Futebol de Robos F180 » Mecânica

Essa tarefa já havia sido previamente executada pelo Luis Farias, sendo assim, comecei a tarefa pedindo dicas de como proceder para dimensionar as molas.

Primeiramente, me foi indicado o livro chamado "Elementos de Máquinas" do Shigley pois esse livro possui um capítulo (cap.10) dedicado a molas.

Houve também grande necessidade de pesquisa no google por conceitos que o livro subentende como já conhecidos pelo estudante nesse capítulo mas que eu ainda não vi em sala de aula. Isso fez com que o tempo para entender o capítulo fosse maior do que o esperado.

Agora, partindo para o dimensionamento, temos que uma boa aproximação para a mola que desejamos é a de um carregamento estático. Para essa situação, o livro nos propõe um esquemático para o desenho da mola:


Além disso, ele também apresenta um exercício resolvido com esse esquemático:




No entanto, para entender o exemplo acima, precisamos ter em mente alguns conceitos:

• A e m:
  Constantes tabeladas que possuem alguns exemplos na tabela 10-4 do livro.

• t(tau):
  Tensão máxima no fio (figura 10-1 a)

• C (índice de mola):
  Medida de curvatura da espiral (eq. 10-2). Para a maioria das molas, C varia de 6 a 12.

• Kb (fator de Bergstrasser), Kc e Ks:
  Fatores de correção de tensão (eq 10-7).

• Na, Nt, Ls, Lo:
  Explicados na tabela 10-1.

• Ssy: Resistência de escoamento torcional eq 10-15.

Tendo havido o entendimento do procedimento para o desenho de mola, começaremos as fases de testes. Eu ainda estou conversando com o Luis e discutindo qual a melhor forma de proceder para estimar os parâmetros faltantes.

Obs.: O teorema de Castigliano é útil para obter relações deflexão-força, mas não foi utilizado diretamente nessa questão.

Durante a última semana, realizamos experimentos com o intuito de especificar a força de atrito que a mola deveria vencer tanto no chute alto quanto para o chute rasteiro.

• Chute Alto:

Para o chute alto, medimos com o auxílio de uma balança e um arame a Fat a ser vencida:


Obtivemos os seguintes resultados para a força de atrito (em N), utilizanda


Sendo assim, a força média calculada é: Fat = 0,405 N

• Chute Rasteiro:

O chute rasteiro nos permitiu medir a força de atrito de outra forma: Medindo a elevação de um plano inclinado e, a partir disso, medir o coeficiente de atrito a ser vencido.


A partir desse experimento, obtemos os seguintes valores para o coeficiente de atrito dinâmico:


Depois disso, fizemos a pesagem do conjunto do chute rasteiro:


A partir dos dados acima, podemos calcular a Fat, obtendo os seguintes resultados:


Logo, a força média calculada é: Fat = 0,4385 N

Com esses parâmetros e com as distâncias das molas, podemos realizar o pedido das mesmas. O pedido deve ser feito até no máximo essa quarta-feira(dia 19/09).

Yugo Nihari escreveu:

Posso estar falando besteira, mas no chute rasteiro a estimativa da força a partir do mi não teria que ter sido feita integrando ao longo de uma semicircunfetência? Porque q Normal não é concentrada toda no ponto mais inferior do pistão.
Um jeito de ver se a estimativa está boa é pegar uma das molas antigas (a que estiver melhor, muitas estão ruins já) e que sabemos que funciona bem e pressionar contra a balança.
O Major disse para passarmos pra ele as especificações das molas também, além de fazer o orçamento, para ver a possibilidade de produzir em Itajubá.

Boa noite, Yugo!

Fiz esse teste de pressionar contra a balança obtendo os seguintes valores:


Sendo assim, o valor do k médio da mola é: 50,019 N/m

O teste foi realizado da seguinte forma:


Além disso, esse seu comentário me deixou com certa dúvida e por isso não encomendei a mola no dia de hoje. Gostaria de saber se devo encomendar a mola ou se deixo para ser produzida pelo EB. Ressalto que acho válido encomendarmos molas de testes e que a encomenda já pode ser feita pois acredito que já estamos de posse dos parâmetros necessários. Fico aguardando a sua confirmação.

Nihari, conversei com o Farias e ele me orientou no que faltava e peço que você revise também os desenhos, que eu já revisei e acredito que estejam certos. Quanto as lojas, nenhuma me respondeu aos pedidos de orçamento e as que eu vi no mercado livre (a que o Farias indicou e uma outra que tinha bastante comentário) já não respondem comentários há mais de 2 meses. Por isso, você teria como ver se dá pra ser produzido pelo EB?

Nihari, seguem os dois desenhos técnicos que você pediu. Além disso, deixo aqui o link do mercado livre que vende as molas, eles disseram que levam em torno de 12 dias para fabricar e entregar a mola, então eles entregariam com tempo de testar antes da competição. O orçamento para cada mola foi de 13,85 e creio que teria como negociar esse preço, mas como não tenho certeza de que vamos comprar, ainda não tentei.

Major, seguem os desenhos com as constante elásticas. Percebi um erro quanto ao comprimento da mola cônica que estava no desenho e o consertei. Também adicionei uma condição de as extremidades das molas serem esquedrejadas por recomendação do Nihari.

Seguem os desenhos corrigidos.
Uma dúvida que eu tive foi quanto a tolerância do projeto, pois as dimensões do fio e do comprimento são bem diferentes e não podem ter a mesma ordem de grandeza de tolerância. Sendo assim, indiquei apenas a tolerância do comprimento conforme um desenho que o Nihari me mostrou, mas não fiz certo do que estava fazendo. Esse procedimento foi correto, major?

O desenho da mola cônica ainda não estava correto, segue o retificado.

Major, seguem os desenhos revisados das duas molas. Foi feita também a comparação com a mola feita pelo Luis Farias. A mola cônica está aproximadamente 4 vezes mais forte e a de tração, 3 vezes mais fraca.

Major, última forma no desenho da cônica, percebi que havia errado uma conta no cálculo do diâmetro médio.

Major, discuti com o Nihari sobre os erros e estou enviando a última versão de cada mola. Quanto a mola cônica, o Nihari achou no livro do Shigley um exercício que mostrava como se calculava o k da mola cônica e vi que estava fazendo do jeito errado. Depois disso, recalculamos os parâmetros que achamos que fosse ideais pra mola.
O exercício é esse aqui:

Major, o Nihari deu o ok e envio as versões finais das molas para serem produzidas em Itajubá.