Estudo do contacto roda/carril : análise de tensões e fadiga

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

Análise do contacto de engrenagens cónicas com dentado espiral: simulação numérica e validação experimental

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia MecânicaO objetivo deste trabalho é, principalmente, o estudo de engrenagens cónicas com dentado espiral. No entanto, no início da análise foram utilizadas engrenagens cilíndricas de dentes retos, por serem um mecanismo mais simples de analise e compreensão do seu comportamento. Para a análise, de ambas, recorreu-se a simulações por elementos finitos, usando o software Abaqus. Em primeiro lugar, foi feito um estudo da arte, para se conhecer melhor o mecanismo de transmissão estudado, as engrenagens. Num modo geral, foram estudados todos os tipos de engrenagens, mas foram analisadas, de um modo mais profundo, os dois tipos de engrenagens utilizados neste estudo (cilíndricas de dentes retos e cónicas de dentado espiral). Nesse mesmo estado da arte, foi feita uma pequena pesquisa sobre os processos de fabrico das engrenagens. Para estudo das engrenagens, foram analisadas as tensões (tensão segundo critério de Von Mises e a tensão normal s22). Este estudo levou em linha de conta aspetos de natureza operacional, tais como o desalinhamento involuntário dos eixos dos elementos da transmissão, bem como a correção do dentado e binário aplicado. Analisaram-se, ainda, alguns aspetos da simulação, que influenciam a análise do comportamento das engrenagens, tais como, influência do número de dentes e refinamento da malha. Por fim, foram analisados os resultados, comparados os comportamentos das engrenagens e retiradas conclusões.The objective of this work is, mainly, the study of bevel gears with spiral teeth. However, at the beginning of the analysis, straight teeth cylindrical gears were used, as they are a simpler mechanism to analyse and understand their behaviour. For the analysis of both, finite element simulations were used, using the Abaqus software. Firstly, a study of the art was made, in order to better understand the studied transmission mechanism, the gears. In general, all types of gears were studied, but the two types of gears used in this study (cylindrical straight teeth and conical spiral teeth) were further analysed. In this same state of the art, a little research was done on the manufacturing processes of the gears. To study the gears, the stresses were analysed (stress according to Von Mises criteria and the normal stress s22). This study took into account aspects of an operational nature, such as the involuntary misalignment of the axles of the transmission elements, as well as the correction of the gear and applied torque. Some aspects of the simulation were also analysed, which influence the analysis of the behaviour of the gears, such as, influence of the number of teeth and mesh refinement. Finally, the results were analysed, the gears' behaviour was compared and conclusions were drawn

Caracterização metalúrgica e do tempo de vida em contactos eléctricos de relés

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de MateriaisAo longo do seu tempo de vida útil os contactos de um relé estão sujeitos a exigências de utilização não só elevadas como possivelmente concorrentes. Debruçando-se sobre potenciais e actuais fornecedores; este estudo procurou analisar e caracterizar os materiais destes contactos. Foi analisada a sua composição, distribuição e morfologia; recorrendo-se para este fim a várias técnicas analíticas. De entre todas as tentadas, as com resultados significativos (as apresentadas), temos: a microscopia óptica, a fluorescência de raios x, a microscopia electrónica e a análise térmica diferencial. Este estudo inicial no DCM-FCT chega à conclusão de que hoje em dia existe uma excelente compatibilidade entre os diferentes materiais constituintes dos contactos, mas que possivelmente, um fornecedor poderá não ter uma grande uniformidade num determinado parâmetro. No fim, o estudo sugere a continuação do mesmo mas com controlo estatístico significativo

Estudo do comportamento ao desgaste de compósitos de Al-12Si/NbC desenvolvidos por deposição assistida por laser

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Engenharia de ProduçãoOs revestimentos compósitos Al-12Si/NbC foram produzidos por deposição assistida por laser em um substrato de liga Al-7Si. A microestrutura e a resistência ao desgaste dos revestimentos foram avaliadas em comparação com as propriedades do substrato e da liga da matriz. A resistência ao desgaste foi avaliada usando testes de deslizamento reciproco de configuração esfera sobre o plano, em que foram usados como contra-corpos esferas do aço crómio AISI 52100, aço inox 316L, carboneto de tungsténio (WC) e óxido de alumínio (Al2O3). A microestrutura dos revestimentos é constituída por partículas de NbC dispersas numa matriz de liga Al-12Si. A matriz é constituída por dendrites primárias de α-Al e mistura eutéctica α-Al/Si. O reforço com partículas de NbC induz um aumento considerável na dureza média do material da matriz de (85 ± 1) HV a (152 ± 40) HV e na respetiva resistência ao desgaste. Os mecanismos de desgaste envolvem oxidação, adesão com deformação plástica e delaminação e dependem do contra-corpo utlizado.Al-12Si/NbC composite coatings were produced by laser-assisted deposition on a substrate of Al-7Si alloy. The microstructure and wear resistance of the coatings were evaluated in comparison to the properties of the substrate and the matrix alloy. The wear resistance was evaluated using reciprocating sliding tests in a configuration of sphere over-a-plan and as counter-body spheres of AISI 52100 chromium steel, AISI 316L stainless steel, tungsten carbide (WC) and alumina (Al2O3). The coatings microstructure consists of NbC particles dispersed in an Al-12Si alloy matrix. The matrix consists of primary dendrites of α-Al and α-Al/Si eutectic mixture. The reinforcement with NbC particles induces a considerable increase in the average hardness of the matrix material from (85 ± 1) HV to (152 ± 40) HV and in the respective wear resistance. The wear mechanisms involve oxidation, adhesion with plastic deformation and delamination and depend of the counter-body used