Padronização estrutural de sapatas adicionais utilizadas na estabilização de guindastes articulados - Medeiros, Gabriel Abreu de (My University, 2023)
It is believed that cranes are equipment that allow the development of civilizations since the ancient times and are currently present in many activity fields. Using these machines, it is possible to carry out the displacement of heavy loads, and to safely reach high altitudes also. For this, it is necessary to carry out analyzes that certify the equipment will remain stable even in the most adverse situations related to the operation, among them, the tipping. To this end, in many applications additional legs are attached to the truck, which are responsible for increasing the stability area and ensuring greater safety in the execution of movements. On the other hand, the growing demand for new truck models and increasingly modern cranes makes the variability of applications grow much faster. In this way, the use of the same additional outrigger model in different applications significantly increases the competitiveness of road implement manufacturers. The present work aims to identify convergent characteristics in the current projects of additional stabilizers in order to standardize components of mechanical assemblies that meet critical implementation applications, according to the standardized guidelines of the Brazilian articulated cranes market. For this, additional leg models with potential for modularization were identified, ending up with the 2-meter-long fixed stabilizer and the 3.6-meter-long extendable model chosen, in both manual and hydraulic versions. Through the elaboration of two methodologies of analytical calculation, the study was based on, and its validation took place through the Finite Element Method (FEM). Taking these results into account, a modular project was developed in accordance with the technical and normative standardization and the analyzes were repeated using the same parameters of simplification, input data, restrictions, and loads, both for the analytical methodologies and for the computational. With this, either by analytical calculation or by the Finite Element Method, it was possible to obtain a reduction in the maximum stress, as well as attenuation of deflection at the end of the beam for both models (fixed and extensible). Still, there is the possibility of changing the material, in view of subsequent validation through field testing and verifying the safety factor in the critical region addressed. In addition, the forthcoming of the second analytical model in relation to the computational results is remarkable, especially for the fixed version, since the mathematical method does not consider the assembly gaps, causing a certain gap in relation to the finite element analysis strategy adopted. [resumo fornecido pelo autor]
Acredita-se que os guindastes são equipamentos que permitem o desenvolvimento das civilizações desde a antiguidade e atualmente estão presentes em diversos ramos de atividade. Através da utilização destas máquinas, é possível realizar o deslocamento de grandes cargas, além de realizar o trabalho em altura com segurança. Para isso, é preciso realizar análises que certifiquem que o equipamento permanecerá estável mesmo nas situações mais adversas relacionadas à operação, dentre elas, o tombamento. Para tal, em muitas aplicações faz-se uso de sapatas adicionais acopladas ao caminhão, que são responsáveis por aumentar a área de estabilidade e garantir maior segurança na realização dos movimentos. Em contrapartida, a crescente demanda por novos modelos de caminhão e guindastes cada vez mais modernos, faz com que a variabilidade de aplicações cresça de maneira muito mais acelerada. Deste modo, a utilização de um mesmo modelo de patola adicional em diferentes aplicações permite aumentar consideravelmente a competitividade dos fabricantes de implementos rodoviários. O presente trabalho visa identificar características convergentes nos projetos atuais de estabilizadores adicionais a fim de padronizar componentes de conjuntos mecânicos que atendam aplicações críticas de implementação, segundo as diretrizes normatizadas do mercado brasileiro de guindastes articulados. Para isso, foram identificados modelos de sapata adicional com potencial de modularização, sendo eleitos o estabilizador fixo de 2 metros de comprimento e o modelo extensível de 3,6 m, nas versões manual e hidráulica. Pela elaboração de duas metodologias de cálculo analítico, o estudo foi embasado e sua validação se deu através do Método de Elementos Finitos (MEF). Levando-se em consideração esses resultados, um projeto modular foi desenvolvido a partir de premissas técnicas e normativas e repetiram-se as análises utilizando-se os mesmos parâmetros de simplificação, dados de entrada, restrições e carregamentos, tanto para as metodologias analíticas, quanto computacional. Com isso, seja pelo cálculo analítico ou pelo Método de Elementos Finitos, foi possível obter uma redução na tensão máxima, bem como atenuação de deflexão na extremidade da longarina para os dois modelos (fixo e extensível). Ainda, existe a possibilidade de alteração do material, diante de posterior validação por meio de teste de campo e verificando-se o fator de segurança na região crítica abordada. Além disso, é notável a aproximação do segundo modelo analítico em relação aos resultados computacionais, principalmente para a versão fixa, uma vez que o método matemático, não considera as folgas de montagem, causando certa defasagem em relação à estratégia de análise por elementos finitos adotada. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia mecânica; Método dos elementos finitos; Estabilidade; Guindastes, etc