22/03/13Relatório Carrinho de Rolimã 1- Introdução 1.1- Projetos mecânicos Não se sabe ao certo a história do mais radical dos brinquedos das crianças da década de 70 e 80 da região sudeste do Brasil. Pode-se dizer que os primeiros exemplares foram construídos em cidades como São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, no final da décadas de 60, começo da década de 70. O principal material, as rodas, eram rolamentos conseguidos em oficinas de manutenção de automóveis. As oficinas em questão davam manutenção aos carros daquela época, os Chevrolets Belair, os Fordões 50 51, os Pontiacs os Mercuries os Dogdes e os sofisticados Oldsmobiles, todos carros importados. Os rolimãs bons para fazer os carrinhos vinham da transmissão destes carrões americanos. Mas também qualquer carro nacional também descartava estas peças, e oficina para consertar as antigas latas velhas que zero Kilometro já apresentavam problemas com ruas esburacadas e falta de via apropriadas para o tráfego de veículos O maior problema era conseguir as rolimãs, sem pagar nada, simplesmente pedindo e as vezes executando pequenos serviços das oficinas, na maioria das vezes de limpeza para obter o prêmio. Engraçado que carrinho de rolimã era brinquedo dos meninos mais pobres ou com menos condições que não podiam ter uma bicicleta, mas tornou-se o pai, hoje avô dos brinquedos radicais no Brasil. Os carrinhos de rolimã eram levados as ladeiras asfaltadas e que igualmente somente se popularizaram com a urbanização das cidades igualmente na época de 60 e 70, o que novamente confirma a época aproximada do surgimento deste brinquedo. Hoje em dia é comum competições entre carrinhos de rolimã. Na USP (Universidade de São Paulo), acontece anualmente esse torneio. Os carrinhos são projetados, bem mais equipados e mais elaborados. 1.2- Pergunta problema No decorrer do nosso projeto foram surgindo problemas e questões que julgamos pertinentes para a construção do carrinho, tais como: - Como enquadrar o projeto dentro do regulamento da competição? - Como fazer um sistema de freio que seja eficiente? - Qual o tamanho ideal do carrinho para que possa ser utilizado pelo piloto escolhido? - Como funcionará o sistema de direção? Haverá sistema de amortecimento? 1.3- Objetivo O objetivo desse trabalho é projetar e construir um carrinho de rolimã aplicando ao máximo o que aprendemos na disciplina, visando a participação no 1º GPUFOP – Campeonato de Carrinhos de Rolimã. 1.4- Justificativa Primeiramente fomos direcionados pelo professor Paulo Henrique Vieira Magalhães a realizar a construção do carrinho, por razão da disciplina por ele lecionada, CAT101 - Mecânica Aplicada. Posteriormente, a notícia da competição nos motivou ainda mais a aplicar o que aprendemos na disciplina, para construção do carrinho. 2 – Pré-Projeto 2.1- Condições de contorno Exigências estabelecidas pelo regulamento do campeonato de carrinhos de rolimã como tamanho do www.trabalhosfeitos.com/imprimir/Relatório-Carrinho-De-Rolimã/151923 1/4 metalon de sustentação embaixo do carrinho. Como o corpo do carrinho é feito de madeira e é esbelto. 3 – Metodologia de construção do carrinho e testes www. solicitação que deveria ser resistida e outros fatores estruturais. O eixo traseiro não oferecia condições para o acoplamento da rolimã a solução foi embutir um eixo de nylon dentro do metalon.Dimensionamentos O primeiro dimensionamento foi quanto ao tamanho do carrinho.2.4 N/3 cm = 433. O tarugo de nylon foi usinado nas pontas ficando com o mesmo diâmetro do buraco do rolamento e parafusado por dentro do metalon garantindo um encaixe firme e seguro.8/2 = 216. parafusos e juntas em geral Molas: Para determinar a constante elástica da mola foi feito o seguinte ensaio: 1. Materiais disponíveis para construção do carrinho. furos e encaixes. Tamanho do piloto da equipe.4 kgf 813.6 = 1301. analisando-se tamanhos de peças.com/imprimir/Relatório-Carrinho-De-Rolimã/151923 2/4 . Como várias peças do carrinho foram recuperadas de um carrinho já construído.9 N/cm 2. porca. Definiu-se um esquema de cabos de aço finos que puxam uma barra na parte traseira do carrinho que entra em contato com os rolamentos proporcionando a frenagem. para que o piloto não perca o controle da direção.8 N/cm para 2 molas 433. foi necessário acoplar um metalon na parte de baixo do shape para diminuir a flambagem do carrinho. O acionamento é realizado por uma barra instalada a frente do piloto conectada aos cabos de aço.