Capítulo 3- Cames 3.1- Introdução Definição - ppt carregar
PublicouVictor Lucas Alterado mais de 3 anos atrás
* Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto.
2 Capítulo 3- Cames Características * Simples => Projeto fácil;
* Mecanismo compacto; * Permite obter praticamente qualquer movimento para o seguidor; * Consequências do projeto inadequado => Dificuldade de fabricação e deficiência de funcionamento.
3 Utilização Acionamentos em geral; Máquinas operatrizes diversas; Eixo comando de válvulas de motores de combustão interna. Linhas de projeto Partindo do movimento desejado para o seguidor => Projeto do perfil da came => Síntese; Partindo da forma da came => Determinação de deslocamento, velocidade e aceleração do seguidor.
4 Classificação das cames e seguidores
6 Classificação dos seguidores
7 Classificação das cames
8 Observação: A came deve ser sempre vinculada ao seguidor para garantir o seguimento do perfil; Vínculos mais comuns => Gravidade, mola ou vínculo mecânico.
10 Geometria da came radial (ou de disco)
11 Ângulo de pressão: - É o ângulo entre a direção do movimento do seguidor e a normal à curva primitiva; - Variável durante o giro da came; - Sua existência implica numa componente de força transversal ao seguidor; - Âng. de pressão grande => Possibilidade de emperramento p/ seg. de translação;
12 Diagrama de deslocamento
13 Construção Método gráfico – Cames com baixa velocidade de rotação. Método analítico – Cames com altas velocidades de rotação. Ambos os métodos se baseiam na inversão do mecanismo. Afim de se obter a mesma referência o seguidor gira em relação a came, no sentido contrário a came em relação ao referencial inercial.
14 Construção Parte da posição de menor afastamento do seguidor; Divisão do diagrama de deslocamento e da circ. principal da came em partes iguais; Identificação de cada ponto e transferência do deslocamento para a came; Ajuste da curva primitiva => Procedimentos específicos para cada tipo de came.
16 Projeto Gráfico de Cames => Utilidade conceitual e computacional
18 Etapas do projeto gráfico
20 Pontos relevantes Maiores ângulos de contato ocorrem nos pontos de inflexão da came. Came compacta Deve-se tomar cuidado com raios de base pequenos Baixo ângulos de pressão significa menor taxa de desgaste
21 Came de disco com seguidor de rolete deslocado
Observações sobre o seu uso - Concepção ou limitação de projeto; - Aumento do ângulo de pressão => Curso de maior esforço; - Consequência => Redução do âng. de pressão => Curso de menor esforço.
22 Came de disco com seguidor de face plana
23 Circulo base muito pequeno
25 Comparação entre o tamanho da came de um seguidor de face plana e um seguidor de rolete
26 Etapas do projeto gráfico
27 Came de disco com seguidor oscilante de rolete
28 Etapas do projeto gráfico
29 Came de disco com seguidor oscilante de face plana
30 Came de retorno comandado
31 Came Cilíndrico Exemplo de uso => Molinete de pesca; Mecanismos de enrolamento; Seguidor é guiado por uma ranhura na came.
32 Came invertido Seguidor aciona a came por meio de uma ranhura; Exemplo de uso => Máquina de costura.
33 Came para seguidor de roletes – Método Analítico
Passo 03: Determinar os ângulos
37 Came para seguidor de roletes – Método Analítico
38 Came para seguidor de roletes – Método Analítico
40 Came para seguidor planos – Método Analítico
41 Came para seguidor planos – Método Analítico
42 3.3 - Tipos de Movimento do Seguidor
43 Cames de Alta Velocidade
44 Conceito de aceleração segunda => Jerk
45 Síntese do movimento: Pontos mortos Velocidade constante
46 Síntese do movimento: 1- Define-se as posições conhecidas e movimentos conhecidos. 2- Completa-se os gráfico para uma volta completa da came com perfis de deslocamento.
