Integridade estrutural de compósitos laminados em fibra de carbono sujeitos a diferentes taxas de desgaste e absorção de água : protótipo de máquina de testes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ganhão, Joaquim Filipe Carvalho
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/8604
Resumo: Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
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Estando estes componentes em material compósito laminado expostos à atmosfera, poderá estar em causa a sua integridade estrutural pois sabe-se que irão absorver água por difusão e se vão desgastar de forma diferente de carretos de outros materiais. Tudo isto poderá levar ao aumento do seu atrito na transmissão, sendo que é necessária a criação de meios para a avaliação desta temática. No presente trabalho faz-se o projecto e construção de um protótipo para medição de atrito em transmissões de bicicleta. Inclui-se uma breve pesquisa bibliográfica sobre correntes de rolos industriais e de ciclismo, o seu funcionamento e mecanismos de atrito. Além disto fez-se também uma breve pesquisa sobre os efeitos da absorção de água na fibra de carbono. Para o dimensionamento do sistema de medição procuraram-se resultados de trabalhos similares de forma a aferir as grandezas a medir e a sensibilidade necessária. O protótipo deve medir a potência conduzida à transmissão para esta rodar em vazio a uma velocidade constante que foi fixada neste caso em 60 rpm, sendo que quanto mais baixa a potencia medida menor o atrito da transmissão. O sensor usado é uma roseta colada a +45 e -45 graus no veio que fornece movimento ao sistema. O sinal é retirado do veio em rotação através de um sistema de anéis deslizantes em bronze onde se usaram escovas de grafite e de filamentos de cobre. Após a construção do protótipo fez-se a calibração estática dos sistemas de medição com bons resultados de sensibilidade e repetibilidade. Estes resultados empíricos também foram comparados com os resultados teóricos não tendo havido discrepâncias relevantes, provando a qualidade das medições de binário obtidas pelos extensómetros. No entanto, devido ao ruído introduzido no sinal pelas escovas em movimento, não foi possível obter resultados de qualidade nos ensaios dinâmicos para a potência e atrito na transmissão em rotação com o presente protótipo. No final apresentam-se sugestões para melhoria em trabalhos futuros.Ever since the beginning of high competition in cycling, that every erffort has been made to improve the results of the athletes. Much of this work is in the development of bicycles and their components. The company Morphis Composites is in the development stage of carbon fiber rear derailleur sprockets. These components made of laminated composite material are exposed to the atmosphere, thus their structural integrity may be affected because it is known that they will absorb water by diffusion and will wear differently from sprockets made of other materials, such as metals. All this can lead to the increase of its friction in the transmission, and it is necessary to create means for the evaluation of this situation. In the present work, the design and construction of a prototype for measuring friction in bicycle transmissions is done. A brief literature review on industrial roller and cycling chains, their operation and friction mechanisms is included. In addition, a brief research was also made on the effects of water absorption on carbon fiber. For the sizing of the measurement system, results of similar work were sought in order to understand the quantities to be measured and the required sensitivity. The prototype shall measure the power delivered to the transmission to idle at a constant speed which has been set at 60 rpm in this case, the lower the measured power the lower the transmission friction. The sensor used is a rosette glued to +45 and -45 degrees in a section of the main shaft before the main sprocket. The signal is drawn from the rotating shaft through a bronze slip ring system where graphite brushes and copper filaments were used. Upon prototype building the static calibration of the measurement systems was made with good results of sensitivity and repeatability. These empirical results were also compared with what would theoretically be expected and there were no relevant discrepancies, proving the quality of the torque measurements obtained by the extensometers. However, due to the noise introduced into the signal by the moving brushes, it was not possible to obtain quality results in the dynamic tests for power and friction in the rotational transmission with the present prototype. At the end, suggestions are presented for improvement in future work.Instituto Superior de Engenharia de LisboaAnes, Vítor Manuel RodriguesLeite, Afonso Manuel da Costa de SousaRCIPLGanhão, Joaquim Filipe Carvalho2018-06-11T10:45:03Z2018-01-192018-01-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/8604TID:201930145porGANHÃO, Joaquim Filipe Carvalho - Integridade estrutural de compósitos laminados em fibra de carbono sujeitos a diferentes taxas de desgaste e absorção de água : protótipo de máquina de testes. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2018. Dissertação de mestrado.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-03T09:56:15Zoai:repositorio.ipl.pt:10400.21/8604Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:17:20.340311Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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