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O projeto é constituído de duas facas de metal duro, uma é a faca principal sendo movimentada através de um cilindro pneumático colocado em um suporte desenvolvido especialmente e montado sobre uma bancada. O cilindro é ativado por um comando Elétrico em uma válvula solenóide, a outra é uma faca fixa posicionada estrategicamente no suporte em sentido contrário á primeira. O processo de alimentação da maquina é realizado manualmente. A pesquisa, montagem e a elaboração do projeto foram feitas durante o terceiro semestre do curso sob a supervisão dos professores que nos guiaram e estiveram dispostos a tirar nossas duvidas e dar sugestões para o melhor andamento do trabalho. Para a elaboração do projeto o grupo se dividiu as tarefas para conseguir cumprir a programação dentro dos prazos estipulados pelo orientador. Após as pesquisas e a elaboração do projeto concluímos que apesar de ser uma máquina de pequeno porte, a tesoura - guilhotina seria um protótipo interessante para a construção civil, pois se produzida em maior porte poderia ser uma boa opção para a indústria se falarmos em ganho de tempo no corte de materiais, pois, por ser eletro pneumático ganha em velocidade dos sistemas hidráulicos.
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ETEC RUBENS DE FARIA E SOUZA
TESOURA ELETROPNEUMÁTICA
SOROCABA 2009
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ADRIANE FRANCINE PERES
ALEXANDRE APARECIDO MARTINS PIRES
ANDERSON MENDES DA SILVA
CRISTIANO GOMES VIEIRA
DAVID JUNIOR MOREIRA DA SILVA
DOUGLAS HENRIQUE ALVARENGA ANTONIO
EDVALDO VIEIRA
FLAVIO LEME DA SILVA
JUVENILDO ALVES DA SILVA
TESOURA ELETROPNEUMÁTICA
TCC apresentado à ETEC. “Rubens de Faria
e Souza”, como exigência parcial para
conclusão do curso de Mecânica em
15/06/2009.
Orientador: Prof. Helio Canavesi Filho
SOROCABA 2009
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Dedicamos, aos familiares pelo apoio e incentivo para Dedicamos, aos familiares pelo apoio e incentivo para Dedicamos, aos familiares pelo apoio e incentivo para Dedicamos, aos familiares pelo apoio e incentivo para
não desistirmos no meio do caminho, aos amigos pelos não desistirmos no meio do caminho, aos amigos pelos não desistirmos no meio do caminho, aos amigos pelos não desistirmos no meio do caminho, aos amigos pelos
sábios conselhos, aos professores, pois graças aos seus sábios conselhos, aos professores, pois graças aos seus sábios conselhos, aos professores, pois graças aos seus sábios conselhos, aos professores, pois graças aos seus
ensinamentos tornaram ensinamentos tornaram ensinamentos tornaram ensinamentos tornaram possível a conclusão desse ciclo possível a conclusão desse ciclo possível a conclusão desse ciclo possível a conclusão desse ciclo
de nossas vidas.de nossas vidas.de nossas vidas.de nossas vidas.
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AGRADECIMENTOS
A Deus por iluminar e guiar nossos caminhos.A Deus por iluminar e guiar nossos caminhos.A Deus por iluminar e guiar nossos caminhos.A Deus por iluminar e guiar nossos caminhos.
Aos Professores, em especial ao Prof. Hélio Canavesi Aos Professores, em especial ao Prof. Hélio Canavesi Aos Professores, em especial ao Prof. Hélio Canavesi Aos Professores, em especial ao Prof. Hélio Canavesi
Filho, que nos orientou durante esse longo caminho Filho, que nos orientou durante esse longo caminho Filho, que nos orientou durante esse longo caminho Filho, que nos orientou durante esse longo caminho
percorrido com esforço e dedicapercorrido com esforço e dedicapercorrido com esforço e dedicapercorrido com esforço e dedicação e ao Prof. Renato Dantas ção e ao Prof. Renato Dantas ção e ao Prof. Renato Dantas ção e ao Prof. Renato Dantas
Nascimento, pela colaboração e disponibilidade de sua sala Nascimento, pela colaboração e disponibilidade de sua sala Nascimento, pela colaboração e disponibilidade de sua sala Nascimento, pela colaboração e disponibilidade de sua sala
de aula para o desenvolvimento do TCC, a todos os de aula para o desenvolvimento do TCC, a todos os de aula para o desenvolvimento do TCC, a todos os de aula para o desenvolvimento do TCC, a todos os
colaboradores que tornaram possível a conclusão desse colaboradores que tornaram possível a conclusão desse colaboradores que tornaram possível a conclusão desse colaboradores que tornaram possível a conclusão desse
projeto.projeto.projeto.projeto.