| Aço | 3500 kgf/cm² | 3500 kgf/cm² | 2600 kgf/cm² | 3500 kgf/cm² | Ferro | 300 kg/cm² | 800 kg/cm² | 240 kg/cm² | 300 kg/cm² | Madeira: corpo do carrinho Nylon: encaixe para rolamentos no eixo traseiro Aço e Ferro: metalon dos dois eixos. Sobre as duas molas (idênticas) colocamos uma carga de 83 kg 3.22/03/13 Relatório Carrinho de Rolimã rolamento. Medimos o novo comprimento da mola com o carregamento (3 cm) 4. Demais dimensionamentos foram realizados para parafusos.trabalhosfeitos. molas de suspensão. O travamento do eixo dianteiro foi realizado por duas pastilhas de aço parafusadas na parte de baixo do carrinho de maneira a impedir o giro do eixo. logo esta distância ficou de 80 cm. Optou-se por uma distância que permitisse a um piloto de estatura mediana pudesse dirigir o carrinho com tranqüilidade. nos limitamos a dimensões de corpo.Materiais utilizados e tensões admissíveis Material | Tração | Compressão | Cisalhamento | Flexão | Madeira | 60 kg/cm² | 50 kg/cm² | 35 kg/cm² | 60 kg/cm² | Nylon | 10000 PSI | 1300 PSI | .4 N 1301. 2.4 .3. Realizamos os seguintes cálculos: 83 kg . restringindo a distância entre banco e eixo dianteiro para boa dirigibilidade. distância entre o assento e o eixo de direção.8 m/s² = 813. eixo dianteiro e eixo traseiro já prontos. 9. Estipulou-se um ângulo de 35º (permite que o carrinho realize as curvas necessárias) e as pastilhas travantes foram instaladas na posição que oferecia a liberdade desejada ao eixo de direção. O freio foi pensado de maneira a ser um sistema inovador e aplicado à engenharia.| . assento com encosto e dispositivos de segurança. 1. Medimos o tamanho das molas sem deformação (6 cm) 2.9 N/cm Kmola = 216. Peso do piloto da equipe. distância entre eixos. O freio deve ficar em posição diagonal no centro do carrinho. Em seguida. determinará qual a velocidade alcançada em diferentes situações de mesma carga e diferente inclinação da rampa de teste. o que gerou uma abertura irregular.Testes a serem realizados O teste de carregamento e deformação será realizado a partir da colocação de carga no carrinho e medida da deformação causada (abaixamento) de acordo com as cargas colocadas. Entretanto. sendo utilizado para controlar o carrinho enquanto este desce pela rua.Etapas de construção Primeiramente uma chapa de madeira foi cortada nas dimensões projetadas para o carrinho. além de outros equipamentos e ferramentas disponíveis no laboratório de mecânica da UFOP. uma que o equipamento utilizado não foi o adequado. pôde-se definir o tamanho e a espessura da madeira a ser utiliza. Essa barra então aproxima-se do rolamento encostando uma borracha nos rolamentos.22/03/13 Relatório Carrinho de Rolimã 3. 4 – Dados da montagem realizada e do dimensionamento Para confecção do carrinho. e nela foi feita uma abertura para colocação da barra de acionamento do freio. sendo uma em cada extremidade dos dois eixos existentes e é constituído de um corpo de madeira. por princípio. realizamos essa furação com furadeira. A fixação do metalon foi feita utilizando 4 parafusos com porcas e ruelas www. Inicialmente definiu-se o formato do carrinho. já com seus respectivos rolamentos (conforme consta no pré-projeto. A partir daí. acionando um cabo de aço ligado em uma barra de metal que fica atrás do eixo traseiro. a altura e peso do piloto. Para diminuir a velocidade. 3. algumas limitações foram impostas pela falta de equipamentos disponíveis.2. e por fim fixou-se o banco do piloto.com/imprimir/Relatório-Carrinho-De-Rolimã/151923 3/4 . Iremos determinar três pontos de teste (ruas com inclinações diferentes e parecidas com a rua da competição) onde uma mesma pessoa descerá por uma determinada distância com o carrinho para medirmos assim o tempo gasto. Na ausência desse equipamento nos laboratórios da UFOP. Feito isso os eixos dianteiro e traseiro foram preparados. caso a equipe julgue necessário. O eixo da frente é móvel.trabalhosfeitos. medindo a altura de deformação para cada um dos três testes.3. deve-se então puxar uma barra de metal (que foi projetado para permitir este movimento de rotação). O teste de velocidade. podemos então pensar em alguma mudança na construção do carrinho que permita uma melhora na sua performance dinâmica. também conforme projeto. Primeiramente faremos o teste de maneira a medir a deformação causada por uma única pessoa sobre o carrinho e prosseguiremos com o teste para até três pessoas. Com esses dados. existindo uma cadeira de plástico para assento. 3. Com os materiais em mãos deu-se o início na construção do rolimã. broca. como fresa para usinagem. para o eixo traseiro destaca-se a presença do sistema de amortecimento). realizando assim o corte da madeira com ferramentas apropriadas. Após a realização do dimensionamento houve uma listagem dos materiais necessários para confecção do mesmo. 