Elementos de Máquinas - Introdução

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A construção de máquinas se aperfeiçoa continuamente de acordo com as novas exigências que impõem as condições de exploração e produção e das novas possibilidades que se abrem com o desenvolvimento da ciência, com o disponibilização de novos materiais, assim como os novos procedimentos de aplicar a este materiais formas convenientes e propriedades requeridas.

Os requisitos principais do bom funcionamento e produção das máquinas modernas que devem determinar sua construção são: o maior rendimento possível das máquinas de serviço e da maior potencia e economia dos motores; simplicidade de operação durante o qual se aliviam esforços físicos e mentais dos operadores; alta confiabilidade de serviço, isto é funcionamento longo e continuo sem falhas das máquinas; fabricação das máquinas projetadas em quantidade que necessite a economia nacional, investindo o mínimo trabalho, materiais e outros recursos.

O rendimento das máquinas operatrizes e a potencia dos motores aumentam, mais eficazmente se elevar sua velocidade e a automatização dos processo de trabalho. Automatização que libera o homem dos esforços intensos do trabalho, consistindo em cumprir operações auxiliares (trocas e ajustes de parâmetros, colocação e extração das peças, separação das peças, etc., o aumento das velocidades dos processos tecnológicos e, juntamente com estes, os parâmetros com a pressão (vapor, gás e líquidos) e temperatura, são as tendências mas características do desenvolvimento da técnica moderna na construção de máquinas.

Sobre os avanços nesta direção pode se julgar pelos seguintes dados que se referem a diversos ramos de atividades da construção de máquinas.

Estas são as seguintes cifras caracterizando o aumento da velocidade dos automóveis durante os anos de 1895 até 1955:

Parâmetro

1895-1900

1900-1915

1915-1930

1930-1945

1945-1955

Velocidade Max.

[km/h]

105,9

210,9

372,4

594,8

634,5

Veloc. Regime

[km/h]

15 - 20

30 - 40

55 - 75

90 - 110

130 - 150

Velocidade de usinagem do aço em máquinas ferramentas:

Parâmetro

Até 1850

1864

1900

1927

1950

Material ferramenta corte

Aço

Carbono

Aço Cr-tungstenio

Aço

Rápido

Metal

Duro

Metal

Duro

Veloc. corte

[m/min.]

5

7 - 8

30

70 - 80

≥ 400

Nos anos de 1925 a 1950 segui-se um aumento da velocidade de laminação de tiras de aço. Este aumento se caracteriza pelas velocidades aproximadas conforme segue:

Parâmetro

1925 - 1930

1940

1945

1950

Veloc. laminação

[m/seg.]

0,3 – 0,5

5

20

30

Um crescimento análogo de velocidade se observou também em outras máquinas, para outros processos. Assim por exemplo, a velocidade média das máquinas para a produção de papelão ondulado aumentou de 3 [m/min.] em 1895 para 165 [m/min.] em 1962. A velocidade das máquinas de costura que eram de 800 rpm em 1915, alcançou 3.500 rpm em 1947, etc.

Estes índices dão uma ideia da forma em que foram aumentando as velocidades de distintas máquinas e com aumentaram nos anos seguintes.

Precisamente estas tendências determinaram as seguintes importantes particularidades de desenvolvimento das construções das máquinas de diversas aplicações.

- A mudança dos mecanismos de movimento alternativos pro movimentos uniforme de rotação. No inicio da construção de máquinas, a ampla aplicação de mecanismos com movimento alternativo era normal. Isto se explica porque o homem procurava reproduzir através de mecanismos, movimentos análogos aos de suas mãos. O movimento alternativo está inevitavelmente vinculado com perda de tempo nos cursos em vazio e com as cargas dinâmicas que limitam as velocidades dos processos. Por conseguinte, é natural a tendência de substituir, em todas as maquinas modernas, o movimento alternativo, periódico pela sua característica, pelo movimento de rotação ininterrupto. Exemplos de alteração dos movimentos alternativos são as rápidas e potentes turbinas a vapor e a gás, que com grandes velocidades e potencias substituíram os motores de embolo; bomba centrifuga, de engrenagens e de palhetas, assim como os turbo compressores que substituíram as bombas e compressores de embolo; as perfuradoras rotativas que substituíram as de percussão; as máquinas de imprimir rotativas em substituição as impressoras planas, etc.

Os