47 Análise do movimento uniforme
48 Análise do movimento uniforme
50 Análise do movimento parabólico
51 Análise do movimento parabólico
52 Análise do movimento harmônico simples
53 Análise do movimento harmônico simples
54 Nenhuma propriedade do movimento tende ao infinito.
55 Análise do movimento cicloidal
56 Maneiras de evitar o Jerk infinito
58 Características do movimento polinomial
59 Características do movimento polinomial
60 Curvas possuem derivadas contínuas => Aceleração varia continuamente => (Jerk = Valor finito);
61 3.5 - Fabricação de Cames Pode depender de como o projeto foi efetuado (Gráfico X Analítico) Fabricação baseada no projeto gráfico Usa o desenho gerado como gabarito para a fabricação; A qualidade final depende da precisão do desenho => Geralmente a precisão limita o uso; Restrito a aplicações onde a velocidade é baixa;
62 Implementações: - Corte do contorno da came (riscado) em chapa de aço; - Fresadora copiadora => Ferramenta guiada por um elemento que segue o desenho; Requer acabamento manual => Viável para pequena produção. Fabricação baseada no projeto analítico Cálculo do deslocamento do seguidor para pequenos incrementos de rotação da came; Obtenção do perfil por meio de uma fresadora de coordenadas: - Ferramenta faz o papel do seguidor; - Ferramenta executa os mov. como o seguidor o faria.
63 Para seguidor de rolete => Eixo da ferramenta perpendicular ao plano da came
64 Para seguidor de face plana => Eixo da ferramenta paralelo ao plano da came
65 Quanto menor for o incremento da rotação => Melhor o acabamento superficial
66 Exercício M- Massa da válvula e do tucho K- Rigidez da mola de retorno
C- Amortecimento viscoso do óleo KC– Rigidez do contato came seguidor FN– Força normal entre a válvula e o tucho x(t)- Deslocamento da válvula y(t)- Deslocamento imposto pela came
67 Exercício M- Massa da válvula e do tucho K- Rigidez da mola de retorno
68 𝑴 𝒙 +𝑪 𝒙 + 𝑲+ 𝑲 𝑪 𝒙−𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 )= 𝑲 𝑪 𝒚
Exercício 2º Lei de Newton 𝑀 𝑥 = 𝐹 𝐶 −𝐹 𝑀 − 𝐹 𝐴𝑉 − 𝐹 𝐴 𝑴 𝒙 = 𝑲 𝑪 𝒚 𝒕 −𝒙 𝒕 + 𝑭 𝒑𝒓é 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 −𝑲𝒙 𝒕 − 𝑭 𝒑𝒓é 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 −𝑪 𝒙 𝒕 +𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 𝒕 ) 𝑴 𝒙 +𝑪 𝒙 + 𝑲+ 𝑲 𝑪 𝒙−𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 )= 𝑲 𝑪 𝒚
69 Exercício Equação Diferencial Ordinária - Equação do Movimento
𝑴 𝒙 +𝑪 𝒙 +𝑲𝒙=𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 )+ 𝑲 𝑪 (𝒚−𝒙) Considerações sobre a força normal entre a válvula e o tucho: A válvula é curta e o momento gerado pela força na direção tangencial da válvula é negligenciável. A força normal de contato entre a válvula e o tucho possui a mesma direção da tangente a superfície da came. O valor de 𝑭 𝑪 não pode ser negativo, caso isto aconteça a válvula flutua. 𝑭 𝑪 𝑭 𝑵 = 𝑭 𝑪 𝒕𝒂𝒏(𝜶)
70 Equação do Movimento Alterada para Válvula que Flutua
Exercício Equação do Movimento Alterada para Válvula que Flutua 𝑴 𝒙 +𝑪 𝒙 +𝑲𝒙=𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 )+ 𝑲 𝑪 𝒚−𝒙 ∀ 𝑲 𝒄 𝒚−𝒙 + 𝑭 𝒑𝒓𝒆𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 >𝟎 𝑴 𝒙 +𝑪 𝒙 +𝑲𝒙=𝝁 𝑭 𝑵 𝒔𝒈𝒏( 𝒙 ) ∀ 𝑲 𝒄 𝒚−𝒙 + 𝑭 𝒑𝒓𝒆𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂 ≤𝟎 Considerações sobre a rigidez de contato: Modelo 01 – Rigidez constante Calcula-se a rigidez para a pré-carga e um raio médio da came e não se altera mais. Modelo 02 – Rigidez variável com a variação do raio de curvatura 'da came Calcula-se a rigidez para a pré-carga e um raio médio da came, esta será alterada para cada valor de 𝒓 𝑪 . Modelo 03 – Rigidez variável Calcula-se a rigidez para cada valor do raio de curvatura da came e valores de 𝑭 𝑪 .
