Estudo de Caso – Realizar o dimensionamento de um eixo redutor para o acionamento de um gerador de alta rotação.
Sabendo que o funcionamento de um redutor é projetado para mudar a intensidade de movimento do acionador, sendo que a fonte de energia gerada por um motor ou turbina é recebida pelo eixo de entrada. Então o redutor, diminui a velocidade liberando uma movimentação mais lenta pelo eixo de saída, e assim aumentando o torque. A figura apresenta o esquema de uma turbina de alta rotação, que aciona um gerador através de um redutor com engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais (ECDH).
Uma turbina de alta rotação aciona um gerador através de uma caixa redutora com engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais (ECDH), e este gerador opera com uma rotação de 480 rpm e sua potência é de 300 kW. E que para a seleção do material do eixo será utilizado o critério de Tresca, ou seja, será considerado que o material deste eixo, seja um elemento estrutural (dúctil) e que irá falhar se a tensão cisalhante máxima ultrapassar a máxima tensão cisalhante obtida em um ensaio de tração uniaxial realizado no mesmo material. Sendo que o material selecionado para o eixo é um aço de alta resistência ASTM-A242, onde seu limite de escoamento obtido através de um ensaio de tração tem o valor de 345 MPa. Considere que este eixo é sujeito a torção pura, e será desprezada qualquer perda no sistema de transmissão.
Com base nas informações acima, faça o que se pede:
(2,5 pontos) a) Descreva a aplicação no uso de eixos.
(2,5 pontos) b) Quais as principais características de um eixo para a sua seleção em um projeto?
(2,5 pontos) c) Quais são os tipos de esforços que são solicitados em um eixo?
(2,5 pontos) d) Apresente o memorial de cálculo que o engenheiro projetista deve seguir para determinar qual deverá ser o diâmetro mínimo do eixo de acionamento do gerador na unidade em mm.
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