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Um eixo tubular de aço será utilizado para transmitir 120kW de potência aum sistema mecânico, com frequência de 20Hz. O raio externo é igual a30mm e a tensão de cisalhamento admissível para o aço utilizado é de80MPa. Determine a espessura mínima da parede, considerando que ofenômeno ocorre no regime elástico
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Douglas Conrado

há 3 semanas

Respostas

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Ed Verified user icon

há 3 semanas

Para determinar a espessura mínima da parede de um eixo tubular de aço que transmite 120 kW de potência, precisamos seguir alguns passos: 1. Cálculo do Torque (T): A potência (P) é relacionada ao torque (T) e à velocidade angular (ω) pela fórmula: \[ P = T \cdot \omega \] Onde: \[ \omega = 2 \pi f \] Com \( f = 20 \, \text{Hz} \): \[ \omega = 2 \pi \cdot 20 \approx 125.66 \, \text{rad/s} \] Agora, substituindo na fórmula da potência: \[ 120000 = T \cdot 125.66 \] \[ T = \frac{120000}{125.66} \approx 955.5 \, \text{N.m} \] 2. Cálculo da Tensão de Cisalhamento (τ): A tensão de cisalhamento em um eixo tubular é dada por: \[ \tau = \frac{T \cdot r}{J} \] Onde \( J \) é o momento de inércia polar do tubo: \[ J = \frac{\pi}{2} (r_o^4 - r_i^4) \] Com \( r_o = 30 \, \text{mm} = 0.03 \, \text{m} \) e \( r_i = r_o - e \) (onde \( e \) é a espessura da parede). 3. Tensão Admissível: A tensão de cisalhamento admissível é dada como 80 MPa. Portanto, temos: \[ \tau \leq 80 \times 10^6 \, \text{Pa} \] 4. Substituindo na Equação: Substituindo \( J \) na equação de tensão de cisalhamento e igualando a 80 MPa, você pode resolver para a espessura \( e \). 5. Resolvendo a Equação: A equação se torna complexa, mas você pode simplificá-la e resolver para \( e \) usando métodos numéricos ou uma calculadora. Esse é o caminho para encontrar a espessura mínima da parede do eixo tubular. Se precisar de mais detalhes sobre algum passo específico, é só avisar!

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