71 Exercício Seguidor de Rolete
72 Exercício Seguidor de Rolete 𝑫−𝑫𝒊â𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 𝒅𝒐 𝒄𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐
𝑬 −𝑴ó𝒅𝒖𝒍𝒐 𝒅𝒆 𝒆𝒍𝒂𝒔𝒕𝒊𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝝂 −𝑪𝒐𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑷𝒐𝒊𝒔𝒔𝒐𝒏 𝑳−𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒐𝒔 𝒄𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐𝒔 𝒑= 𝑭 𝑳 −𝑪𝒂𝒓𝒓𝒆𝒈𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒔𝒐𝒃𝒓𝒆 𝒐𝒔 𝒄𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐𝒔 𝑺𝒖𝒃−𝒊𝒏𝒅𝒊𝒄𝒆 𝒊−𝒊−é𝒔𝒊𝒎𝒐 𝒄𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐 𝑪 𝑬 = 𝟏− 𝝂 𝟏 𝟐 𝑬 𝟏 + 𝟏− 𝝂 𝟐 𝟐 𝑬 𝟐 𝑲 𝑫 = 𝑫 𝟏 𝑫 𝟐 𝑫 𝟏 + 𝑫 𝟐 𝑲 𝑪 = 𝒅𝑭 𝒅𝒛 𝑲 𝑪 = 𝑪 𝑬 𝟑𝝅𝑳 𝟑𝒍𝒐𝒈 𝟓 𝑫 𝟏 𝟒 𝑪 𝑬 𝑲 𝑫 𝒑 +𝟑𝒍𝒐𝒈 𝟓 𝑫 𝟐 𝟒 𝑪 𝑬 𝑲 𝑫 𝒑 −𝟏 −𝟏
73 Exercício Seguidor Plano 𝑫−𝑫𝒊â𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 𝒅𝒂 𝒄𝒖𝒓𝒗𝒂𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒅𝒂 𝒄𝒂𝒎𝒆 (𝟐𝝆)
𝑬 −𝑴ó𝒅𝒖𝒍𝒐 𝒅𝒆 𝒆𝒍𝒂𝒔𝒕𝒊𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝝂 −𝑪𝒐𝒆𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑷𝒐𝒊𝒔𝒔𝒐𝒏 𝑳−𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒅𝒐𝒔 𝒄𝒊𝒍𝒊𝒏𝒅𝒓𝒐𝒔 𝒑= 𝑭 𝑳 −𝑪𝒂𝒓𝒓𝒆𝒈𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒔𝒐𝒃𝒓𝒆 𝒐 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒊𝒅𝒐𝒓 𝑲 𝑪 = 𝒅𝑭 𝒅𝒛 = 𝑪 𝑬 𝟑𝝅𝑳 𝟔𝒍𝒐𝒈 𝟓𝑫 𝟒 𝑪 𝑬 𝑲 𝑫 𝒑 +𝟏 −𝟏 𝑪 𝑬 = 𝟏− 𝝂 𝟏 𝟐 𝑬 𝟏 + 𝟏− 𝝂 𝟐 𝟐 𝑬 𝟐 𝑲 𝑫 =𝑫
75 3.6 - Projeto Analítico de Cames
77 Determinação do perfil da came e do comprimento de contato
78 Determinação do perfil da came e do comprimento de contato
79 Triângulo superior Triângulo inferior
80 Mas: Pela observação das equações anteriores, tem –se: Na prática: - Diagrama de deslocamento desejado é definido; - O contorno da came (dado por x e y para cada ângulo θ) é obtido pela solução simultânea de R e l: