Multi Green Tire Stand (MGTS) Horizontal para Bikes Projecto I

Ano lectivo 2014/2015

3 ano da Licenciatura em Engenharia Mecnica

Trabalho realizado por:

Nelson Marcelo Costa Pereira n1120607

Tiago Maciel Kleinfeld Figueir n1111452

2

ndice Introduo ........................................................................................................... 3

Lista de fornecedores.......................................................................................... 4

Prato.................................................................................................................... 5

Brao .................................................................................................................. 8

Estrutura central e sistema rotativo .................................................................. 10

Anexos ................................................................................................................ 1

LISTA DE PEAS ......................................................................................... 1

Desenhos ...................................................................................................... 15

3

Introduo

No mbito da UC de Projecto I foi-nos proposto que desenvolvssemos uma

mquina, a instalar numa fbrica de pneus, designada Multi Green Tire Stand (MGTS)

Horizontal, que sirva de buffer para prensas de vulcanizao de pneus de bicicleta,

permitindo um breve armazenamento de pneus, que ficam disposio de uma garra que

alimenta a prensa. Este dispositivo deve permitir que o operador mantenha mais prensas

em funcionamento em simultneo, ao diminuir para um tero o tempo de deslocao entre

prensas e aumentando apenas ligeiramente o tempo de carregamento.

Para a execuo deste projeto foram-nos apresentadas as seguintes especificaes:

- Os pneus devem estar a 1 metro de altura, por motivos de compatibilidade com

a prensa;

- A mquina deve ter capacidade para 3 pneus, mas deve ser facilmente adaptvel

para suportar 4 pneus;

- A mquina deve ter como base um carrinho que integre um mecanismo que

permita um posicionamento fcil e uma fixao segura;

- Deve ser previsto um sistema de rotao pneumtico que permita que esteja

sempre um pneu disposio da prensa;

- A mquina deve ser suficientemente robusta para resistir a uma utilizao pouco

delicada;

4

Lista de fornecedores

Na Tabela 1 esto os fornecedores que adoptmos na seleco de componentes.

Optmos por fornecedores que tivessem informao acessvel. No caso dos elementos de

ligao mecnica, por exemplo, optmos pela KTR em detrimento da Rolisa, que tinha

sugerida pelo docente, porque esta no disponibiliza ficheiros CAD para todos os

produtos.

Tabela 1- Lista de fornecedores

Material Fornecedor

Rolamentos SKF e INA

Elementos mecnicos KTR

Elementos pneumticos Festo e SMC

Veios Chagas

Fotoclulas e sensores SICK

5

Prato

O prato (014P1001-001 (Figura 2)) tem a funo de suportar os pneus, que

repousam nos apoios (014P1001-104). Por intermdio de uma base (014P1001-103), os

apoios podem deslizar nas calhas (014P1001-108/ 014P1001-109). A posio radial, em

relao ao centro do prato, comum aos quatro apoios e definida pela posio angular do

disco superior (014P1001-001), uma vez que, com a sua rotao, as bases dos apoios so

empurradas pelas hastes (014P1001-106). Para posicionar os apoios de forma a acomodar

determinado tipo de pneus, deve ser fixado disco superior na posio angular

correspondente. Para isso o locking bolt (014P1001-113) deve ser encaixado no furo

correspondente da tira (014P1001-107). Desta descrio se pode compreender que cada

tira pode servir produo de um qualquer conjunto de tamanhos de pneus que se queira

definir. No caso da tira que projectmos foram seleccionados os tamanhos constantes da

Tabela 2, sendo que o tamanho pode ser selecionado a partir de uma escala presente na

calha (Figura 1).

Tabela 2 Tamanhos de pneus escolhidos

Pneu Dimetro exterior (mm)

R12 393

R26 762

R29 746

R24 607

Nota: No prato colocou-se sempre 2 mm

de folga para haver facilidade na

colocao dos pneus no prato.

6

Figura 1 Posies do apoio

Figura 2 - Prato (014P1001-001)

Entendemos ser conveniente testar as calhas flexo (Figura 3 e Figura 4).

Com uma flecha mxima de 0,8mm face aplicao de uma carga de 100N na ponta da

calha, consideramos estarem reunidas as condies para esta operar sem

constrangimentos, j que mesmo a carga de 100N nunca se verificaria na operao

normal da mquina, se no por uma utilizao displicente por parte do operador.