Aos familiares que incentivaram e apoiaram desde o Aos familiares que incentivaram e apoiaram desde o Aos familiares que incentivaram e apoiaram desde o Aos familiares que incentivaram e apoiaram desde o
iniiniiniinicio dessa jornada.cio dessa jornada.cio dessa jornada.cio dessa jornada.
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SUMÁRIO
RESUMO.................................................................................................................. 06 OBJETIVO................................................................................................................ 07 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 08 1. DESENVOLVIMENTO.......................................................................................... 09 1.1 CRONOGRAMA................................................................................................. 10 1.2. PROCESSOS DE MONTAGEM....................................................................... 11
1.2.1 Suporte do pistão................................................................................... 11
1.2.2 Montagem da bancada.......................................................................... 12 1.2.3 Montagem do painel e caixa.........………………….........………………. 12 1.2.4 Montagem do sistema eletro-pneumático.............................................. 12 SEGURANÇA............................................................................................................ 14 2. CÁLCULOS UTILIZADOS..................................................................................... 15
2.1 Dimensionamento do cilindro.....................................................................15 2.2 Força de avanço do cilindro...................................................................... 15
2.3 Dimensionamento dos materiais a serem cortados.................................. 16 2.4 Dimensionamento da mesa....................................................................... 17
RESULTADOS OBTIDOS..........................................................................................19 CONCLUSÃO............................................................................................................ 20 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 21 ANEXOS.................................................................................................................... 22
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RESUMO
O projeto é constituído de duas facas de metal duro, uma é a faca principal
sendo movimentada através de um cilindro pneumático colocado em um suporte
desenvolvido especialmente e montado sobre uma bancada. O cilindro é ativado por
um comando Elétrico em uma válvula solenóide, a outra é uma faca fixa posicionada
estrategicamente no suporte em sentido contrário á primeira. O processo de
alimentação da maquina é realizado manualmente. A pesquisa, montagem e a
elaboração do projeto foram feitas durante o terceiro semestre do curso sob a
supervisão dos professores que nos guiaram e estiveram dispostos a tirar nossas
duvidas e dar sugestões para o melhor andamento do trabalho. Para a elaboração
do projeto o grupo se dividiu as tarefas para conseguir cumprir a programação dentro
dos prazos estipulados pelo orientador. Após as pesquisas e a elaboração do projeto
concluímos que apesar de ser uma máquina de pequeno porte, a tesoura - guilhotina
seria um protótipo interessante para a construção civil, pois se produzida em maior
porte poderia ser uma boa opção para a indústria se falarmos em ganho de tempo no
corte de materiais, pois, por ser eletro pneumático ganha em velocidade dos
sistemas hidráulicos.
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OBJETIVO
O presente projeto ‘Tesoura Eletropneumático’ tem como finalidade facilitar o
corte de barras de aço para estrutura com diâmetro de até 1/8” e também barra de
alumínio de diâmetro de 1/4” em construções civis de grande porte, por não ser uma
máquina muito complexa e pesada fica fácil sua locomoção de uma obra para outra,
assim facilita e agiliza o trabalho dos profissionais dessa área.
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INTRODUÇÃO
O presente projeto tem como finalidade principal, facilita e agilizar o trabalho
dos profissionais da construção civil, pensando também na questão de segurança ao
manusear a máquina.
Propusemo-nos a desenvolver a partir dos conhecimentos de máquinas
similares, mas com outras finalidades, preocupando-nos com o tamanho da
estrutura, para assim facilitar sua locomoção. Optamos por um pistão pneumático
por questão de preço, por ser mais barato e pela velocidade que é superior a de um
hidráulico, utilizamos também de cálculos para essa escolha, que comprovaram que
o pistão pneumático atenderia nossas exigências.
A nossa máquina teve quatro etapas de montagem;
1. Suporte do Pistão
2. Bancada
3. Painel e Caixa
4. Sistema Elétrico Pneumático
Ressaltamos que no desenvolvimento do projeto, sempre fomos orientado
quando à necessidade da importância da segurança do operador, assim como
nos custos envolvidos, na facilidade de fabricação e manutenção, e demais
itens, observamos a interdisciplinaridade dos conteúdos programáticos
desenvolvidos no nosso curso, tais como: TP1, TP2, TP3, Desenho Técnico,
CAD, TF1, TF2, TF3, TM1, TM2, TM3, TA1,TA2 e Solda.
