Análise da falha do suporte de mancal de um eixo cardan utilizado num veículo pesado

Abstract

Este trabalho tem o objetivo principal de compreender a metodologia de especificação e análise de linha de transmissão de torque através de cardans / juntas universais e avaliar o quanto o resultado oriundo desta metodologia influenciou na falha do suporte do mancal do cardan em uma aplicação real. Foram realizadas três linhas de trabalhos distintas, primeiro foi compreendido toda a metodologia e realizado os cálculos analíticos de acelerações e cargas de mancais nos cardans / juntas universais, em segundo foi realizado cálculos estruturais via MEF – Método dos Elementos Finitos com vários tipos de carregamentos, incluindo os obtidos através dos cálculos analíticos, e como resposta foram gerados valores de tensões normais máximas e mínimas em função de cada carregamento. Os resultados de tensões via MEF foram comparados com as tensões resultantes da terceira linha de trabalho obtidas através da instrumentação de um suporte de mancal de cardan em campo durante a aplicação real do caminhão em análise. Os resultados geram a conclusão de que os carregamentos oriundos dos cálculos analíticos possuem muito pouca influência na falha do suporte do mancal do cardan e converge para as conclusões das linhas de pesquisas já iniciadas praticamente pela totalidade dos autores do estado da arte. Uma planilha de cálculo paramétrica foi desenvolvida no intuito de efetuar a análise com base na teoria / metodologia suportanto o projetista diminuindo o tempo de aprovação, mas é necessário a continuidade de linhas de pesquisas neste assunto no intuito de prever com maior precisão o comportamento dinâmico da aplicação de linhas de transmissão de torque através de cardans e juntas universais

Understand the methodology of specification and analysis of torque transmission line through cardan and universal joint and evaluate how much these results are influent in the gimbal bearing bracket failure in a real case is the most important objective of this job. Three distinct task lines were applied, first it was understood the entire methodology and performed all analytical calculations about accelerations and gimbal / universal joints bearing loads. In second and parallel, it was performed structural calculations through the FEA – Finite Elements Method considering several loads including the load result acquired in previous step, and the results were explicit in stress. The results of maximum and minimum stresses for all loads of the second step were compared with results of field measures stress acquired by instrumentation of a new gimbal bearing bracket with extensometers sensors during a real application of a truck under analysis. All results generate the conclusion that loads from the analytical calculations have little influence in the gimbal bearing bracket failure and converge to the conclusions of the research lines already begun for almost authors all commented in the art state. A spreadsheet was created based on the current theory to support designers during the Project, minimizing the approval time, but is necessary the studies continuity in this assumption to predict with more precision the dynamic behavior of the application of torque transmission line through gimbals and universal joints