APLICAÇÃO DO PYTHON NA RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE FREIO A DISCO COM DESGASTE UNIFORME E PRESSÃO UNIFORME

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APLICAÇÃO DO PYTHON NA RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE FREIO A DISCO COM DESGASTE UNIFORME E PRESSÃO UNIFORME

Fernanda Beatriz Aires de Freitas e Ítalo Ferreira de Araújo.

Elementos de máquinas II - Jackson de Brito Simões.

RESUMO

Com o avanço tecnológico ascendente e a necessidade de rapidez nas resoluções de problemas existe a necessidade da utilização de artifícios computacionais que possam facilitar a aprendizagem e de compreender melhor as questões envolvidas, visto que alguns conceitos teóricos que são repassados é de difícil entendimento, pois necessita de capacidade de compreender uma abordagem abstrata. Com o intuito de melhorar o ensino-aprendizagem foi proposta a utilização de uma linguagem de programação, o Python, para resolução de problemas envolvendo freios a disco. Essa linguagem é dito como uma das mais crescentes no meio acadêmico, por ser uma linguagem simples, sintaxe limpa, poder de expressão e reforço de estrutura. A aplicação desse tipo de ferramenta é vista como satisfatória, pois foi obtida uma melhor capacidade de assimilação dos conceitos teóricos nas resoluções desses problemas. Dessa forma, neste trabalho foi desenvolvida uma interface gráfica na resolução de problemas de freios a disco.

Palavras-chave:  Linguagem de programação, resolução de problemas, interface gráfica.

INTRODUÇÃO

Com o avanço tecnológico ascendente e a necessidade de rapidez nas resoluções de problemas é necessária a utilização de artifícios como diagramas, gráficos e sistemas computacionais que melhoram a percepção no entendimento do problema e torna a sua resolução mais eficiente e rápida. Desse modo, o desenvolvimento de ferramentas que sejam capazes de desenvolver a percepção dos projetistas é importante para o aprendizado de técnicas e para a diminuição do tempo necessário para a maturação dos conceitos.

Especialmente no meio universitário, a demanda por novos modelos de ensino tornou-se algo prioritário, pois estilos pedagógicos que favorecem um processo de aprendizagem mais estimulante mostram-se muito escassos atualmente (MARIANIA e MARTIMB, 2007). Desse modo, a utilização de ferramenta computacional para a aprendizagem torna cada vez mais importante para o aluno, visto que existe uma demanda de pessoas capacitadas nesse meio.

No meio acadêmico de engenharia já existe alguns software que ajudam no ensino-aprendizagem, como por exemplo, as ferramentas da Autodesk. Outro artificio que vem sendo empregado no meio acadêmico é o Python. Alguns autores constatam que Python é uma boa linguagem para introduzir programação para iniciantes por sua simplicidade, sintaxe limpa, poder de expressão, reforço de estrutura, entre outros fatores (CEDER & YERGLER, 2003; GRANDELL et al., 2006).

Python é uma linguagem de programação de scripts de alto nível que foi desenvolvida inicialmente por Guido van Rossum com o objetivo de ter uma sintaxe simples e, ao mesmo tempo, permitir elevada produtividade. Python tem crescido e se destacado no cenário mundial. Várias universidades em todo o mundo utilizam hoje a linguagem Python como primeira linguagem de programação, nos cursos de introdução à programação para calouros. Algumas características importantes contribuem para esta adoção pelas universidades como primeira linguagem: é uma linguagem multiparadigma; possui uma sintaxe pequena e limpa; é tipada dinamicamente, o que reduz sua notação; possui uma semântica expressiva através de seus tipos de dados básicos; provê feedback imediato por ser interpretada; reforça o design estrutural através de um modo de escrever programas indentado e estruturado; e é uma linguagem de código aberto (GRANDELL et al., 2006).

Este trabalho tem por objetivo a resolução de problemas envolvendo freios a disco com desgaste uniforme e pressão uniforme, com o auxílio da linguagem de programação Python.

FREIOS À DISCO

Os freios à disco, são basicamente uma embreagem à seco na qual um dos elementos trabalha em rotação nula. No qual, o disco, que normalmente é o elemento ligado ao eixo girante, é acoplado a um eixo com velocidade nula através de uma pinça, que é presa à estrutura do veículo ou dispositivo. Esta pinça pode ter acionamento pneumético, hidráulico ou outro, como por exemplo, elétrico, magnético, por esforço centrífugo, dentre outros (SANTOS JUNIOR, 2017).

Estes equipamentos necessitam de uma grande área de resfriamento, pois são responsáveis pela transmissão de grandes torques, normalmente até duas ou três vezes maior do que o do motor. Por esta razão, apenas parte de sua superfície é utilizada como superfície de atrito a cada instante (SANTOS JUNIOR, 2017).

Os discos podem ser sólidos, para menores potências de frenagem, ou ventilados. Essa ventilação pode ser por aletas internas ou por furos na superfície de atrito, como em motocicletas. Os furos também têm a função de retirar o material desgastado da região de contato entre a pastilha e o disco (SANTOS JUNIOR, 2017).

Na Figura 1 é mostrado um sistema com disco sólido, à esquerda, e outro com um disco ventilado, à direita. No sistema da esquerda, o freio tem provavelmente dois cilindros de acionamento de cada lado, permitindo uma melhor distribuição de pressão sobre a pastilha. No freio da esquerda é mostrada a entrada de óleo sob pressão que alimenta o cilindro da pinça; também é mostrada a saída do óleo para retirada de bolhas de ar, sob a mesma designação de “entrada de óleo” (SANTOS JUNIOR, 2017).

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Figura 1 – Freios à disco sólido (à esquerda) e ventilado (à direita)

Na Figura 2 é mostrado um freio a disco de pinça flutuante. No qual, a pinça suporta um único pistão flutuante acionado por pressão hidráulica (BUDYNAS e NISBETT, 2011).

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Figura 2 -  Um freio automotivo de disco

São vários fatores a serem analisados para se dimensionar corretamente um freio a disco, para isto algumas equações são utilizadas quando se tem desgaste uniforme ou pressão uniforme, que serão mostradas em seguida, no qual se calcula a força de acionamento, o torque e raio equivalente. Para isto é necessário analisar a geometria da área de contato do segmento anular de pastilha do freio, um exemplo disto é mostrado na Figura 3 para facilitar o entendimento das equações (BUDYNAS e NISBETT, 2011).