3.Equipamentos a serem utilizados Durante o projeto e a montagem do carrinho observamos a necessidade do uso de serra.Sistemas e funcionamento O carrinho contém quatro rolimãs (rolamentos). o material que deve ser usado para fazer os eixos e se havia necessidade de reforço na estrutura do carrinho. E pra isso foi necessário o conhecimento de algumas variáveis como. que facilitaria a perfuração da madeira para encaixe da barra de acionamento do freio. diminuindo a velocidade do carrinho. Como um exemplo podemos citar a falta de um policorte. freando o carrinho. furadeira e esmeril.4. e montados no carrinho. Posteriormente o sistema de freio foi montado. foi utilizado um metalon 30x30 mm com XXX metros de comprimento para realização do reforço necessário.1. inicialmente precisou-se fazer o dimensionamento do mesmo. A partir dos resultados obtidos poderemos comparar os valores alcançados de velocidade com valores encontrados na literatura e outras fontes e assim fazer uma avaliação do nosso equipamento. tiveram uma de suas extremidades fixadas à barra e a outra fixada na extremidade de uma segunda barra também de alumínio. Sendo que o parafuso faz a união da madeira. uma vez que um mau posicionamento do mesmo pode comprometer a dirigibilidade do carrinho. e minimizar o desgaste dos rolimãs.22/03/13 Relatório Carrinho de Rolimã de espessura 8 mm e aproximadamente 8 cm de comprimento. Vale ressaltar que o local de fixação do banco foi determinado após testes com os possíveis pilotos. para tal fixação utilizou-se 4 parafusos com porcas e ruelas de espessura de aproximadamente 5 mm e 8 cm de comprimento. Sendo que os parafusos são envolvidos por molas. Em seguida. Ainda. houve a construção do sistema de freio. Sendo que. de forma que seja mantida uma distância entre a barra e aos rolimãs que estão acoplados no metalon. em seguida é envolvido pela mola de aproximadamente 7 cm de comprimento. já com os rolimãs instalados. o sistema de freio do carrinho é concluído. 2 barras de nylon de 30 mm de diâmetro e aproximadamente 12 cm de comprimento. Lembrando que nas extremidades da barra de alumínio foram acopladas borrachas para aumentar o coeficiente de atrito no freio. Sendo que o mesmo possui um sistema de amortecedor com molas. uma vez que feito isso os cabos de aço serão tracionados. Formando assim o sistema de eixo traseiro com amortecedor. puxando assim a barra de alumínio e a mesma entrando em atrito com os rolimãs. Após instalação dos eixos.com/imprimir/Relatório-Carrinho-De-Rolimã/151923 4/4 . basta puxar a alavanca. Para o acionamento do mesmo. passando por um furo adequado. A fixação dos rolimãs ao metalon foi realizada com 2 parafusos com porcas e ruelas de 20 mm de espessura e 10 cm de comprimento. as barras. de forma que o rolimã seja acoplado sob pressão às barras de nylon. utilizou-se um metalon 40x25 mm de XXX metros. favorecendo sua dirigibilidade. foram fixadas no interior de um metalon 40x25 mm e XXX metros de comprimento. Essa segunda barra foi acoplada no metalon do eixo traseiro por 2 parafusos. Posteriormente. realizou-se uma solda de um mesmo metalon com aproximadamente 7 cm perpendicularmente ao eixo. Em seguida houve a construção do sistema do eixo traseiro. por fim vasa o metalon que já está com os rolimãs acoplados. o acoplamento do eixo à madeira foi feita com o mesmo tipo de parafuso utilizado nos rolamentos. Sendo que para isso. Para finalizar a construção do carrinho de rolimã montou-se o banco. Dessa forma. Para que assim o carrinho tenha uma altura maior. utilizando 2 parafusos com porcas e ruelas de ½ polegada e 20 cm de comprimento. montou-se o sistema do eixo com molas. Para isso utilizou-se uma cadeira de estrutura metálica com os pés cortados. para a fixação dos rolimãs. A mesma foi fixada no carrinho por quatro parafusos com porcas e ruelas de 6 mm de diâmetro e 8 cm de comprimento. foram submetidas a um abaulamento em uma de suas extremidades até alcançar um diâmetro de 25 mm. Essa barra foi fixada no metalon de reforço na parte inferior da madeira. que são menores do que os traseiros.trabalhosfeitos. de comprimento aproximadamente 1 metro cada. de aproximadamente 15 cm de comprimento e 6 mm de diâmetro. www. Inicialmente. de forma que a largura do mesmo fosse um pouco maior do que o diâmetro de uma barra de alumínio com comprimento aproximadamente 30 cm e 20 mm de diâmetro. dois cabos de aço. Em seguida. fez-se um corte na madeira com formato retangular. de comprimento XXX metros e diâmetro 20 mm. Para a construção do eixo dianteiro. com porcas e ruelas.