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dc.contributor.advisorGrison, Vagner
dc.contributor.authorGriffante, Samuel
dc.contributor.otherVieceli, Alexandre
dc.contributor.otherCosta, Carlos Alberto
dc.date.accessioned2024-04-10T01:14:51Z
dc.date.available2024-04-10T01:14:51Z
dc.date.issued2023-12-11
dc.date.submitted2023-11-28
dc.identifier.urihttps://repositorio.ucs.br/11338/13178
dc.descriptionNo decorrer do tempo, o segmento do agronegócio vem cada vez mais se modernizando e empregando novas tecnologias, tanto na agricultura quanto na pecuária. A adoção de máquinas modernas e novas práticas de manejo do segmento, fizeram com que o setor seja uma das principais receitas do PIB brasileiro, tornando o ramo importante para a economia nacional. Nesse trabalho, realizou-se uma investigação sobre a falha prematura de eixos de tração aplicados em um robô autônomo para alimentação de suínos, por meio de análise estrutural pelo método de elementos finitos, e cálculos analíticos. A falha do componente prejudica as atividades realizadas pelo criador, pois o equipamento fica inoperante, sendo necessário efetuar o trato de forma manual. Para realizar o estudo, foram definidas as cargas aplicadas ao eixo, nas condições: estática (máquina parada), aceleração, trabalho (movimento retilíneo uniforme), e frenagem. Além disso, para determinar as causas da quebra precoce foram realizados uma série de ensaios em laboratório em uma peça que falhou em campo, estes são: os ensaios de tração, composição química, dureza e perfil da fratura. Utilizando o método MEF, através do software Ansys, onde se obteve os valores das tensões, e das deformações. Mesmo tendo adquirido os valores das tensões atuantes através do método MEF, optou-se por calcular as tensões de forma analítica confrontando com os valores da simulação. Sendo que, nos dois métodos, o maior esforço condiz com a região da quebra do componente, que é no rasgo da chaveta que transmite o torque. Os cálculos de fadiga foram realizados pelos critérios de Gerber, ASME-Elíptico, Morrow e SWT, utilizando os valores das tensões calculadas analiticamente. Como as cargas atuantes sobre o eixo diminuem à medida que o equipamento percorre o trajeto fornecendo alimento para os animais, foi implementado o método de estimativa de vida com base em dano acumulado de fadiga. Os resultados mostram que raios minúsculos ou até a ausência destes impactam diretamente em valores elevados de concentração de tensão, e a conclusão da análise de fadiga pelo critério de Gerber, para ciclos de aceleração e frenagem com carga máxima transportada é que o eixo tem vida finita, fraturando com pouco mais de 85 mil ciclos, já para o caso do dano acumulado o eixo falha com pouco mais de 496 mil ciclos. Esses desfechos indicam a necessidade de reavaliar o projeto do eixo de tração, minimizando, e/ou eliminando concentradores de tensão, além de considerar distribuir o torque, para garantir uma vida útil mais longa. [resumo fornecido pelo autor]pt_BR
dc.description.abstractOver time, the agribusiness segment has been increasingly modernizing and employing new technologies, both in agriculture and livestock. The adoption of modern machines and new management practices made the agribusiness sector one of the main revenues of the Brazilian GDP, making the branch important for the national economy. In this work, an investigation was carried out on the premature failure of traction axles applied to an autonomous robot for feeding pigs, through structural analysis using the finite element method, and analytical calculations. The failure of the component harms the activities carried out by the breeder, as the equipment becomes inoperative, making it necessary to carry out the work manually. To carry out the study, the loads applied to the axis were defined under the conditions: static (machine stopped), acceleration, work (uniform rectilinear movement), and braking. Furthermore, to determine the causes of early breakage, a series of laboratory tests were carried out on a part that failed in the field, these are: tensile tests, chemical composition, hardness and fracture profile. Using the FEM method, through the Ansys software, where the values of tensions and deformations were obtained. Even having acquired the values of the acting voltages through the FEM method, it was decided to calculate the voltages analytically by comparing them with the simulation values. Therefore, in both methods, the greatest effort corresponds to the region where the component breaks, which is in the keyway that transmits the torque. Fatigue calculations were carried out using the Gerber, ASME-Elliptical, Morrow and SWT criteria, using analytically calculated stress values. As the loads acting on the axle decrease as the equipment travels along the route supplying food to the animals, the life estimation method based on accumulated fatigue damage was implemented. The results show that tiny radii or even the absence of these have a direct impact on high values of stress concentration, and the conclusion of the fatigue analysis using the Gerber criterion, for acceleration and braking cycles with maximum load transported, is that the shaft has a finite life, fracturing with just over 85 thousand cycles, in the case of accumulated damage, the shaft fails with just over 496 thousand cycles. These outcomes indicate the need to reevaluate the drive shaft design, minimizing and/or eliminating stress concentrators, in addition to considering torque distribution, to ensure a longer useful life. [resumo fornecido pelo autor]pt_BR
dc.language.isoptpt_BR
dc.subjectEngenharia mecânicapt_BR
dc.subjectMetalografiapt_BR
dc.subjectMetais - Fadigapt_BR
dc.subjectMétodo dos elementos finitospt_BR
dc.titleAnálise da falha prematura de eixos de tração aplicados em equipamento autônomo para alimentação de suínospt_BR
dc.typeMonografiapt_BR
mtd2-br.advisor.instituationUniversidade de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.program.nameBacharelado em Engenharia Mecânicapt_BR
mtd2-br.campusCampus Universitário de Caxias do Sulpt_BR
local.data.embargo2023-12-09


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