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Capítulo 3- Cames. 3.1- Introdução Definição * Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto. Capítulo 3- Cames. Características * Simples => Projeto fácil; * Mecanismo compacto;
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Capítulo 3- Cames • 3.1- Introdução • Definição • * Uma came (ou camo) é um elemento mecânico usado para acionar outro elemento, chamado seguidor, por meio de contato direto.
Capítulo 3- Cames • Características • * Simples => Projeto fácil; • * Mecanismo compacto; • * Permite obter praticamente qualquer movimento para o seguidor; • * Consequências do projeto inadequado => Dificuldade de fabricação e deficiência de funcionamento.
Utilização • Acionamentos em geral; • Máquinas operatrizes diversas; • Eixo comando de válvulas de motores de combustão interna. • Linhas de projeto • Partindo do movimento desejado para o seguidor => Projeto do perfil da came => Síntese; • Partindo da forma da came => Determinação de deslocamento, velocidade e aceleração do seguidor.
Classificação das cames e seguidores
Classificação dos seguidores • De acordo com o movimento do seguidor => Translação ou oscilação; • Trajetória do deslocamento => Radial ou deslocada (em relação à linha de centro da came); • Superfície do seguidor => Face plana, face esférica, face de rolamento ou aresta.
Classificação dos seguidores • Superfície do seguidor: • Rolete • Face Esférica ou cilíndrica • Face Plana • Ponta
Classificação das cames - Came de disco (placa ou radial); - Came de cunha; - Came de extremidade ou de face - Came de forqueta; - Came invertida; - Came cilíndrica.
Observação: • A came deve ser sempre vinculada ao seguidor para garantir o seguimento do perfil; • Vínculos mais comuns => Gravidade, mola ou vínculo mecânico.
Geometria da came radial (ou de disco) • Círculo de base: É o menor círculo tangente à superfície da came. • Ponto de traçado: É um ponto teórico sobre o seguidor, usado para gerar a curva primitiva.
Geometria da came radial (ou de disco) • Curva primitiva: É a que efetivamente define o mov. do seguidor. • Círculo principal: É o menor círculo com centro coincidente com a came, passando pela curva primitiva.
Ângulo de pressão: • - É o ângulo entre a direção do movimento do seguidor e a normal à curva primitiva; • - Variável durante o giro da came; • - Sua existência implica numa componente de força transversal ao seguidor; • - Âng. de pressão grande => Possibilidade de emperramento p/ seg. de translação;
Diagrama de deslocamento • Eixo X: Representa a rotação da came => Comprimento igual ao perímetro do círculo principal desenvolvido; • Eixo Y: Representa o curso do seguidor; • - Elevação => Afastamento do seguidor do centro da came; • - Repouso => Período durante o qual o seguidor está parado; • - Retorno => Movimento do seg. em dir. ao centro da came.
Construção • Método gráfico – Cames com baixa velocidade de rotação. • Método analítico – Cames com altas velocidades de rotação. • Ambos os métodos se baseiam na inversão do mecanismo. • Afim de se obter a mesma referência o seguidor gira em relação a came, no sentido contrário a came em relação ao referencial inercial.
Construção • Parte da posição de menor afastamento do seguidor; • Divisão do diagrama de deslocamento e da circ. principal da came em partes iguais; • Identificação de cada ponto e transferência do deslocamento para a came; • Ajuste da curva primitiva => Procedimentos específicos para cada tipo de came.
Projeto Gráfico de Cames => Utilidade conceitual e computacional • Came de disco com rolete • A came gira com velocidadeconstante; • Iniciar o projetonaposição de menordeslocamento.
Etapas do projeto gráfico • - Inversão do mecanismo => Came estacionária e seguidor girando ao seu redor; • - Girar o seguidor em torno do centro da came no sentido oposto ao da rotação da came;
Etapas do projeto gráfico • - Deslocar o seguidor radialmente de acordo com o deslocamento desejado para cada ângulo de rotação; • - Desenhar o contorno da came ajustando uma curva suave, tangente ao polígono formado pelas posições ocupadas pela face do seguidor.
