1

ETEC RUBENS DE FARIA E SOUZA

TESOURA ELETROPNEUMÁTICA

SOROCABA 2009

2

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

3

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.

4

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.

5

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

6

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

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”.

12

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:

13

Esquema Elétrico

24V

0V

H1

Verde

H2

VermelhoH3

Vermelho

H1 H2

B1B2

B0

H1 H2K1

K1

K1K1

B0

K1

B3

14

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.

15

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

17

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

18

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

19

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.

20

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.

22

Anexos