Projeto e fabricação de dispositivo para ensaios de contato entre sólidos com geometria hertziana

Abstract

Elementos de máquinas utilizados na indústria estão constantemente submetidos a mecanismos de desgaste na interface de contato entre peças. A fim de prolongar a vida útil destes elementos, ou prever o momento de sua falha, muitas pesquisas no campo da mecânica do contato vêm sendo realizadas, comumente utilizando simulações numéricas, por se tratar de um problema complexo e não-linear. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é o projeto de um dispositivo para ensaio de desgaste a ser utilizado em máquinas de tração-torção utilizando o método de elementos finitos como ferramenta de análise. Neste documento são apresentados: estudo de produtos disponíveis no mercado, conceitos propostos, as etapas de dimensionamento, a modelagem, análise do campo de tensões, análise de rigidez e da vida a fadiga do dispositivo. O carregamento aplicado nas simulações foi uma carga compressiva máxima de 10 kN e um torque máximo de 70,5 Nm. A partir dos resultados foram levantadas curvas de Fator de Segurança (FS) versus Carregamento compressivo e os dados do campo de tensões no corpo do dispositivo, que foram aplicados à análise de fadiga utilizando o método Smith-Watson-Topper. Foi estabelecida a carga nominal de 8 kN e um fator de segurança de 2,5 para o dispositivo fabricado em aço AISI 1045. Por fim são apresentados os desenhos técnicos de fabricação, o orçamento obtido para confecção e os resultados de um ensaio de verificação do dispositivo.