Questões de Concurso sobre Dimensionamento de elementos de máquinas: eixos, molas, engrenagens, mancais, correias, freios e embreagens

Qual é o coeficiente de segurança mínimo recomendado para um eixo fabricado em aço carbono com tensão de escoamento de 415 MPa que apresenta tensão máxima de 130 MPa no entalhe?

O esquema mecânico abaixo apresenta um motor elétrico e quatro engrenagens. No eixo e1 do motor, encontra-se montada a primeira engrenagem, com número de dentes z1 = 18. A primeira engrenagem está acoplada a uma segunda engrenagem, montada no eixo e2, com número de dentes z2 = 36. No mesmo eixo e2, também está montada uma terceira engrenagem, com número de dentes z3 = 14. A terceira engrenagem está acoplada a uma quarta engrenagem montada no eixo e3, com número de dentes z4 = 56. Considere que os eixos e1, e2 e e3 são perfeitamente paralelos e não sofrem atritos em seus mancais de montagem. Seja a velocidade angular de rotação de saída do motor sobre o eixo e1 definida como ω1 e as velocidades angulares sobre os eixos e2 e e3 definidas por ω2 e ω3, respectivamente. Também considere o torque de saída do motor sobre o eixo e1 definido como T1 e os torques resultantes nos eixos e2 e e3 definidos, respectivamente, por T2 e T3.

Considere as seguintes equações de acoplamento de duas engrenagens:

a) 𝑖 = $\frac{zs}{ze};$ b) $\frac{\omega e}{\omega s}=i;$ c) $\frac{Te}{Ts}=\frac{1}{i},$

onde 𝑖 é a relação de transmissão, zs é o número de dentes da engrenagem de saída, ze é o número de dentes da engrenagem de entrada, ωs é a velocidade angular na engrenagem de saída, ωe é a velocidade angular da engrenagem de entrada, Ts é o torque sobre o eixo da engrenagem de saída e Te é o torque sobre o eixo da engrenagem de entrada.

Para um dado valor de velocidade angular ω1 e torque T1 gerados pelo motor sobre e1, indique se as afirmativas a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.

( ) A velocidade angular resultante sobre e2 é a metade da velocidade angular sobre e1.

( ) A velocidade angular sobre e3 é 1/2 da velocidade angular sobre o eixo e2.

( ) O torque sobre o eixo e3 é duas vezes maior do torque sobre eixo e2.

( ) A relação de transmissão entre os eixos e3 e e1 é 𝑖 = 4.

( ) Ao diminuir o número de dentes da primeira engrenagem para z1 = 12, a relação de transmissão entre os eixos e1 e e3 é amplificada para 12.

Qual é o torque de aperto gerado para fixar um parafuso de aço A36, coeficiente de atrito 0,2, com diâmetro externo de 20 mm, com uma força aplicada de 10 kN?

Nas juntas rebitadas, a tensão de cisalhamento nos rebites é definida por T_c = $\frac{Q}{A}$ ≤ T_d, onde T_c é a tensão de cisalhamento que o rebite sofre devido à carga de cisalhamento Q, A é a área da secção transversal do rebite e T_d é a tensão admissível do material do rebite ao cisalhamento. A esse respeito, indique se as afirmativas a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.

( ) Se a área A do rebite aumentar e a carga Q permanecer constante, a tensão admissível do material diminui.

( ) Se a área A do rebite diminuir e a carga Q permanecer constante, a tensão admissível do material diminui.

( ) A área do rebite varia proporcionalmente com a carga aplicada para que a tensão devido ao carregamento seja constante.

( ) Numa dada situação, ao ser trocado o rebite por outro rebite com material mais resistente e a carga permanecer constante, a área projetada do rebite pode diminuir.

Sobre a transmissão de velocidade por engrenagens, a relação de transmissão de velocidade é:

Qual é a tensão máxima gerada em um eixo de diâmetro 50 mm quando uma carga de 50 kN é aplicada?

A figura a seguir mostra um desenho esquemático de um diferencial onde é possível visualizar seus componentes principais. Estes componentes estão identificados por algarismos romanos.

Fonte: adaptado de Frost (2015)

Avalie as afirmações e julgue se verdadeiras (V) ou falsas (F).

( ) O pinhão é identificado pelo algarismo romano I.

( ) O semi-eixo é identificado pelo algarismo romano V.

