Projeto, fabricação, construção e testes de um tribômetro FZG reduzido com carregamento variável
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32968 |
Resumo: | A ampla utilização de engrenagens no setor produtivo industrial proporcionam soluções de engenharia para problemas de transmissão de potência e conduzem pesquisas científicas na engenharia mecânica para a melhoria da eficiência reduzindo perdas em função do desgaste e do atrito. Uma das formas de reduzir o atrito e o desgaste é aprimorando a lubrificação das engrenagens. Esse trabalho objetiva construir e testar um tribômetro capaz de reproduzir o contato entre engrenagens cilíndricas de dentes retos visando promover o desgaste nos pares de engrenagens testados. O projeto conceitual se baseou no tribômetro desenvolvido no instituto FZG da Universidade Técnica de Munique que é padronizado pelas normas DIN ISO 14635-1:2000, ASTM D 5182-97 e DIN 51354-1. O tribômetro consiste na transmissão de potência entre duas caixas de engrenagens interligadas por dois eixos paralelos no formato back-to-back de recirculação de potência. O projeto conta com: (a) um sistema de carregamento com massas-padrão que visa acelerar o desgaste nos dentes das engrenagens aplicando torque ao sistema por meio de um sistema de pinça e disco de freio; (b) uma base rígida de perfis de alumínio estrutural que apresenta rigidez e flexibilidade para ampliação do tribômetro no futuro; (c) um limitador de torque mecânico com pré-carga de torque com o intuito de assegurar o engrenamento das engrenagens; e (d) um sistema elétrico controlado por um inversor de frequência programável. Os componentes projetados foram fabricados na UFRN ou adquiridos no mercado e, posteriormente, montados na UFRN. Após a montagem, o tribômetro passou por um ensaio inicial o qual visou: (i) constatar o induzimento ao desgaste nos dentes das engrenagens com auxílio de imagens ampliadas; e (ii) mapear as condições e variáveis de trabalho da máquina. Os parâmetros rotação e carregamento foram variados em um planejamento fatorial 3². A variável de resposta “corrente elétrica” foi analisada com método das superfícies de respostas. |
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Silva, Lenine Marques de CastroSilva, Carlos Henrique daSousa, Fábio José PinheiroAlves, Salete Martins2021-08-03T17:28:17Z2021-08-03T17:28:17Z2021-04-05SILVA, Lenine Marques de Castro. Projeto, fabricação, construção e testes de um tribômetro FZG reduzido com carregamento variável. 2021. 135f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32968A ampla utilização de engrenagens no setor produtivo industrial proporcionam soluções de engenharia para problemas de transmissão de potência e conduzem pesquisas científicas na engenharia mecânica para a melhoria da eficiência reduzindo perdas em função do desgaste e do atrito. Uma das formas de reduzir o atrito e o desgaste é aprimorando a lubrificação das engrenagens. Esse trabalho objetiva construir e testar um tribômetro capaz de reproduzir o contato entre engrenagens cilíndricas de dentes retos visando promover o desgaste nos pares de engrenagens testados. O projeto conceitual se baseou no tribômetro desenvolvido no instituto FZG da Universidade Técnica de Munique que é padronizado pelas normas DIN ISO 14635-1:2000, ASTM D 5182-97 e DIN 51354-1. O tribômetro consiste na transmissão de potência entre duas caixas de engrenagens interligadas por dois eixos paralelos no formato back-to-back de recirculação de potência. O projeto conta com: (a) um sistema de carregamento com massas-padrão que visa acelerar o desgaste nos dentes das engrenagens aplicando torque ao sistema por meio de um sistema de pinça e disco de freio; (b) uma base rígida de perfis de alumínio estrutural que apresenta rigidez e flexibilidade para ampliação do tribômetro no futuro; (c) um limitador de torque mecânico com pré-carga de torque com o intuito de assegurar o engrenamento das engrenagens; e (d) um sistema elétrico controlado por um inversor de frequência programável. Os componentes projetados foram fabricados na UFRN ou adquiridos no mercado e, posteriormente, montados na UFRN. Após a montagem, o tribômetro passou por um ensaio inicial o qual visou: (i) constatar o induzimento ao desgaste nos dentes das engrenagens com auxílio de imagens ampliadas; e (ii) mapear as condições e variáveis de trabalho da máquina. Os parâmetros rotação e carregamento foram variados em um planejamento fatorial 3². A variável de resposta “corrente elétrica” foi analisada com método das superfícies de respostas.The widespread use of gears in the industrial productive sector provides engineering solutions for power transmission problems and leads to scientific researches in mechanical engineering to improve the efficiency of gearboxes by reducing the wear and the friction. The improvement of the lubrication is a way to reduce friction and wear on the engaged gear pair. Thus, this work aims to build and test a tribometer capable of reproducing the contact between cylindrical spur gears in order to promote wear on their previously selected teeth. The conceptual design was based on the tribometer developed in the FZG Institute from the Technical University of Munich which is standardized by DIN ISO 14635-1: 2000, ASTM D 5182-97 and DIN 51354-1. The tribometer consists of a power transmission between two gearboxes interconnected by two parallel axes in a back-to-back power recirculation format. The project has: (a) a loading system with standard weights that aims to accelerate the wear on the gear teeth by applying torque to the system by means of a caliper-disk brake system; (b) a rigid base of structural aluminum profiles that has rigidity and flexibility for expanding the tribometer in the future; (c) a mechanical torque limiter with torque preload in order to ensure gear engagement; and (d) an electrical system controlled by a programmable frequency inverter. The projected components were manufactured at UFRN or purchased on the market and, subsequently, were assembled at UFRN. After assembly, the tribometer underwent a initial test which aimed to: (i) verify the induction to wear on the teeth of the gears with the aid of enlarged images; and (ii) map the machine's working conditions and variables. The rotation and loading parameters were varied following a factorial planning 3². The response variable “electric current” was analysed with the aid of the response surface method.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAUFRNBrasilProjetos mecânicosFabricação mecânicaMontagem de sistemas mecânicosTribologia de engrenagensTeste FZGProjeto, fabricação, construção e testes de um tribômetro FZG reduzido com carregamento variávelDesign, manufacture, construction and tests of a reduced FZG tribometer with variable loadinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALProjetofabricacaoconstrucao_Silva_2021.pdfapplication/pdf29859847https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/32968/1/Projetofabricacaoconstrucao_Silva_2021.pdf3acb6259bb49a331d76935131e35a70aMD51123456789/329682021-08-03 14:29:03.19oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/32968Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2021-08-03T17:29:03Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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