4. TÜRKİYE’DE ÇALIŞAN YOKSULLUĞU
1.1. İş İçi Yardım Programı
Com sendo o diâmetro do parafuso, a força aplicada paralelamente aos eixos dos parafusos, o comprimento do fuso e a tensão admissível da peça com os olhais (por ser o componente menos resistente).
Considerando um comprimento roscado de 20 mm, força aplicada igual à resultante que os guinchos realizam (sobredimensionamento) e tensão admissível da peça com os olhais,
, novamente metade da tensão de cedência deste componente, usando dois parafusos
vem:
Analisando o resultado obtido para o diâmetro mínimo dos parafusos verifica-se que é um resultado que fisicamente não faz sentido. É possível admitir assim que a utilização de dois parafusos M12 com um comprimento roscado de 20 mm é mais que suficiente, garantido as necessidades e segurança do sistema. A razão para o valor do diâmetro mínimo obtido ser tão pequeno estará relacionado com o comprimento do fuso relativamente elevado e pelo facto de serem utilizados dois parafusos.
6.4.3 Ligação com cavilha
Uma vez fixa a peça com olhais ao bloco dos balões, para juntar a peça de ligação a esta (e assim acoplar os balões secundários à plataforma) é utilizada uma ligação com cavilha sendo deste modo também necessário o seu dimensionamento.
No dimensionamento deste tipo de ligações é comum considerar apenas as tensões resultantes do funcionamento normal da ligação, desprezando as tensões resultantes dos processos de montagem. Assim sendo, as tensões relevantes a verificar são as tensões de corte nas secções da cavilha que se encontrem na transição entre as peças a ligar e as tensões normais na cavilha e nas peças a ligar [32]. Para este último cenário, é necessário levar em consideração o material tanto da cavilha como das duas peças a ligar. Como para a cavilha é escolhido utilizar o mesmo aço de carbono CK45 (típico em órgãos de máquinas graças às suas boas propriedades mecânicas e de ser simples maquinação) idêntico ao material usado nas peças com olhais e de ligação, não existe preocupação aquando da seleção do material com menor tensão de cedência para realização dos cálculos de
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dimensionamento. No final do dimensionamento, é importante garantir que as características da cavilha asseguram que a tensão de comparação não excede a tensão admissível.
No que toca às forças que realizam os esforços nas cavilhas, estas são as mesmas que atuam nos parafusos previamente estudados, ou seja, irá existir uma força vertical de valor 36896,16 N (por cabo) que surge devido à tração dos cabos principais por parte dos balões no cenário mais desfavorável possível (dentro dos limites que não provoquem rutura dos cabos) e uma força que tende a ser horizontal de valor 12170,97 N (sobredimensionamento com valor superior ao real tal como no estudo dos parafusos) aquando da recolha dos balões por parte dos guinchos auxiliares.
Uma vez que o valor da primeira força referida anteriormente é superior ao valor da segunda, o dimensionamento da ligação com cavilha deve ser efetuando tendo por base o valor de 36896,16 N, ficando garantindo que caso a cavilha aguente os esforços provocados por esta força, igualmente irá aguentar a aplicação de uma força de menor valor.
Em condições de funcionamento, as secções da cavilha que ficam na transição entre a peça com olhais e peça de ligação são sujeitas tensões de corte tal como representado na Figura 6.21.
Figura 6.21: Secções da cavilha sujeitas a tensões de corte.
A tensão de corte,
,
que surge nas secções da cavilha é então dada pela equação (6.5):
(6.5)
Com
sendo a força
exercida na cavilha e a área transversal da cavilha. Desprezando outras tensões, partindo do critério de Tresca é admissível considerar que a tensão de comparação, , é igual a duas vezes a tensão de corte, . Tal como referido anteriormente, para a cavilha garantir o correto funcionamento do sistema, as93 características desta têm de assegurar que a tensão de comparação é menor, ou no caso extremo igual, à tensão admissível, . Deste modo, vem:
(6.6)
Admitindo uma tensão admissível igual a metade da tensão de cedência do material que compõem a cavilha ( ), substituindo os valores na equação 6.6 e resolvendo em ordem à área transversal da cavilha vem:
Uma vez que a secção transversal da cavilha é uma secção circular, o valor de é dado pela equação 6.7.
(6.7)
Com, sendo o diâmetro da cavilha.
Substituindo o valor da área da secção transversal da cavilha na equação 6.7, é possível chegar ao valor do diâmetro mínimo da cavilha que suporte as tensões de corte:
Para o caso onde surgem tensões normais existentes no contacto entre as superfícies cilíndricas da cavilha e dos furos, é considerada, como aproximação, uma área projetada de secção retangular, correspondente à projeção da superfície circular num plano perpendicular à linha de ação das forças, ao invés da área transversal de secção circular utilizada nos cálculos referentes à tensão de corte. Neste cenário, as tensões surgem tanto na cavilha como nas peças ligadas a esta. Na Figura 6.22 são representadas as forças envolvidas na criação das tensões normais e as áreas projetadas das secções retangulares.
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A tensão normal, , é então dada pela equação (6.8):
(6.8)
Com sendo a força exercida na cavilha e a área projetada de secção retangular.
Dependendo da secção em estudo, a área projetada de secção retangular e força aplicada varia tal como é visível na Figura 6.22. As áreas projetadas são então dadas por:
De salientar que a área projetada de secção retangular 1, equivalente à peça com olhais, necessita de ser duplamente levada em conta, sendo que, para simplificação de cálculos, uma vez que as secções são idênticas, a força exercida na secções deve ser multiplicada por dois, assim como o comprimento representado por .
Assim sendo, sabendo que os comprimentos e são iguais a, respetivamente, 10 e 12 mm e que a tensão admissível é de 225 MPa, substituindo as expressões das áreas projetadas na equação 6.8 e resolvendo em ordem ao diâmetro da cavilha vem, respetivamente, para a secção 1 e 2:
Comparando os valores de diâmetro mínimo da cavilha obtidos pelas tensões normais com o valor referente às tensões de corte, verifica-se que o valor mais elevado é o de 14,45 mm alusivo ao primeiro caso estudado. Conclui-se assim que a cavilha deverá ter um diâmetro mínimo de 14,45 mm para assegurar a resistência necessária às tensões de corte e normais que surgirão do funcionamento normal da ligação. Tendo em conta esta informação, foi decidido utilizar uma cavilha com um diâmetro de 16 mm. A margem de segurança poderia ser maior caso se optasse com um diâmetro ainda mais elevado que o mínimo requerido, porém, dado o valor obtido ter sido para um caso bastante desfavorável e incomum e de não haver muito espaço disponível para realizar a ligação com cavilhas, em concreto, nos blocos dos balões secundários com rotação, conclui-se que o valor de 16 mm para diâmetro da cavilha é suficiente para o correto funcionamento da plataforma e dos sistemas de acoplamento.
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