( ) A coroa é identificada pelo algarismo romano II.

( ) A engrenagem planetária é identificada pelo algarismo romano II.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é:

Um calço retangular de uma máquina de conformação mecânica, como uma prensa, foi inicialmente colocado em um dos pés da mesa de apoio do equipamento para o seu nivelamento no plano horizontal. Após algum tempo, essa mesa com a máquina foi empurrada para reposicionamento na sala de operação, sem que tivesse sido removido o calço durante a sua movimentação no plano horizontal. Finalmente, após um ano de operação, o calço foi retirado e jogado em um tanque com água como forma de descarte.

-

Nessa situação hipotética, o calço sofreu

Existem diversos processos de fabricação para obtenção de peças mecânicas. A seguir são apresentadas afirmações sobre os processos:

I- No processo de fundição o metal líquido ou fundido é derramado dentro de um molde, cuja cavidade é conformada de acordo com a peça a ser produzida.

II- O forjamento é o processo de conformação mecânica por prensagem. Nesse processo o metal fica sujeito à ação de força de compressão a baixa velocidade.

III- Brasagem é o processo de unir peças metálicas e aquecer suas superfícies para que ocorra a fusão ou de plasticidade dos materiais das peças.

IV- No processo de usinagem a porção do material removido é denominado cavaco, o qual é retirado pela ação da ferramenta de corte.

Estão corretas as afirmações:

A figura abaixo representa uma viga apoiada nos pontos A e B. Foram aplicadas duas forças de 400 N e 600 N.

Os valores das reações verticais dos mancais A e B são:

Uma serra circular teve seu eixo quebrado e, no almoxarifado, não tinha uma peça de reposição para o conserto da máquina. Para evitar a parada da produção, o chefe do setor solicitou que a manutenção fabricasse o eixo para reposição. Assinale a alternativa que corresponde ao material mais resistente que havia disponível em estoque para se fabricar o eixo da máquina.

No dimensionamento dos elementos de máquinas, as peças a serem calculadas deverão suportar as cargas com segurança. Dos tipos de cargas existentes, é correto afirmar que a carga intermitente

Considere uma engrenagem de raio (r) que gira com velocidade angular (ω). A velocidade tangencial dessa roda é

Sistemas de automação muitas vezes requerem mecanismos de transmissão com alta precisão e, para isso, uma das possíveis soluções é a aplicação das correias sincronizadoras, sobre as quais se pode dizer que

As molas são elementos que sofrem deformação quando estão sobre efeito de carregamento mecânico, e, assim, podem acumular energia. Dentre os diversos tipos de molas,

O tipo de correia a ser utilizada na transmissão de rotação entre polias montadas em eixos não paralelos é

Para suportar eixos rotativos, são usados mancais com rolamentos ou com buchas. Para que o eixo possa girar satisfatoriamente na bucha, é preciso que algumas condições sejam satisfeitas. Acerca disso, considere as condições abaixo especificadas:

1. Precisão de ajuste: A folga entre eixo e bucha deve ser a menor possível, mas suficiente para que a rotação se processe livremente e o óleo destinado à lubrificação possa infiltrar-se entre as superfícies em contato do eixo e da bucha.

2. Reduzido coeficiente de atrito: Para que o atrito seja reduzido ao mínimo possível, as buchas devem ser feitas de material que apresente o menor coeficiente de atrito possível quando em contato com o eixo. Em geral, o material das buchas é bronze, latão ou ligas especiais antifricção. Um fator muito importante para reduzir o atrito entre eixo e bucha é o grau de acabamento das suas superfícies.

3. Resistência mecânica: A fim de que o eixo possa se apoiar numa superfície bastante ampla, na bucha, é preciso que esta última tenha comprimento suficiente. O comprimento da bucha varia entre 1,5 e 2 vezes a dimensão do diâmetro do eixo.

4. Lubrificação: Os tipos de lubrificação empregados nas buchas são dois: o de circulação forçada e o de circulação de anel. O tipo de lubrificação forçada é o utilizado nos motores de explosão, motores Diesel e outros tipos de motores congêneres. O tipo de lubrificação de anel é o comumente usado nos mancais das máquinas elétricas. Em geral, o anel que faz circular o óleo é de ferro, porém no caso das máquinas elétricas prefere-se anel de material antimagnético.

Assinale a alternativa correta.