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Projetos de Máquinas Agrícolas - A3

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Projetos de Máquinas Agrícolas - A3

  1. 1. PROJETOS DE MOTORES AGRÍCOLAS - CI UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA Prof. Dr. Daniel Albiero FORTALEZA-CE MARÇO DE 2012
  2. 2. 1- PROJETO TERMODINÂMICO; 2-PROJETO MECÂNICO (CINEMÁTICA E DINÂMICA); 3-PROJETO ESTRUTURAL; 4-PROJETO DE MATERIAIS.
  3. 3. PROJETO TERMODINÂMICO Motores de Combustão Interna Termodinâmica CALOR É definido como energia transferida através do contorno de um sistema devido a diferença de temperatura entre os sistema e seu entorno. Ta Tb Ta<Tb calor TRABALHO É definido como energia transferida através do contorno de um sistema devido a diferença intensiva de uma propriedade, outra que não temperatura, que existe entre o sistema e seu entorno. Pa Pb Pa>Pb trabalho
  4. 4. Motores Térmicos:
  5. 5. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Termodinâmica PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA: Energia não pode ser criada nem destruída mas apenas convertida e uma forma para outra. Q- ΔEarmazenado =ΔEfluxo-W Onde: Q é o calor transferido; W é o trabalho realizado; ΔEfluxo é a diferença entre a quantidade final e inicial que fluíu; ΔEarmazenado é a diferença entre a quantidade final e inicial que fica armazenada. SE E SOMENTE SE TODA ENERGIA ARMAZENADA FLUÍ PELO SISTEMA ENTÃO: Q=-W η=(ΣW)/Q chega no máximo a 60% EFICIÊNCIA TÉRMICA:
  6. 6. Termodinâmica SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: Dada uma máquina térmica que inicie sua operação é impossível que opere sem receber trabalho ou calor adicional para manter-se em operação. (O moto-contínuo é impossível, a entropia de um sistema sempre aumenta). ds=(dQrev)/T Onde: ds é a diferencial da entropia; dQrev é a diferencial do calor em um ciclo reversível; T é a temperatura do sistema. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna
  7. 7. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Ciclos Motores Ciclo Otto: Nos diagrama Pv e Ts, figura (a) e (b) ocorrem os seguinte processos: ab é uma compressão isoentrópica (compressão) ; bc é um processo de adição de calor à volume constante (ignição); cd é uma expansão isoentrópica (expansão); da um processo de rejeição de calor à volume constante (exaustão).
  8. 8. k=cp/cv é uma cte referente ao fluído Ciclo Otto:
  9. 9. Ciclo Otto:
  10. 10. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Ciclos Motores Ciclo Diesel Nos diagrama Pv e Ts, figura (a) e (b) ocorrem os seguinte processos: ab é uma compressão iso-entrópica (compressão) ; bc é um processo de adição de calor à pressão constante (ignição); cd é uma expansão iso-entrópica (expansão); da um processo de rejeição de calor à volume constante (exaustão).
  11. 11. Ciclo Diesel
  12. 12. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Tempos de operação O termo tempos de operação de motores se refere a seqüência de operações que ocorrem no conjunto de mecanismos (motor) que seguem um ciclo motor. Existem motores 2 tempos, e motores 4 tempos:
  13. 13. Motor 2 tempos (ciclo diesel ou otto) MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Tempos de operação Motor 4 tempos (ciclo diesel ou otto) UMA VOLTA GIRABREQUIM = UM CICLO DE POTÊNCIA DUAS VOLTAS GIRABREQUIM= UM CICLO DE POTÊNCIA
  14. 14. Ciclo Diesel - Real
  15. 15. Ciclo Diesel - Real
  16. 16. Os motores modernos seguem este ciclo que na verdade é uma mistura entre o ciclo otto e diesel (a carga total, injeção de combustível e queima ocorrem dentro do tempo de expansão). Ciclo Dual
  17. 17. MOTORES DE USO AGRÍCOLA Motores de Combustão Interna Tempos de operação Motor 4 tempos (ciclo otto)
  18. 18. Combustão
  19. 19. PROJETO MECÂNICO Balanceamento: ∑ =− 0maF 0...... 22 22 2 11 =−−− ωωω bb RmRmRm ∑ =− 0.rmM 0... 2211 =−−− bb RmRmRm
  20. 20. PROJETO MECÂNICO Balanceamento: Forças vibratórias )(RxFTMs += M é o momento vibratório, T é de reação, R é o vetor posição entre o pivô e o seguidor, F é a força do seguidor.
  21. 21. Dinâmica de Motores PROJETO MECÂNICO
  22. 22. Dinâmica de Motores PROJETO MECÂNICO
  23. 23. Dinâmica de Motores PROJETO MECÂNICO
  24. 24. Dinâmica de Motores PROJETO MECÂNICO
  25. 25. Volante de Inércia: PROJETO MECÂNICO α.IT = dmzyIx ).( 22 += ∫ dmzxIy ).( 22 += ∫ dmyxIz ).( 22 += ∫ 2 .. 2 1 ωIEC =
  26. 26. Volante de Inércia: PROJETO MECÂNICO
  27. 27. PROJETO MECÂNICO Forças dinâmicas nos pinos principais e da manivela:
  28. 28. PROJETO MOTORES MULTICILÍNDRICOS
  29. 29. ^ 2 ^ 22 )]..sen(...[))]...2cos(.)..(cos(..).cos(...[ jtrmit l r trmtrmF abas ωωωωωωω +++≅ Forças vibratórias em motores multicilíndricos:
  30. 30. Momento vibratório em motores multicilíndricos:
  31. 31. Modos de flexão e torção da vibração em motores multicilíndricos:
  32. 32. CÁLCULO ESTRUTURAL
  33. 33. PROJETO DE MATERIAIS Diagramas de Ashby
  34. 34. PROJETO DE MATERIAIS ( Aços):

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