UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

EMC 5301 – INTRODUÇÃO AO PROJETO E MANUFATURA ASSISTIDOS

POR COMPUTADOR

TURMA 730

Projeto preliminar

Ponte Rolante

Marco A. Casarin

Marco A. Marian Jr.

Júlio Furnaleto

Felipe V. Buzzi

Florianópolis, novembro de 2009

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Introdução

No projeto preliminar, do processo de projeto, terá como finalidade a montagem

geométrica do produto e a simulação da dinâmica das geometrias envolvidas. Esta fase

pode ser considerada como uma fase intermediária entre as abstrações, e conceitos

desenvolvidos nas etapas anteriores, e o projeto detalhado final.

Nesta fase os princípios de solução são construídos geometricamente em

sistemas CAE/CAD/CAM, ferramenta que auxilia na construção e desenvolvimento da

metodologia de projeto e que possibilita a organização e hierarquização das peças

desenvolvidas.

Na fase de projeto preliminar são evidenciadas as atividades de: definição

geométrica da estrutura do produto, definição da melhor interação entre os componentes

individuais (estaticamente e dinamicamente), estudo de resistências mecânicas, assim

como o estudo de materiais que o produto será composto e da estabilidade da estrutura

mecânica desenvolvida.

Dentro desta metodologia, descrever-se-á a documentação das montagens e

submontagens das peças do produto ponte rolante, em uma organização de projeto no

estilo produto-peça (top-down), ou seja, o produto é pensado como um todo. Os

projetistas focam o processo de criação geométrica na relação função/forma.

Também será descrito um planejamento para o processo de manufatura e uso do

produto, além do planejamento das próximas atividades que serão desenvolvidas para a

finalização do projeto.

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Índice

1. Definição preliminar da estrutura do produto .............................................................04

2. Montagem dos subsistemas ........................................................................................05

3. Simulações de movimento ..........................................................................................13

4. Processo de manufatura e fases de vida do produto ...................................................14

5. Gerenciamento do projeto ..........................................................................................15

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1. Definição preliminar da estrutura do produto

A estrutura funcional do produto é composta por uma lista de componentes e seus

relacionamentos. Ela auxiliará a organizar as montagens através de um processo

gerenciável que pode ser atribuído às equipes de projeto.

A estrutura preliminar, gerada no presente trabalho, foi gerada a partir da estrutura

funcional concebida no projeto conceitual desenvolvido anteriormente.

Na figura 01é apresentada a estrutura preliminar concebido do produto ponte

rolante.

Figura 01- estrutura preliminar da ponte rolante

Foi realizado também um esboço de montagem, onde a peça de partida auxilia na

definição de parâmetros de montagem, planos, eixos e sistemas de referência e outras

informações que o sistema CAE/CAD/CAM permite adicionar a ela.

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Na figura 02 é apresentado o esboço de montagem (“Skeleton Model”) e a definição

da localização dos principais subsistemas/montagens que constituirão o produto.

Figura 02- esboço de montagem

2. Montagem dos subsistemas

A partir da modelagem das peças individuais, partiu-se para a montagem do produto

através da escolha apropriada das restrições.

A montagem pode ser feita através de diversos tipos de assentamentos como: align,

mate, insert, planar, entre outros. Sendo que cada um deles possui as respectivas

restrições, as quais parametrizam e especificam as posições relativas entre os

componentes a serem montados, definindo os graus de liberdade.

A fim de permitir uma visualização mais realista, partiu-se para a montagem

de elementos móveis, que permitirão a realização de simulações de movimento do

produto.

2.1 Sistema de sustentação

Este sistema é composto por um subsistema:

Robustez

2.1.1 Subsistema de robustez

Para a realização da montagem do subsistema de robustez foram utilizadas quatro

vigas, duas longitudinais e duas transversais. Estas foram dispostas como visto na figura

abaixo. Nessa montagem não há nenhum grau de liberdade, pois as vigas são todas

fixas.

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Figura 03 - Subsistema de robustez – vigas transversais e longitudinais

Figura 04 – Árvore de montagem do subsistema de robustez

2.2 Sistema de Movimentação

Este sistema é composto por dois subsistemas:

Velocidade

Movimentação em dois eixos

2.2.1) Subsistema de Velocidade

Para a realização da montagem do subsistema de velocidade foram utilizadas três

carcaças e três rotores de motores elétricos além de três engrenagens, estas de diferentes

tamanhos. Os motores são submontagens, já que existe um grau de liberdade entre a

carcaça e o rotor.

As engrenagens foram acopladas aos rotores dos respectivos motores e

posteriormente, na montagem geral, terão a função de mover outras engrenagens.

Nessa montagem há um grau de liberdade, já que o rotor do motor juntamente com

a engrenagem rotacionam.

Figura 05 – Engrenagem

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Figura 06 – Carcaça do motor

Figura 07 – Rotor

Figura 08 – Subsistema de velocidade – Motor e engrenagens

Figura 09 - Árvore da Montagem do subsistema de velocidade

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2.2.2 Subsistema de Movimentação em dois eixos

Este subsistema é composto por mais dois subsistemas:

Carro Interno

Carro Externo

2.2.2.1 Subsistema Carro Interno

Para a realização da montagem do subsistema do carro interno foram utilizados

dezesseis rolamentos, oito eixos, sete rodas e uma carcaça. Os eixos e os rolamentos

foram acoplados na carcaça do carro, já as rodas foram acopladas aos eixos.

Esta montagem permite ao carro interno um grau de liberdade.