7

Figura 3 Simulao calha

Figura 4 Simulao calha

8

Brao

O brao (014P1002-002 (Figura 5)) constitudo por 2 peas principais

(014P1002-002a e 014P1002-002b) ligadas por uma mola (014P1002-109). Esta ligao

faz com que a posio vertical da pea 014P1002-002a dependa das foras aplicadas no

prato, possibilitando a leitura indirecta das cargas aplicadas no prato por meio de um

sensor de distncias (014P1002-111, disponvel na SICK). A informao recolhida por

este sensor pode permitir a coordenao do sistema de rotao, bem como a sua

paragem no caso de ser lide uma carga superior a um valor previamente determinado.

Brao (014P1002-002)

Figura 5 - Brao (014P1002-002)

Aps desenhar a pea 014P1002-102 com as dimenses necessrias

montagem, testmo-la rigidez e resistncia (Figura 6 e Figura 7). Perante uma carga

de 500N numa das extremidades a flecha mxima foi de 0,06mm e tenso mxima

9

verificada (tenso equivalente de Von Mises) foi de 55 MPa, o que corresponde a uma

margem de segurana de 5,7. Entendemos assim que a pea est adequadamente

dimensionada.

Figura 6 Simulao brao (rigidez)

Figura 7 Simulao brao (resistncia)

10

Estrutura central e sistema rotativo

O disco central (014P1003-104) liga os braos ao veio principal (014P1003-

102), tendo furos roscados para que estes lhe possam ser aparafusados. Pela disposio

dos furos, o disco pode suportar 3 ou 4 braos, conforme as necessidades e como se

pode constatar no desenho. Ao disco central soldado o tubo de ao que vai alojar o

veio (014P1003-135). O anel auto-centrante Clampex 203 (014P1003-106, disponvel

na KTR) permite a fixao do veio principal ao disco por intermdio do tubo.

Como pode ver-se na Figura 8, ao veio principal acoplado um casquilho de

bronze (014P1003-108) e o disco de rotao (014P1003-103) por meio de uma chaveta

e de um anel elstico. Abaixo do casquilho de bronze instalado um disco, tambm de

bronze (014P1003-109), para permitir um fcil deslizamento da superfcie inferior do

tubo 014P1003-107.

Figura 8 - Casquilho de bronze solidrio com o veio principal e o disco de

rotao.

Foi simulado o comportamento do veio principal face a uma carga de axial de

compresso de 2000N e um esforo de corte de 500N segundo uma direco

perpendicular ao eixo. Verificou-se uma flecha mxima de 0,037mm e um

encurtamento de 0,005mm (Figura 9 e Figura 10).

11

Figura 9 Veio principal (Rigidez)

Figura 10 Veio principal (Resistncia)

Quando o cilindro motor (014P1003-132) avana, o rolamento do conjunto

014P1003-003c2 empurra o disco de rotao para uma rotao de 30 e

consequentemente faz rodar o veio principal. Enquanto o cilindro motor avana, o

cilindro de travagem recua e afasta o rolamento do conjunto 014P1003-003d2 para

permitir a rotao. Quanto este cilindro avana, o rolamento referido pressionado

contra o disco de rotao por aco da mola 014P1003-129, imobilizando-o. Por a

rotao ser de 30, para que um brao saia da posio de trabalho para uma posio de

12

repouso so necessrias quatro repeties da sequncia anterior para uma montagem

com 3 braos (120), ou trs repeties para uma montagem com 4 braos (90).

A ligao do veio principal ao carrinho (014P1003-003a) conseguida por

meio das chumaceiras PCJT50 e PME45 da INA, que impedem o movimento axial do

veio, mantm a sua posio vertical e permitem a sua livre rotao.

O carrinho tem rodas e pode ser empurrado livremente com recurso ao tubo

(014P1003-116). Quando colocado em posio a definir com recurso a desenho no

cho, os cilindros do sistema de fixao (014P1003-004) avanam e inserem o espigo

em furos a realizar no cho, o que permitir a fixao da posio do carrinho at ao

eventual recuo dos espiges. Os cilindros selecionados so de duplo efeito, pelo que o

actuador no recolhido automaticamente. No encontrmos um cilindro de simples

efeito com o curso necessrio e no considermos adequado recorrer a um mecanismo

tipo alavanca. O cilindro seleccionado pode ser adquirido com uma opo de bloqueio

em posio final que pode compensar o facto de o cilindro no ser de simples efeito.

Figura 11 - Montagem Total

13

Concluso

Consideramos que foram cumpridos os objectivos propostos pelo docente para

o funcionamento da mquina. Tivemos a oportunidade de explorar o Solidworks,

revisitar conceitos de Desenho Tcnico, conhecer vrios fabricantes de referncia e

explorar os seus catlogos. Fomos confrontados com a grande multidisciplinaridade do

projecto de mquinas, tendo sido possvel identificar, ao longo do desenvolvimento

deste projecto, alguns princpios da cinemtica e da mecnica dos materiais que

estudmos no 2 ano.

Um aspecto a melhorar em futuros trabalhos a documentao das opes

medida que estas so tomadas. Entendemos que teria sido benfico, por exemplo, fazer

o desenho de definio de cada pea logo aps a sua concepo, bem como registar de

imediato informaes relevantes como o material, o processo de fabrico ou os

componentes normalizados que lhe estejam associados.

1

Anexos

LISTA DE PEAS

Multi Green Tire Stand (MGTS) Horizontal

1

LISTA DE PEAS

Pea 014P1001-100

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas))

Fabrico Contorno e furo central a laser, restantes furos so

maquinados.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-101

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas))

Fabrico Contorno e furos grandes a laser. Furos pequenos maquinados

e roscas maquinadas.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-102

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Maquinagem em torno.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-103

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Contorno da chapa feita em laser, sendo depois os furos

maquinados.

Quantidade 4 x n de pratos

Pea 014P1001-104

Material Alumnio de fundio.

Fabrico Produzido em fundio, sendo depois retificada a face

inferior, de contacto com a base, e feitos os furos roscados por

maquinagem.

Quantidade 4 x n de pratos

Pea 014P1001-105

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Chapa cortada a laser sendo depois quinada.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-106

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Contorno a laser e furos maquinados.

Quantidade 4 x n de pratos

2

Pea 014P1001-107

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Contorno a laser, furos maquinados.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-108

Material Aluminio

Quantidade 4 x n de pratos

Fabrico Comprado, furos maquinados.

Nota Pea comprada na igus (Guias DryLin WS-16-60

ungebohrt) com 400mm de comprimento, sendo depois os

quatro furos maquinados numa oficina.

Pea 014P1001-109

Nota Pea comprada na igus DryLin WJ200UM-01-16-AL).

Quantidade 16 x n de pratos

Pea 014P1001-110

Nota Buchas flangeadas deslizantes secas compostas comprada na

SKF com a referncia PCMF 202311.5 B.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1001-111

Nota Parafuso comprado na Ganter Griff referncia GN 732-M8-

10-14

Quantidade 8 x n de pratos

Pea 014P1001-112

Nota Buchas flangeadas deslizantes secas compostas comprada na

SKF com a referncia PCMF 101207 B.

Quantidade 16 x n de pratos

Pea 014P1001-113

Nota Fixador comprado na HPC com a referncia n DIV16-6.

Quantidade 1 x n de pratos

3

Pea 014P1002-100

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Nota Tubo comprado na Chagas com dimetro de 60,3mm, 4mm de

espessura e um cumprimento de 200mm.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-101

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-102

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Perfil comprado na Chagas com 90x90mm e 6mm de

espessura e um cumprimento de 590mm, furos maquinados.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-103

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Veio com 25mm de dimetro, sendo cortado e feito o rasgo

para o anel elstico num torno.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-104

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Veio de 15mm de dimetro cortado com 120mm de

comprimento.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-105

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-106

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Torno

Quantidade 1 x n de pratos

4

Pea 014P1002-107

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Torno

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-108

Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a

referncia PCM 252820 M.