Pontos relevantes Maiores ângulos de contato ocorrem nos pontos de inflexão da came. Came compacta Deve-se tomar cuidado com raios de base pequenos Baixo ângulos de pressão significa menor taxa de desgaste
Came de disco com seguidor de roletedeslocado • Observaçõessobre o seuuso • - Concepçãooulimitação de projeto; • - Aumento do ângulo de pressão=> Curso de maioresforço; • - Consequência => Reduçãodo âng. de pressão=> Curso de menoresforço.
Came de disco com seguidor de face plana • O procedimento é semlhante ao anterior com pequenas modificações.
Came de disco com seguidor de face plana Circulo base muito pequeno
Comparação entre o tamanho da came de um seguidor de face plana e um seguidor de rolete
Etapas do projeto gráfico • - Inversão do mecanismo; • - Seguidor tangente ao círculo de deslocamento => Defasagem; • - Divisão do círculo de deslocamento; • - Marcação das distâncias perpendicularmente às linhas de divisão; • - Ajustar o contorno da came como uma curva tangente aos círculos do rolete.
Etapas do projeto gráfico • - Inversão do mecanismo; • - Desenhar um circ. com centro no eixo da came passando pela artic. do seg.; • - Divisão do círculo gerado; • - Com centro em cada ponto da div. traçar arco de raio igual ao raio do seg.; • - Transferir o arco desejado em cada posição da came; • - Ajustar o contorno da came como uma curva tangente aos círculos do rolete.
Came de disco com seguidor oscilante de face plana • Etapas do projeto gráfico • Etapas idênticas ao caso anterior; • Ajuste do perfil da came tangente ao polígono formado.
Came de retorno comandado • Tanto a elevação quanto o retorno são comandados pela came; • Também chamadas de cames de diâmetro constante; • Exemplo de uso => Comando de válvulas desmodrômico; • Possibilidade de uso de cames duplas para acionamento e retorno.
Came Cilíndrico • Exemplo de uso => Molinete de pesca; • Mecanismos de enrolamento; • Seguidor é guiado por uma ranhura na came.
Came invertido • Seguidor aciona a came por meio de uma ranhura; • Exemplo de uso => Máquina de costura.
Came para seguidor de roletes – Método Analítico • Passo 01: Determinar os ângulos como se segue:
Came para seguidor de roletes – Método Analítico • Passo 03: Determinar os ângulos
Came para seguidor de roletes – Método Analítico • Passo 04: Calcular as coordenadas Xi e Yi e dos ângulos de pressão. Ângulo de pressão
Came para seguidor de roletes – Método Analítico • Passo 05: Determinar o raio de curvatura de cada ponto da came.
Came para seguidor de roletes – Método Analítico Raio de Curvatura
3.3 - Tipos de Movimento do Seguidor • Durante a rotação da came => Seguidor pode sofrer elevação, repouso e retorno; • Movimentos mais utilizados para estes fins: • Movimento uniforme; • Movimento harmônico simples; • Movimento parabólico; • Movimento cicloidal; • Movimento Polinomial. (Se popularizou com o uso de máquinas ferramentas CNC)
Cames de Alta Velocidade • Preocupação com o descolamento do seguidor da came. • Forças atuantes no sistema são significativas => Forças de inércia + força de retenção. • Seleção dos movimentos deve levar em conta: • * Movimento desejado para o seguidor => Fundamental importância; • * Forças de inércia => Características dinâmicas do sistema; • * Seleção do contorno da came => Minimização do carregamento dinâmico.
Conceito de aceleração segunda => Jerk • * Terceira derivada do deslocamento em relação ao tempo; • * Mede a taxa de variação da aceleração => Taxa de aplicação da carga (força). • * Indica o impacto do carregamento => Condição desfavorável de funcionamento; • * Impacto perfeito => Aplicação instantânea da força => (Jerk = Infinito);
Síntese do movimento: Pontos mortos Velocidade constante
Síntese do movimento: 1- Define-se as posições conhecidas e movimentos conhecidos. 2- Completa-se os gráfico para uma volta completa da came com perfis de deslocamento.
