Discussão

Após a realização dos testes práticos foi verificado que as conexões do cilindro menor não eram as ideais para o sistema, para isso foi sugerido como melhoria: a troca destes conectores por conexões mais curtas. É possível visualizar na Figura 35 esta falha, pois quando necessita elevar o guindaste ao máximo, as mangueiras acabam comprimindo o fluido.

Figura 35: Fotografia do detalhe das conexões.

Fonte: Autor

Após a troca destes conectores será possível aproveitar a utilidade deste equipamento com o seu máximo desempenho. Para finalizar este trabalho foi também sugerido analisar e especificar a estabilidade lateral do veículo conforme Figura 36 para que não ocorra acidentes durante o manuseio de carga e descarga.

A estabilidade lateral podemos encontrar através de uma Equação 13 conhecida dos engenheiros, ou seja, nada mais é do que fazer o balanço das massas multiplicado pela distância:

Pc x B/2 = Pm x L (13) Onde:

Pc = Peso bruto da camioneta (2500 kg) B = Distância entre rodas da camioneta (1,8m) Pm = Peso da massa que desejamos elevar

L = distância da lança do guindaste (lança aberta em metros).

Então, com esta equação foi possível montar a Tabela 8 de forma simples e prática que pode ser consultada verificando as distâncias x peso permitido.

Tabela 8 – Tabela do peso máximo x distancia para manter a estabilidade. Dados Pc = Peso da camioneta (Kg) B = Distância entre rodas(m) L= Distância da lança do guindaste (m) Pm = Peso máximo permitido (Kg) 2500 1,8 0,8 2812,50 2500 1,8 0,9 2500,00 2500 1,8 1 2250,00 2500 1,8 1,1 2045,45 2500 1,8 1,2 1875,00 2500 1,8 1,3 1730,77 2500 1,8 1,4 1607,14 2500 1,8 1,5 1500,00 2500 1,8 1,6 1406,25 2500 1,8 1,7 1323,53 2500 1,8 1,8 1250,00 Fonte: Autor

Com estes dados podemos afirmar que a estabilidade lateral estará mantida, porque com a lança aberta por completa, a camioneta suporta uma carga de 1250 kg e o peso máximo que será içado é 750kg.

Figura 36: Imagem do utilitário para analisar a estabilidade lateral.

CONCLUSÕES

Através do desenvolvimento desse trabalho foi possível aplicar o conhecimento adquirido no curso de engenharia mecânica e fabricar um protótipo de um guindaste para veículos utilitários leves. Como o projeto de um guindaste contempla uma quantidade muito grande de componentes e o objetivo do trabalho não era o total detalhamento de cálculos, mas sim uma concepção experimental, para ser utilizado como base (ponto de partida), alguns itens não foram abordados, tais como: eixos; rolamento; vigas; clip de fixação do sistema de içamento; solda; estudo de ergonomia; sistema de energização; fixações da base nas longarinas do utilitário; ensaios dinâmico e estático; etc.

Por fim, este trabalho possibilita o uso nas operações de carga e descargas e vimos que os objetivos lançados tiveram seus resultados satisfatórios, sendo que, antes de disponibilizar este novo produto no mercado, será necessário fazer os testes práticos em vários tipos de terrenos e também testá-lo com cargas de geometrias diferentes. Deixamos como oportunidade de futuros trabalhos o total dimensionamento estrutural.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 8400, Cálculo de Equipamentos para Levantamento e Movimentação de Cargas, São Paulo, 1984.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 9967, Talhas com acionamento motorizado, São Paulo, 1987.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 9974, Talhas de cabo de aço com acionamento motorizado, São Paulo, 1987.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - NBR 14724; Apresentação de trabalhos acadêmicos, São Paulo, 2011.

FIALHO Arivelto Bustamante. Automação hidráulica, 2011.

GERALDO Tomaz, Edilberto. Motores Hidráulicos: Tipos, Conceitos e Avarias, programa interdisciplinar, 21 de maio de 2009.

https://www.clubbrasil.org/downloads/5_9_AC.pdf - acessado 30/11/2014

https://xa.yimg.com/kq/groups/22758048/1237471983/name/4 - acessado 30/11/2014

https://portogente.com.br/portopedia/guindaste-73053 - acessado 30/11/2014

LINSINGEN, Irlan von. Fundamentos de Sistemas Hidráulicos. 2. ed. Florianópolis: Editora da UFSC, 2003.

NASSAR, Wilson Roberto. Máquinas de elevação e transporte. Apostila, disponível em http://cursos.unisanta.br/mecanica/ciclo9/0964-apostila.html. Acesso em 15 março 2015.

PERIN de Souza, Alexandre. Dimensionamento do Sistema Hidráulico para uma Desensiladeira, Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica, pelo Curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Horizontina, 2012.

TAMASAUSKAS, Arthur, Metodologia do projeto básico de equipamento de manuseio e transporte de cargas – ponte rolante – aplicação não-siderúrgica, dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Engenharia Mecânica, São Paulo, 2000.

VALDIERO, Antonio C. Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos. Curso de Engenharia de Mecânica. Panambi: UNIJUÍ, 2014.

APÊNDICE A Memorial de Cálculos:

Cálculo do diâmetro interno do cilindro:

ps 100x10X _Pa m 750 kg Calculo da força: F m. g 1 F 750.9,81 F 7357,5 N

Calculo da área mínima do cilindro:

P _{Am 2} F

100x10X 7357,5

A

Calculo do diâmetro interno mínimo do cilindro: Am π. dm_{4 3}4 0,73575x10V^ π. dm4 4 Dm 0,03061 m 30,61 mm

Cálculo do diâmetro mínimo da haste:

A força de compressão axial responsável pela deformação da haste é determinada por:

Ff `².a.b_c² (4) Onde: J π. d /64 é o momento de inércia m , E módulo de elasticidade do material /200x102 N m4 para aços7 , c comprimento livre de flambagem m , d diâmetro da haste m .

