Trabalho de Dinâmica de Corpos Rígidos

Trabalho de Dinâmica de Corpos Rígidos

Mecanismo escolhido: Retorno rápido

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Explicação do mecanismo: O mecanismo de retorno rápido consiste em converter um movimento de rotação pura de uma engrenagem ou de um disco em um movimento de translação pura de um bloco ou de uma guia. Enquanto a velocidade angular do disco é constante, o movimento de translação da guia é variável, de modo que aconteça uma aceleração e uma desaceleração do bloco.

Para esse mecanismo funcionar, são necessários um disco ou engrenagem, que deve ter seu centro fixo e girar em velocidade angular constante. Na imagem, esse disco está pintado de amarelo. Também deve haver uma barra anexada ao disco por meio de um pino. Essa barra está pintada de vermelho. A segunda barra, de azul, conecta a barra vermelha a uma guia, de verde, que tem movimento de translação variável. A guia vai para um lado lentamente e volta rapidamente, caracterizando o mecanismo de retorno rápido.

Aplicações na indústria:

Esse mecanismo é muito utilizado na indústria de usinagem, em máquinas de corte como fresas e serras. O movimento de retorno rápido possibilita o corte de peças, visto que a velocidade alta da guia no retorno consegue cortar ou produzir ranhuras desejadas na peça.

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Fonte: http://www.mechanicalwalkins.com/slotter-machine-parts-drive-mechanism-types-and-operations/

        A imagem acima mostra um exemplo de máquina de corte utilizada na indústria que funciona por meio do mecanismo de retorno rápido. Nela, observa-se que um motor fixo tem um movimento de rotação pura com velocidade angular constante. Esse movimento de rotação pura é convertido em translação vertical da guia “Ram”. Esse movimento de translação tem velocidade e aceleração variáveis, o que possibilita o corte desejado nas peças. A guia desce com velocidade e aceleração alta, de modo que consiga produzir impacto e cortar a peça e sobe de maneira suave, com velocidade e aceleração menores que na descida.

Modelagem do mecanismo no SolidWorks

Peças: 3 Bases (de cima, de baixo e do disco), 2 barras, 1 disco e 1 bloco.

Vista isométrica:[pic 3]

Vista frontal:[pic 4]

Análise de movimento com o SolidWorks Motion

Com o SolidWorks Motion, foi feita uma análise do movimento de translação do bloco. Com esse programa, foi feita uma animação de 5 segundos que simula o movimento do mecanismo de retorno rápido. Para isso, foi aplicada uma velocidade angular constante de 36 RPM no disco fixo, de modo que o mecanismo proporcionasse o movimento de translação horizontal do bloco. O estudo de movimento do programa forneceu gráficos que “plotam” a posição, velocidade e aceleração do bloco durante esses 5 segundos de animação do mecanismo. Os três gráficos gerados (posição, velocidade e aceleração, respectivamente) podem ser vistos a seguir:[pic 5]

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Esses três gráficos gerados pelo SolidWorks Motion comprovam que o mecanismo de retorno rápido gera um movimento de translação variável. O gráfico da posição horizontal em função do tempo tem característica oscilatória, indicando que o bloco vai e volta. O gráfico da velocidade, que é a derivada do gráfico da posição indica as velocidades do bloco em cada instante de tempo de 0 a 5 segundos. O mesmo raciocínio aplica-se ao gráfico da aceleração em função do tempo.

No gráfico da velocidade, observa-se que no instante t = 0, a velocidade linear do bloco é de aproximadamente 215 mm/s. Nesse instante, na simulação feita, a barra que está fixa na base inferior possui um ângulo de 90 graus com a horizontal. Essa situação pode ser visualizada na figura da vista frontal do mecanismo. Enquanto isso, no gráfico da aceleração, observa-se uma aceleração de 172mm/s^2 para essa mesma situação.