000
014 GO Z
-17.000
015 GO X
27.000
016 GO X
28.000
017 Z
-17.500
018 GO Z
-21.000
019 X>CLR X
020 Z>CLR Z
(8 p.)
Início do programa
Instalação da ferramenta 1 para cilindrar externo
Instalação do avanço radial (0,2⋅500=100)
Instalação do avanço longitudinal
Instalação do zero da peça e da ferramenta
Ligação da rotação da árvore principal
Instalação da frequência de rotação
Ligação do fornecimento do líquido lubrificante
Aproximação rápida da ferramenta 1 *
Penetração da ferramenta
Facejamento
Abertura do chanfro direito 1x450 *
*
*
*
Semiacabamento φ26
Facejamento
*
0
Abertura do chanfro intermediário 0,5x45 *
Semiacabamento φ28
Afastamento da ferramenta para 0f
*
4. Cálculo do defeito de tratamento e de ajustamento da ferramenta (12 p.)
IT = 0,052 mm; dmaxadm = 25,4 mm; dminadm = 25,4 – 0,052 = 25,348 mm; *
dmadm = (25,4+25,348)/2 = 25,374 mm * - dimensão média do campo de tolerância
dm = di/n = (25,35+25,26⋅3+25,37⋅8+25,38⋅18+25,39⋅9+25,4⋅4+25,41⋅2)/45 =
=25,38133 mm – dimensão média aritmética **
(d − d m ) 2
= 0,012579mm. **** – desvio padrão
σ= ∑ i
n
Δ = 6 ⋅ σ = 6 ⋅ 0,012579 = 0,075472mm * - defeito de tratamento.
O defeito de tratamento - 0,075472 mm é maior da tolerância - 0,052 mm. Por isso
há necessidade de diminuir os regimes de tratamento. *
Δaj=dmadm – dm = 25,374 – 25,38133 = 0,00733 mm.*
O defeito de ajustamento – 0,00733 mm é menor do valor de um nónio da máquina 0,01 mm, por isso não há necessidade de corrigir a disposição da ferramenta. *
5. Determinação da força de aperto necessária e parâmetros do dispositivo (11 p.)
No caso de aperto da peça na bucha de 3s grampos a força de aperto necessária
K ⋅ Pz ⋅ R − Px ⋅ f 2 ⋅ R2
Q=
*
3 f1 ⋅ R1 − f1 ⋅ f 2 ⋅ R2
K = 1,5⋅1,1semiacabamento ⋅1corte continuo⋅1,4aperto manual⋅1aperto cómodo⋅1,5há torque= 3,465 ***
R = (30+26)/4 = 14 mm; R1 = 19,6/2 = 9,8 mm; R2 = (26+19,6)/4 = 11,4 mm
Tomamos f1 = f2 = 0,12 – deslizamento da liga de cobre pelo aço, Rz20÷40 *
3,465 ⋅ 500 ⋅ 14 − 125 ⋅ 0,12 ⋅ 11,4
Q=
= 7160 N **
3 ⋅ 0,12 ⋅ 9,8 − 0,12 ⋅ 0,12 ⋅ 11,4
Para cunha N = 3⋅Q⋅tg(α+2ϕ). Daí N = 3⋅7160⋅tg(6+12) = 6979 N *
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Universidade Eduardo Mondlane
Complementos da Tecnologia Mecânica 2009
Departamento de Engenharia Mecânica
Prof. Doutor Alexandre Kourbatov
O diâmetro médio da rosca que garante a força N Æ d = C
N
[σ r ]
;
C = 1,4; [σr] = 100 MPa
6979
Então d = 1,4
= 11,7 mm. Tomamos rosca M12 *
100
O torque que necessário aplicar para parafuso para garantir a força N Æ
M = 0,22⋅d⋅N
Então M = 0,22⋅11,1⋅6979 = 17043 N⋅mm *
O comprimento necessário da chave Æ L ≥ M / Fo. Força do operário Fo = 150 N
Então L ≥ 17043 / 150 = 113,6 mm. Serve chave normal. *
O número dos pontos certos – 67. 1 p. = 20/67 ≈ 0,3
Prof. Doutor
Alexandre Kourbatov
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