ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA DE UM MECANISMO – CURSOR MANIVELA APLICADO A UM MOTOR DE COMBUSTÃO

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Um cilindro pneumático, acionado por um berço pneumático, que cumpre a função de amortecedor durante a baixada do ramo, levanta a cabeça da carreira de volta. O stacker tem um sistema de regulação em altura para um melhor uso de acordo com o artigo que se tem de carregar. A modificação da carreira realiza-se mudando a longitude da biela de empurre.

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ANÁLISE CINEMÁTICA E DINÂMICA

- CONCEITO DO MECANISMO

O mecanismo a ser analisado é o sistema cursor manivela (figura 3) com as características contidas nas tabelas (1) e (2) .

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Figura 3 – Representação esquemática do mecanismo

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Tabela 1 - Dados do mecanismo de estudo

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Tabela 2 – Pressão de combustão X ângulo de manivela.

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Gráfico 1- Pressão x Ângulo Árvore de Manivela

2.2. ANALISE CINEMÁTICA

2.2.1. ÊMBOLO

Analisou-se o movimento do êmbolo quanto ao seu deslocamento, velocidade e aceleração, para uma variação do ângulo (θ) entre a manivela (2) e o eixo horizontal (x) de 0 a 720° (duas voltas completas). Os resultados foram obtidos através das equações a seguir, com o auxilio do software MATLAB, e estão apresentados no gráfico (1).

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Equação 1 - Deslocamento do êmbolo

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Equação 2 - Velocidade do êmbolo

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Equação 3 - Aceleração do êmbolo

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Gráfico 2- Deslocamento, Velocidade e Aceleração no Êmbolo

Em seguida, o movimento do mecanismo foi simulado no software ADAMS para verificação dos resultados, apresentados no gráfico (2).

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Gráfico 3- Deslocamento, Velocidade e Aceleração no Êmbolo utilizando software Adams

2.2.2. BIELA

Analisou-se o movimento da biela quanto ao seu deslocamento, velocidade e aceleração, para uma variação do ângulo (θ) entre a manivela (2) e o eixo horizontal (x) de 0 a 720° (duas voltas completas). Os resultados foram obtidos através das equações a seguir, com o auxilio do software MATLAB, e estão apresentados no gráfico (3).

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Equação 4 – Velocidade angular da Biela

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Equação 5 – Aceleração angular da Biela

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Gráfico 4 - Aceleração Angular, Velocidade Angular da Biela

Em seguida, as velocidades e acelerações do mecanismo foram simuladas no software ADAMS para verificação dos resultados, apresentados no gráfico (4).

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Gráfico 5 - Aceleração Angular, Velocidade Angular da Biela utilizando software Adams

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Equação 6 – Aceleração da Biela

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Equação 7 – Aceleração Radial

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Equação 8 – Aceleração Tangencial [pic 25]

Gráfico 6 - Aceleração Radial e Tangencial do Ponto A

Em seguida, as acelerações do mecanismo foram simuladas no software ADAMS para verificação dos resultados, apresentados no gráfico (6).[pic 26]

Gráfico 7 - Aceleração Radial e Tangencial do Ponto A utilizando software Adams

2.3. ANALISE DINÂMICA

Para a análise dinâmica foram adotados os valores utilizados na tabela (1) e calcularam-se as forças resultantes no sistema representadas na figura (4).

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Figura 4 - Forças Resultantes no Sistema

2.3.1 CÁLCULOS AUXILIARES

Realizaram-se alguns cálculos auxiliares para o desenvolvimento da análise. Foi preciso converter os valores da velocidade angular (de m/s para rad/seg) e calcular valor do ângulo (β), através do teorema dos senos.

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Equação 9 – Teorema dos Senos

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2.3.2. ACELERAÇÃO DO ÊMBOLO

Através da Equação (3) calculou-se a aceleração no êmbolo para o ponto crítico de cálculo (θ = 8°).

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2.3.3. FORÇA DOS GASES

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Equação 10 - Forças dos Gases

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2.3.4. FORÇA INERCIAL DO ÊMBOLO

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Equação 11 - Força Inercial do êmbolo

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2.3.5. FORÇA NA PAREDE DO CILINDRO