Estudo e melhoramento da resistência à fadiga de veios de giro de carga têxtil

Abstract

O presente trabalho, com vista à obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electromecânica, tem como objectivo estudar um problema real existente num equipamento do sector têxtil, apresentando algumas soluções para esse efeito. A falha deste equipamento deve-se à rotura de um veio quando solicitado por diversos esforços. O estudo consiste em analisar o comportamento do veio em funcionamento, tendo em conta a possível falha por fadiga, de modo a compreender a causa da sua rotura. Numa primeira parte é feita uma revisão bibliográfica, salientando a importância do fenómeno de fadiga e do efeito de concentração de tensões existente em diversos órgãos mecânicos, com a apresentação dos métodos usados para a realização deste estudo. Numa segunda parte é descrito todo o problema em estudo, nomeadamente todas as forças envolvidas de forma a realizar uma completa análise teórica. É apresentada uma montagem do componente para a respectiva análise e posterior apresentação de novas soluções. Numa terceira parte, é relatado um estudo experimental realizado sobre a influência do efeito de concentração de tensões, na presença do fenómeno de fadiga e em veios de secção circular. Para terminar, numa quarta parte, encontra-se um conjunto de soluções que foram alvo de teste. Para tal, é exposta a descrição de um conjunto de simulações computacionais relativas a algumas geometrias diferentes, na zona de concentração de tensões. São, posteriormente, comparados todos os parâmetros das diferentes alternativas apresentadas, de forma a justificar a solução mais adequada para a resolução do problema em causa.

In order to obtain the Master degree in Electromechanical Engineering, the aim of the present work is to study a real problem that exists with textile equipment and present various solutions for it. The failure of this equipment is due to rupture of the shaft when exposed to various stresses. This study analyses the behaviour of the shaft, when in its intended application, taking into account the possible fatigue failure in order to understand the cause of its rupture. First a review highlighting the importance of the phenomenon of fatigue and the effects of stress concentration on different mechanical parts as well as the methods used for this thesis are presented Second the whole problem is described, including all stresses involved, in order to achieve a complete theoretical analysis. It is shown how the component is fitted for its analysis and then solutions are presented. A third section reports a case study on the influence of the effects of stress concentration in the presence of fatigue of a shaft of circular cross-section. Finally a set of solutions are found and tested. For this a set of computer simulations for different geometries in the region of stress concentration is described. Then all the parameters of the alternatives presented are compared in order to determine the most appropriate solution for the problem at hand.