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1. DESENVOLVIMENTO
A idéia de construirmos essa máquina veio da necessidade de um elemento de corte de materiais para produção em grande escala e que fosse viável financeiramente. No decorrer do projeto, após analises e cálculos da capacidade de nosso cilindro, bancada e estrutura da mesa. Após o desenvolvimento do cronograma, o grupo dividiu-se para seguir com o projeto a fim de cumprir os prazos nele estipulados. Sob o acompanhamento do orientador, o grupo definiu os desenhos, cálculos e o processo de montagem do equipamento. Os desenhos foram feitos em 3D com apresentação em vídeo da montagem da máquina no inventor . Os cálculos foram feitos sob pesquisa em livros e consulta aos professores. A montagem foi feita pelos integrantes do grupo seguindo o processo de produção do projeto.
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1.1 CRONOGRAMA
11
1.2 PROCESSOS DE MONTAGEM
1.2.1 SUPORTE DO PISTÃO
1 º Passo: Montagem da caixa.
O suporte do pistão consiste inicialmente de duas chapas laterais, uma chapa
inferior, e uma chapa superior com quatro furos para parafuso sextavado M12. A
montagem delas foi constituída por solda.
2º Passo: Montagem dos dispositivos de fixação das facas.
O primeiro dispositivo foi fixado na chapa por processo de soldagem, o segundo
dispositivo foi simplesmente rosqueado na haste do pistão, as facas foram fixadas
nos dispositivos através de parafusos sextavados M12.
3º Passo: Montagem dos Guias.
Ouve a necessidade de colocarmos os guias para a faca movida pelo pistão para
evitar a flexão da haste, que poderia causar danos ao pistão e interferência na
precisão do corte, os guias foram fixados através de parafusos sextavados M8.
4º Passo: Montagem da Cantoneira.
As cantoneiras foram fixadas através de solda na parte de fora da caixa nas chapas
laterais. Ouve a necessidade de colocá-las para fixar a “BASE DO PISTÃO”.
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1.2.2 MONTAGEM DA BANCADA.
1º Passo: Montagem dos perfis chatos.
Os perfis chatos que constituem a estrutura da bancada foram montados
através de solda.
2º Passo: Montagem da chapa superior.
A chapa superior foi fixada sobre a estrutura através de solda. A sobra das
bordas foram dobradas para baixo e soldadas.
2º Passo: Montagem da chapa inferior.
A chapa inferior foi fixada em um ponto estratégico da estrutura para
supostas colocação de acessórios extras (ferramentas, materiais, etc.).
1.2.3 MONTAGEM DO PAINEL E CAIXA.
1º Passo: Montagem do painel.
O painel foi montado através de dobra e solda.
2º Passo: Caixa.
A caixa foi montada através de dobra e solda.
1.2.4 MONTAGEM DO SISTEMA ELÉTRO PNEUMÁTICO
O sistema eletropneumático foi instalado após a montagem dos componentes;
suporte do pistão, bancada, painel e caixa de acordo com esse esquema:
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Esquema Elétrico
24V
0V
H1
Verde
H2
VermelhoH3
Vermelho
H1 H2
B1B2
B0
H1 H2K1
K1
K1K1
B0
K1
B3
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SEGURANÇA
Desde o início do desenvolvimento do projeto nós nos preocupamos com a
questão da segurança. Por se tratar de uma máquina cortante, era
fundamental que nos preocupássemos com a segurança e o bem estar do
operador.
A partir de estudos realizados e orientações dos professores chegamos a
conclusão que para a segurança do operador deveríamos recobrir o suporte
do pistão, evitando assim um maior contato com a faca e prevenindo
acidentes.
De acordo com normas de segurança colocamos um botão de emergência,
que quando acionado, automaticamente trava a máquina.
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2. CÁLCULOS UTILIZADOS
Devido à orientação dos professores, de acordo com a análise do nosso
projeto, foram utilizadas duas situações de cálculos:
1ª Situação: Calculo do conjunto Pneumático.
