TÍTULO: AUTOMATIZAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE TORÇÃO
CATEGORIA: EM ANDAMENTO
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA
SUBÁREA: ENGENHARIAS
INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE ENGENHARIA DE SOROCABA
AUTOR(ES): WILIAM FERREIRA
ORIENTADOR(ES): NORBERTO ARANHA
1. RESUMO
O trabalho visa automatizar um equipamento para teste de torção de
materiais metálicos e não metálicos. As medidas do ângulo de torção foram
realizadas
por
um
potenciômetro
acoplado
a
um
circuito
eletrônico
de
armazenamento dos dados projetado pontualmente para este equipamento. A
proposta para as medidas do torque aplicado aos corpos de prova é através de um
torquímetro composto por strain gauges. Os testes preliminares mostraram um bom
desempenho do medidor de ângulo proposto neste trabalho.
2. INTRODUÇÃO
Teste de torção é usado geralmente em materiais que são submetidos a uma
carga de torção em serviço, tais como eixos e brocas. Com este tipo de teste é
possível determinar o módulo de elasticidade ao corte e o módulo de ruptura do
material. Ao testar estes produtos em torção, os fabricantes são capazes de simular
as condições de serviço real, verificar a qualidade do produto, dos projetos e garantir
as técnicas de fabricação adequadas.
A máquina de torção faz com que o corpo de prova de um material específico
sofra a ação de uma força no sentido de rotação. O corpo tenderá girar no sentido
da força e, como sua outra extremidade está encastoado, sofrerá uma torção sobre
seu eixo. Porém se o limite de torção for superado, o corpo de prova se romperá.
Este esforço provoca uma deformação elástica no eixo. A partir do momento torsor e
do ângulo de torção pode-se elaborar um gráfico no ensaio de tração, que permite
analisar suas propriedades.
De acordo com Valle e Short “Na maioria dos cursos de engenharia o teste de
torção não está presente na formação dos alunos”, pois a principal razão é o alto
custo do equipamento. Com este projeto foi possível construir uma máquina de teste
de torção com custo inferior às disponíveis no mercado, viabilizando sua utilização
nas disciplinas dos cursos de engenharia.
3. OBJETIVOS
Desenvolver um sistema automático para as medidas do ângulo de torção
durante os testes.
Desenvolver sistema automático para medidas da força aplicada à amostra
durante a tomada das medidas.
Realização de várias medidas para um levantamento estatístico, visando a
otimização e calibração da máquina de torção.
4. METODOLOGIA
O desenvolvimento do trabalho foi dividido em etapas que estão detalhadas,
como seguem:
Etapa 1: Realizado revisão de literatura, para reunir conhecimentos sobre o
assunto;
Etapa 2: Estudado o funcionamento de máquinas de torção disponíveis no
mercado;
Etapa 3: Realizado projeto de sistema de medição;
Etapa 4: Iniciado o processo de fabricação dos itens do sistema de medição;
Etapa 5 (em andamento): Acoplar strain gauge, projetar o display para exibir
os resultados obtidos e, calibrar o equipamento.
5. DESENVOLVIMENTO
As máquinas utilizadas para o ensaio de torção são compostas pelos
principais sistemas: 1) de acionamento que é o responsável pela aplicação do torque
no corpo de prova; 2) de fixação do corpo de prova; 3) de medição do ângulo de
torção; 4) de medição do torque. Neste trabalho focamos no desenvolvimento de um
sistema para a medição do ângulo de torção e outro para a medição do torque.
Para a medição do ângulo de torção de uma forma eficiente e de baixo custo,
optamos por utilizar um potenciômetro de dez voltas acoplado a um conjunto de
roldanas. Com esse sistema é possível melhorar a sensibilidade das medidas
alterando a relação do diâmetro das roldanas. As medidas dos valores do ângulo de
torção, detectados pelo potenciômetro, foram armazenadas num circuito eletrônico
projetado especificamente para esse equipamento.
No caso da medida do torque aplicado à amostra, optamos por trabalhar com
strain gauges que serão montados numa célula de carga que está sendo projetada.
6. RESULTADOS PRELIMINARES
O projeto está em andamento, inicialmente foi realizado um levantamento
bibliográfico, na qual verificou artigos científicos e livros didáticos que abordassem
temas referentes ao estudo de torção e deformação do material. Posteriormente
verificou-se o funcionamento de máquinas de torção disponíveis no mercado através
do datasheet; o sensor mais adequado para a medição do ângulo de torção e a da
deformação sofrida no equipamento. Após este estudo, foi optado pela utilização do
potenciômetro e do strain gauge.
O sistema que foi projetado para auxiliar a medição do ângulo de torção, foi o
uso de roldanas (macho e fêmea), este porém já foi fabricado, restando a realização
do acoplamento do strain gauge no torquímetro, a realização do projeto de display
para a exibição dos resultados obtidos durante o ensaio, e sua fabricação; e a
calibração no aparelho utilizando o corpo de prova de diferentes tipos.
7. FONTES CONSULTADAS
1.
Torsion
Test.
Disponível
em:
http://me.aut.ac.ir/staff/solidmechanics/alizadeh/Torsion%20Test.htm.(acesso
em 03/08/2014);
2.
Torsion
Test.
Disponível
em:
http://www.instron.us/wa/glossary/Torsion-
Test.aspx. (acesso em 03/08/2014);
3.
Nylon.
Disponível
em:
http://www.macedoplasticos.com.br/itm/nylon.html.
(acesso em 02/08/2014).
4.
VALLEE, Glenn E.; SHORT, Robert. Design and development of an
economical torsion testing machine. In: ANNUAL CONFERENCE OF NEW
ENGLAND SECTION, 2006. Proceedings... 2006. p. 1-15.
5.
BEER, Ferdinand P.; JOHNSTON, Junior E. Resistência dos materiais.
3ª.ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1995. p. 195-280.