Figura 10 – Rolamento

Figura 11 – Roda com detalhe do acoplamento

Figura 12 – Eixo

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Figura 13 – Chassi do carro interno

Figura 14 – Montagem

Figura 15 – Árvore da montagem do subsistema do carro interno

2.2.2.2 Subsistema Carro Externo

Existem no produto final dois carros externos.

Para a realização da montagem do subsistema do carro externo foram utilizados, seis

rolamentos, três eixos, três rodas, uma tampa e uma carcaça, para cada carro externo. Os

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eixos, os rolamentos e a tampa foram acoplados na carcaça do carro, já as rodas foram

acopladas aos eixos.

Esta montagem permite ao carro externo um grau de liberdade.

Figura 16 – Chassi externo

Figura 17 – Eixo

Figura 18 – Tampa lateral

Figura 19 – Roda

Figura 20 – Resultado da montagem do subsistema do carro externo

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Figura 21 – Árvore da Montagem do subsistema do carro externo

2.3 Sistema de aquisição e entrega de cargas

Este sistema é composto por um subsistema:

Subsistema de força

2.3.1 Subsistema de força

Este subsistema é composto por outros dois subsistemas:

Carretel

Talha

2.3.1.1 Carretel

Para a realização da montagem do carretel foram utilizados, dois rolamentos, um

eixo e o próprio carretel. O eixo e os rolamentos foram acoplados na carcaça do carro

interno, já o carretel foi acoplado o seu eixo.

Esta montagem permite ao carretel um grau de liberdade.

Figura 22 – Eixo carretel

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Figura 23 – Carretel

Figura 24 - Montagem do subsistema carretel

Figura 25 - Árvore da Montagem do subsistema carretel

2.3.1.1 Talha

Para a realização da montagem da talha foi utilizado um suporte para a talha, um

gancho, quatro rolamentos e duas polias. O gancho, os quatro rolamentos e as duas

polias foram acoplados no suporte da talha.

Esta montagem permite a talha três graus de liberdade.

Figura 26 - Suporte da talha

Figura 27 - Gancho

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Figura 28 - Polia

Figura 29 - Montagem do subsistema talha

Figura 30 - Árvore da Montagem do subsistema Talha

3. Simulações de movimento

Com a finalidade de analisar a dinâmica do produto e a interação entre as peças

foram realizadas algumas simulações de movimento, utilizando restrições e movimentos

e relações entre as peças.

Na figura a seguir, temos exemplo de uma das simulações realizadas, na qual o

carrinho interno se movimenta para a esquerda e a talha sobe.

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Figura 31 – Simulação de movimentos do carrinho interno

4. Processo de manufatura e fases de vida do produto

As fases de vida de um projeto englobam os:

Setores produtivos: projeto, fabricação, montagem

Setores de mercado: aplicável a indústrias de pequeno e médio porte

Setores de consumo: função, manutenção, reutilização

4.1 Setores Produtivos

Projeto:

Elaborado em Projeto Informacional, Conceitual, Preliminar e Detalhado.

Fabricação:

O modelo de fabricação deverá ser obtido através dos resultados das análises

realizadas nesta etapa do projeto, assim como do modelo representado no sistema

CAD / CAM.

A ponte rolante utilizará vários componentes já existentes no mercado, como:

Eixos

Rolamentos

Rodas

Polias

Cabos

Ganchos

Engrenagens

Motores elétricos

No entanto algumas peças terão de ser fabricadas especialmente para este produto,

como:

Carcaças dos carros interno e externo

Vigas

Como a cidade de Joinville é um pólo metal-mecânico, provavelmente não será

difícil encontrar empresas capazes de fabricar as peças citadas acima.

Montagem:

O modelo representado no sistema CAD / CAM será a base para o processo

de montagem.

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4.2. Setores de Mercado

Como descrito na etapa de projeto informacional, nosso produto destina-se a

empresas de pequeno e médio porte. Pois a carga máxima suportada por nosso produto é

de 1000kg.

No início pretendemos vender nosso produto para empresas das regiões norte, vale

do Itajaí, serra e sul do estado de Santa Catarina, por serem regiões bastante

ndustrializadas.

Posteriormente temos a intenção de ampliar nosso mercado para os estados do Rio

Grande do Sul, Paraná, São Paulo e Rio de Janeiro.

4.3. Setores de Consumo

Função:

O produto final será empregado para transporte de cargas de até 1000kg, logo será

utilizada em empresas de pequeno e médio porte.

Manutenção:

Um dos requisito de projeto mais trabalhados durante o desenvolvimento foi a sua

modularidade, em função da facilidade de manutenção.

Por ser modular o produto permite uma fácil identificação e resolução de problemas,

diminuindo com isso os custos com manutenção.

Reutilização:

Cada peça substituída deverá posteriormente passar por um processo de avaliação

que a qualificará como descarte ou direcionada para o reparo apropriado.

Devido a característica de modularidade do sistema, alguns componentes poderão

ser reutilizados ou simplesmente ficar disponíveis para outras aplicações.

5. Gerenciamento do projeto

A partir das tarefas programadas no começo do projeto, houve a necessidade de

reajuste das datas para a realização do projeto dentro da data especificada. Com o

auxílio de um software de gerenciamento de projetos comercial foi possível o ajuste das

datas e a geração de relatório de tarefas a serem realizadas, como pode ser visto na

figura XX.

Figura 32 – Tarefas a serem realizadas

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O gráfico de barras da programação de execução das tarefas no tempo (gráfico de

Gantt) pode ser visto na figura XX.

Figura 33 – Tarefas a serem realizadas