Foram feitos cálculos para definição da capacidade de corte da máquina. Os
cálculos são:
2.1 Dimensionamento do Cilindro Dados: Cilindro de Dupla Ação Diâmetro Externo = 80 mm Diâmetro da Haste = 25,4mm L = 50 mm P Máx = 10 Bar Temp. = 10° C a 80° C
S = π . Ø2 S = Seção Externa do Cilindro 4
Ø =Diâmetro Externo do Cilindro
S = π . (80mm)2 � S = π . 6400mm 2
� S=5026,548mm 2
4 4
S=5026,548mm2
2.2 Força de Avanço do Cilindro
Fa = S. P.η Fa = Força de Avanço
S = Área de Avanço
P = Pressão
η = Rendimento
Fa = 5026,548mm2 . 7 bar. 0,8
16
5026,548 mm2= 50,265 cm2
7 bar = 7,137 kgf/cm2
1 kgf = 9,866 N
Fa = 50,265 cm2 . 7,137 kgf/cm2 . 0,80 Fa = 286,993 kgf Fa = 2831,473 N Ø = 80 mm S=5026, 548 mm 2
Fa = 2831, 473 N 2.3 Dimensionamento dos Materiais a serem cortados Seção do ferro
Sc1 = π . Ø21 Sc1 = Seção de corte do Material
4 Ø1 = Diâmetro do Ferro
Sc1 = π . (3,145 mm) ² � Sc1 = π .10, 081mm² � Sc1 = 7,917mm2 4 4
Sc1 = 7,917mm2
Força Necessária para o corte do Aço para Estrutura = Ø 3,175 mm
Fc1 = Sc1. 1cح Fc1 = Força de Corte 1
Sc1 = Seção 1
=1c ح Tensão de Cisalhamento 1
Fc1 = 7,917 mm 2 . 32,4 kgf/ mm 2 Fc1 = 256,511 kgf Fc1 = 2530,737 N
Fc1 = 2530,737 N
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Seção do Alumínio
Sc2 = π . Ø22 Sc2 = Seção de corte do Material 2
4 Ø2 = Diâmetro do Alumínio
Sc2 = π . (4,762mm) ² � Sc2 = π. 22,677mm2 � Sc2 =17,810 mm2
4 4
Sc2 =17,810 mm2 Força Necessária para o corte do Alumínio de Ø = 4,762 mm
Fc2 = Sc2. 2cح Fc2 = Força de Corte 2
Sc2= Seção 2
2c ح = Tensão de Cisalhamento 2
Fc2 = 17,810 mm2 . 16 kgf/ mm 2 Fc2 = 284,960 N Fc2 = 2811,415 N
Fc2 = 2811,415 N
2ª Situação: Cálculo da estrutura da bancada.
Com a orientação dos professores foi necessário fazer alguns cálculos sobre
a estrutura da bancada. Os cálculos são:
2.4 DIMENSIONAMENTO DA MESA Espessura da chapa base da mesa. Mf máx =31,636kg. 300mm = 9490,92 Ks.mm Mf máx = Ra.8242,8 Kg.mm
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Wf = 400 e2
6 Tadmf = Mf máx
Wf e2 = 6 Mf máx 400 Tadmf
e = 0,015 Mf máx Tadmf e = 0,05 Mf máx 3 e = 0,05 . 9420,92 3 e = 141,3138 3 e = 47,1046
CÁLCULO DE FLAMBAGEM DOS PÉS DA MESA. J= 20mm4 – 17mm4 = 160.000mm4 - 83521 mm4 = 76479mm4
12 12 12
e = 6,863 mm
J= 6373,25mm4
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RESULTADOS OBTIDOS Alcançamos os resultados esperados, a partir do desenvolvimento. O projeto atendeu todas as expectativas iniciais, após concluir a usinagem e montagem, realizamos os testes de funcionamento, foram feitos os ajustes necessários para o bom funcionamento da máquina. Os resultados dos testes foram aprovados, portanto obtivemos sucesso no desenvolvimento da GUILHOTINA ELETROPNEUMÁTICA.
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CONCLUSÃO Através das pesquisas realizadas concluímos que o projeto “Tesoura Eletro pneumática” trará muitos benefícios para os profissionais da construção civil. A Tesoura Eletro pneumática é uma inovação no mercado, pois terá a capacidade de obter bons resultados na questão de facilitar e agilizar o trabalho dos profissionais da área. A maquina proporciona facilidade e segurança em sua operação, ela também é muito acessível, pois se trata de um circuito eletro pneumático que reduz assim o seu custo. Nós podemos afirmar que, a Tesoura eletro pneumática é uma combinação de esforço, responsabilidade e determinação, para proporcionar ao consumidor melhor qualidade, tecnologia, segurança e praticidade em um único produto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
21
• PROVENZA, Eng° Francesco. Projetista de Máquinas. São Paulo: Escola Protec, 1978, 6ª Ed.
• CATÁLOGO Parker Automation: Linha Pneumática. Catálogo 1001-6 BR, Janeiro de 2007.
• MELCONIAN, Sarkis. Mecânica Técnica e Resistência dos Materiais. São Paulo: Érica, 1988, 2° Ed.
• STEWART, Hally L. Pneumática e Hidráulica. São Paulo: Hemus, 1978.
• THIBAUT, R. Automatismo: Pneumáticos e Hidráulicos. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1979.
• TIMOSHENKO, Stephen P. Resistências dos Materiais. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1975, 3ª Ed.
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Anexos
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