Publicação: Concepção, projeto e comissionamento de um sistema para análise da perda de pré-tensão em juntas aparafusadas
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CNPQ::ENGENHARIAS
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Resumo
Ao longo das últimas décadas, as juntas aparafusadas se tornaram
indispensáveis e atualmente são as mais utilizadas em serviços de engenharia. Dessa
forma, com o desenvolvimento tecnológico e com a submissão dessas juntas a
esforços cada vez mais complexos, se faz necessário um projeto mecânico mais
eficiente para que falhas em juntas aparafusadas se tornem menos frequentes. Esse
trabalho teve como objetivo conceber, projetar e comissionar um equipamento que
permite analisar a perda de pré-tensão em juntas aparafusadas. Para tanto foi feita a
adaptação de uma máquina de fadiga já existente no Laboratório de Tecnologia em
Atrito e Desgaste (LTAD/UFU). Após a análise do estado da arte referente ao tema
estudado, foram definidos os principais parâmetros dos ensaios e concebido um par
de garras de fixação para adequação da máquina de fadiga. Ainda, os cálculos para
verificação da capacidade da máquina foram apresentados de forma a atender os
requisitos de ensaio, assim como o resultado de simulações via Método dos
Elementos Finitos. Na construção do equipamento foram solucionados problemas
como desalinhamento das chapas de ensaio, rotação do cilindro hidráulico e folgas
presentes no sistema. Foram realizados 11 ensaios piloto para obtenção das curvas
de perda de pré-tensão em função do número de ciclos de carregamento, variando a
amplitude de deslocamento, sobretorque, reaperto do conjunto fixador entre outros
fatores. As curvas caracteristicas obtidas nos ensaios apresentaram coerência com
as observadas na literatura técnica sobre o assunto, efetivando a etapa de
comissionamento do equipamento. Por fim foi comprovada confiabilidade de operação
do equipamento, para ensaio em parafusos M12 a M39, com comprimentos de aperto
de até 140 mm.
Abstract
Over the last decades, bolted joints have become indispensable and are currently the most used in engineering services. Thus, with technological development and the submission of these joints to increasingly complex efforts, a more efficient mechanical design is necessary so that failures in bolted joints become less frequent. This work aimed to conceive, design and commission an equipment that allows the analysis of prestress loss in bolted joints. For this purpose, an adaptation of an existing fatigue machine at the Laboratory of Technology in Friction and Wear (LTAD/UFU) was carried out. After analyzing the state of the art regarding the subject studied, the main parameters of the tests were defined and a pair of clamping jaws were designed to adapt the fatigue machine. Also, the calculations for verifying the capacity of the machine were presented in order to meet the test requirements, as well as the result of simulations via the Finite Element Method. In the construction of the equipment, problems such as misalignment of the test plates, rotation of the hydraulic cylinder and gaps present in the system were solved. Eleven pilot tests were carried out to obtain the pretension loss curves as a function of the number of loading cycles, varying the displacement amplitude, overtorque, retightening of the fastener set, among other factors. The characteristic curves obtained in the tests were consistent with those observed in the technical literature on the subject, making the equipment commissioning stage effective. Finally, the equipment's operating reliability was proven, for testing on M12 to M39 screws, with clamping lengths of up to 140 mm.
Palavras-chave
Pré-tensão, Pre-tension, Força de aperto, Clamping force, Fixadores e Parafusos, Fasteners and Bolts
Citação
AMARAL, Rafael Goularte. Concepção, projeto e comissionamento de um sistema para análise da perda de pré-tensão em juntas aparafusadas. 2023. 82 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.