Projeto de sistema mecânico para variação de caudal em bombas de óleo de cilindrada fixa

• Autor(a) principal: Santos, Vanessa da Silva
• 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/10773/29386
• topic: Bomba de óleo de caudal variável; Cilindrada variável; Cilindrada fixa; Automóvel; Motor de combustão interna; Simulações estruturais e cinemáticas

Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento, projeto e integração de um sistema mecânico para variação de caudal em bombas de óleo de cilindrada fixa para utilização preferencial em veículos automóveis ligeiros. Para este desenvolvimento tomou-se como referencial de funcionamento e geométrico uma bomba de óleo de cilindrada fixa disponível comercialmente utilizada em veículos ligeiros, à qual foi integrado um sistema de variação contínua de velocidade. Esta integração permite variar a velocidade do módulo de bombagem, constituído por duas engrenagens e um corpo de geometria fixa, de forma independente da velocidade de rotação/acionamento do motor. A variação de velocidade do módulo de bombagem possibilita um ajuste do caudal de óleo debitado pela bomba às condições de funcionamento do motor, evitando-se o desperdício de caudal para as rotações mais elevadas do motor, característica comum das bombas de óleo de cilindrada fixa convencionais, aumentando-se assim a eficiência da bomba. Inicialmente, realizou-se o enquadramento deste tema a nível tecnológico, ambiental e económico. Descreveu-se os tipos de bombas existentes e seus princípios de funcionamento, vantagens e desvantagens das bombas volumétricas. Realizou-se um estudo de mercado, que permitiu comparar as soluções existentes de bombas de óleo no setor automóvel e procedeu-se a uma pesquisa de patentes com o objetivo de conhecer os mais recentes desenvolvimentos aplicados a estas bombas. Enunciaram-se os conceitos básicos dos sistemas mecânicos de variação contínua de velocidade, enumerando as vantagens e desvantagens de cada um. Procedeu-se à definição das principais especificações técnicas requeridas para a bomba de óleo a desenvolver e à geração de três conceitos de variação contínua de velocidade aplicados à bomba de óleo, realizando-se a sua comparação quantitativa e posterior seleção. Foram estruturalmente dimensionados/verificados analiticamente os componentes mais críticos do sistema de variação de velocidade de modo a avaliar a exequibilidade técnica do sistema tendo em conta as suas compactas dimensões e possível industrialização. Esquematizou-se e dimensionou-se o sistema de controlo do módulo de variação de velocidade com base na pressão de funcionamento do motor. Finalmente realizou-se a modelação geométrica de todos os componentes da bomba por forma a garantir dimensões e arquitetura compatíveis com as bombas comercias. Complementarmente realizaram-se simulações estruturais, com o método dos elementos finitos, dos subconjuntos mais críticos sendo avaliadas em termos dos limites de resistência mecânica dos materiais à fadiga e das pressões limite de contacto desenvolvidos entre os diferentes componentes. Foi realizada a simulação cinemática do conjunto a _m de confirmar o modo de funcionamento combinado do sistema de controlo com o sistema de variação de velocidade. Concluiu-se este trabalho com a execução dos desenhos de conjunto e lista de componentes. O conceito de bomba de óleo desenvolvida responde do ponto de vista de arquitetura, funcional, estrutural e dimensional à hipótese de aplicação num motor de combustão automóvel, respondendo assim ao principal objetivo do presente trabalho.