Quantidade 2 x n de pratos

Pea 014P1002-109

Material Ao

Quantidade 1 x n de pratos

Caractersticas da

mola

G=80Gpa d=6mm N=6 D=58mm

L0=100+30/(11.07/9.8)=126.5, sendo que 30Kg o peso do

prato+veio

=

80 103 6

8 6 (586 )

3 = 11,07

Sendo assim a molda desce cerca 1mm por cada 1kg o que d

vem para poder acionar um sensor para saber se esta algum

pneu colocado.

Fabrico encomendada a mola com as caractersticas acima

indicadas, visto no termos encontrado nenhuma mola com

dimetro e k desejado.

Pea 014P1002-110

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser, furos maquinados.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1002-111

Nota Comprado na SICK com a referencia OD1-B035C15Q14

Quantidade 1 x n de pratos

5

6

Pea 014P1003-100

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Chapa de laminada a quente de 14mm de espessura cortada a

laser, quinada e furada por maquinagem.

Quantidade 1 x n de pratos

Pea 014P1003-101

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura cortada a

laser, sendo depois quinada e os furos maquinados

Quantidade 1

Pea 014P1003-102

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Varo de serralharia com dimetro 50mm obtido na Chagas,

torneado e maquinado para realizao de escatel.

Quantidade 1

Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura, cortada a

laser, sendo depois os furos maquinados

Quantidade 1

Pea 014P1003-103

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura, cortada a

laser, sendo depois os furos maquinados

Quantidade 1

Pea 014P1003-104

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Chapa laminada a quente de 20mm de espessura, cortada a

laser, sendo depois os furos maquinados.

Quantidade 1

Pea 014P1003-105

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos pequenos

maquinados.

Quantidade 1

7

Pea 014P1003-106

Material Ao Inox

Nota Pea obtida na KTR com a referncia CLAMPEX203 60x80.

Quantidade 1

Pea 014P1003-107

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Tubo Estrutural Laminado a Quente Redondo com interior

rectificado

Quantidade 1

Pea 014P1003-108

Material Bronze

Fabrico Casquilho de bronze 91x49 obtido na Francisco Soares, Lda.

Pea torneada, sendo depois os furos e o escatel maquinados.

Quantidade 1

Pea 014P1003-109

Material Bronze

Fabrico Casquilho de bronze 121x59 obtido na Francisco Soares, Lda,

torneado.

Quantidade 1

Pea 014P1003-110

Nota Chumaceira PCJT50 obtida na INA.

Quantidade 1

Pea 014P1003-111

Nota Chumaceira PME45 obtida na INA.

Quantidade 1

Pea 014P1003-112

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados

Quantidade 2

Pea 014P1003-113

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados

Quantidade 2

8

Pea 014P1003-114

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados

Quantidade 1

Pea 014P1003-115

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea fabricada a laser.

Quantidade 2

Pea 014P1003-116

Material Ao Estrutural (S355J2 (Chagas))

Fabrico Tubo laminado a quente redondo obtido na chagas, dobrado

Quantidade 1

Pea 014P1003-117

Nota Rodas obtidas na TENTE com a referncia 4680IEP125P63.

Quantidade 4

Pea 014P1003-118

Material Ao

Caractersticas da

mola

G=80Gpa d=4mm N=40 D=22mm L0=220

=

80 103 4

8 40 (224 )

3 = 6

Fmola=6*(300-220)=480N, mas a fora que aplica o

rolamento menor, chegando apenas a cerca de 60 % da fora

aplicada pela mola dando assim 288N=30Kgf.

Nota Esta mola mandada fabricar visto no termos encontrado

molas com as caratersticas pretendidas.

Quantidade 1

Pea 014P1003-119

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea torneada

Quantidade 2

9

Pea 014P1003-120

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Pea Torneada

Quantidade 2

Pea 014P1003-121

Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a

referncia PCMF 141612 B.

Quantidade 2

Pea 014P1003-122

Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a

referncia PCM 141612 E.

Quantidade 2

Pea 014P1003-123

Nota Acessrio obtido na festo com a referncia 9262 SGS

M12x1,25.

Quantidade 1

Pea 014P1003-124

Nota Rolamento obtido na INA referencia Natr 12 PP

Quantidade 2

Pea 014P1003-125

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser

Quantidade 1

Pea 014P1003-126

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Cortada a laser, quinada e furada

Quantidade 1

Pea 014P1003-127

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 33891.