Devido às dificuldades de identificação das condições de operação e de montagem precisa do cilindro que garantam o alinhamento das forças aplicadas, normalmente ter-se-á componente de força lateral variável que favorece a flambagem da haste.

Para evitar as consequências deste e de outros problemas de montagem, utiliza-se um coeficiente de segurança da ordem de 3,5, ou seja, a força total a ser aplicada pode ser no máximo conforme Equação 5:

Neste caso, como o projeto prevê o cilindro engastado em ambas extremidades, utilizaremos o c do CASO 2, onde L=H.

Dados:

H=L=0,933 metros (altura a ser elevada a carga) Calcula-se:

c L c 0,933

F, e??

Introduzindo o fator de segurança, chega-se a uma expressão para determinação do diâmetro da haste, em função da força total aplicada, do comprimento livre de flambagem e do módulo de elasticidade do material, na Equação 6:

d C7,22F_Ef. c4Eg,4X 6 d C7,22x8495,71x0,933_200x102 4Eg,4X

d 0,0227 m 22,73 mm

Onde:

A força total deu-se através da resultante entre uma massa de 750kg à uma inclinação de 30°, onde esta será a situação que mais exige do sistema:

cos30° i^Xi,X j_kl Ff i^Xi,Xj_g,mWW4 Ft = 8495,71N

Cálculo da velocidade mínima de deslocamento da haste do cilindro:

Para o cálculo da velocidade mínima de deslocamento da haste do cilindro, partiremos dos dados existentes, que são deslocamento (∆s e tempo (∆t .

Dados:

∆s deslocamento 0,350 metros

∆t tempo 5 segundos

Calculamos a velocidade pela Equação 7:

v ∆s_{∆t 7} v 0,350₅

v 0,07 m/s

Cálculo da vazão necessária ao sistema:

Para o cálculo da vazão e fluido do sistema, utilizaremos os dados calculados da velocidade e a área do cilindro, conforme Equação 8:

n o. p 8 Onde: n qrsãu v_w^ o oxyuz{|r|x }v_{w ~} p p•xr |u z{y{€|•u v4 Q 0,07 . 0,7357x10V^ Q 5,1502x10VX _m³/s

Transformando pra litros por minuto (lpm) temos: Q 3,090 lpm

Cálculo da potência hidráulica necessária ao sistema: ƒℎ n. …w (9) Onde: ƒℎ ƒu†x€z{r ℎ{|•r‡y{zr ˆr†† n qrsãu ouy‡v醕{zr v_w ^ …w ƒ•xwwãu |x w‡…•{vx€†u ƒr Dados: n 5,1502‰10VXv^ w …w 100‰10X _ƒr Calcula-se: ƒℎ n. …w ƒℎ 5,1502‰10VX_{. 100‰10}X ƒℎ 515,025 ˆ ƒℎ 0,5150 Šˆ

Cálculo do diâmetro da tubulação do sistema:

RŒ v. d_{ν 10}l Onde:

RŒ número de Reynolds

v velocidade }m_{s ~}

ν viscosidade de fluido St

o 121,65. …’,’‘ 11

Onde:

… ƒ•xwwãu “r•

o oxyuz{|r|x €r †‡“‡yrçãu zv_w

Então, pode-se achar o diâmetro da tubulação (d_l na sucção: Q v. Cπd_{4 E} l4

5,15025x10VX _{1. C}πdl4 4 E

dl 0,008097 m

dl 8,097 mm

Regime de escoamento na sucção:

Considerando óleo mineral com ν 46x10VW m/s² RŒ v. d_ν l

RΠ1 . 0,01935_46x10VW

RΠ176,04 ESCOAMENTO LAMINAR

• Para a pressão a velocidade recomendada é de 4 m/s. Sabe-se que:

Q v. A

Então, pode-se achar o diâmetro da tubulação (d_l na pressão: Q v. Cπd_{4 E} l4

5,15025x10VX _{4. C}πdl4 4 E

dl 0,004048 m

dl 4,048 mm

Regime de escoamento na pressão:

Considerando óleo mineral com ν 46x10VW m/s² RŒ v. d_ν l

R_Π4 . 0,004048_46x10VW

RΠ352 ESCOAMENTO LAMINAR

• Para o retorno a velocidade recomendada é de 3 m/s. Sabe-se que:

A πd²₄

Q v. A

Então, pode-se achar o diâmetro da tubulação (d_l no retorno: Q v. Cπd_{4 E} l4

5,15025x10VX _{3. C}πdl4 4 E

dl 0,004675 m

dl 4,6752 mm

Regime de escoamento o retorno:

Considerando óleo mineral com ν 46x10VW m/s² RŒ v. d_ν l

RΠ3 . 0,004675_46x10VW

RΠ304,91 ESCOAMENTO LAMINAR

Cálculo do volume do reservatório:

Para o correto funcionamento de qualquer tipo de sistema hidráulico é necessário ter uma quantidade de fluido suficiente, ainda, o fluido deve conter uma forma de resfriamento.

Ou seja, o volume do reservatório deverá ser maior ou igual a três vezes a vazão da bomba.

Sabe-se que:

Q™š›™œ 3,090lpm

Calcula-se então, o volume do reservatório:

V 3 . Q_žš›™œ 12 V 3 . 3,090