Quantidade 1

10

Pea 014P1003-128

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 33890.

Quantidade 1

Pea 014P1003-129

Material Ao

Nota Comprada na hpc com a referencia ET4318

Fmola=10.82*(150-113)=400N, mas a fora que aplica o

rolamento menor, chegando apenas a cerca de 50 % da fora

aplicada pela mola (distancia da mola ao veio e metade do

rolamento ao veio) dando assim 200N. o que ser suficiente

para travar o sistema.

Quantidade 1

Pea 014P1003-130

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 174390

Quantidade 1

Pea 014P1003-131

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 174391

Quantidade 1

Pea 014P1003-132

Nota Cilindro obtido na Festo com a referncia 1461995.

Quantidade 1

Pea 014P1003-133

Nota Cilindro obtido na Festo com a referncia 536267.

Quantidade 1

Pea 014P1003-134

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 6144 SG

M10x1,25.

Quantidade 1

Pea 014P1004-100

Nota Cilindo obtido na Festo com a referncia 536277.

Quantidade 2

11

Pea 014P1004-101

Nota Acessrio obtido na festo com a referncia 537241.

Quantidade 4

Pea 014P1004-102

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser e maquinagem

Quantidade 2

Pea 014P1004-103

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser e maquinagem

Quantidade 2

Pea 014P1004-104

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Laser

Quantidade 4

Pea 014P1004-105

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Torno

Quantidade 2

Pea 014P1004-106

Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).

Fabrico Torno

Quantidade 2

Pea 014P1004-107

Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 6141 FK

M12x1,25.

Quantidade 2

Pea 014P1004-108

Nota Casquilho obtido na SKF com a referncia 202310.

Quantidade 2

12

Pea 014P1004-109

Nota Casquilho obtido na SKF com a referncia 202315.

Quantidade 2

Pea 014P1003-135

Material Ao (S355J2 (tubo obtido na Chagas)).

Fabrico Torno

Quantidade 1

13

COMPONENTES NORMALIZADOS

Referncia (s) Quantidade Localizao

Parafuso ISO 7380 M6x30 32/prato 014P1001-109 / 014P1001-103

Parafuso ISO 7380 M8x25 8/prato 014P1001-103 / 014P1001-104

Parafuso ISO 7380 M10x25 +

anilha ISO 7094 M10

1/prato 014P1001-105 / 014P1001-101 /

014P1001-102

Parafuso ISO 7380 M10x25 +

anilha ISO 7094 M10

2/prato 014P1001-107 / 014P1001-100

Parafuso ISO 7380 M10x30 +

anilha ISO 7093 M10

4/prato 014P1003-101

Anel elstico DIN 471- 20 1/prato 014P1001-102

Anel elstico DIN 471- 25 1 014P1003-102

Chaveta ISO 2491 14x6 1 014P1003-102 / 014P1003-103 /

014P1003-108

Parafuso ISO 4018 M12x65 1 014P1003-003c1

Porca ISO 4032 M12 2 014P1003-003c2

Anilha ISO 7089 12 7 2x 014P1003-003c2, 2x 014P1003-

003d2, 3x 014P1003-003c1

Parafuso ISO 4018 M12x35 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2

Porca ISO 4035 M12 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2

Parafuso ISO 4018 M16x30 4/prato 014P1002-002a

Parafuso ISO 7380 M10x25 3 014P1003-108

Anl elstico DIN 471 14 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2

14

Anl elstico DIN 471 50 1 014P1003-102

Parafuso ISO 4018 M10x20 16 Rodas

Parafuso ISO 4018 M12x25 12 8x 014P1004-004, 4x Chumaceira PME,

Parafuso ISO 4018 M16x30 2 Chumaceira PCJT

Parafuso ISO 7045 M6x12 8 014P1004-102

Parafuso ISO 7045 M6x30 8 014P1004-101

Parafuso ISO 7380 M6x16 8 4x 014P1003-128, 4x 014P1003-127

Parafuso ISO 7075 - M3x8 4/prato 014P1002-110

Parafuso ISO 7075 - M3x20 2/prato 014P1002-110

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Desenhos

IntroduoLista de fornecedoresPratoBraoEstrutura central e sistema rotativoAnexosLISTA DE PEASDesenhos