O motor de um kart tem potência de 4 cv e rotação máxima de 1000 rpm . Determine o material do eixo (
) que transmite força às rodas, considerando um
. [
].
Passo 1
O enunciado nos dá um eixo de diâmetro externo
que transmite a potência de um motor de kart de
a
, e pede para determinar o material considerando fator de segurança
.
Conteúdo: torção pura, cálculo de tensão de cisalhamento e critério de escoamento (Von Mises).
Conteúdo: torção pura, cálculo de tensão de cisalhamento e critério de escoamento (Von Mises).
Passo 2
Convertemos a potência de cavalos-vapor para watts usando
logo
Passo 3
A velocidade angular em rad/s é
O torque transmitido é
Passo 4
O momento polar de inércia do círculo é
logo
A tensão de cisalhamento máxima no eixo é
Passo 5
Aplicando o fator de segurança
, a tensão admissível em serviço deve ser
Passo 6
Para usar o critério de Von Mises em torção pura, a tensão de escoamento em tensão equivalente é
e como
no escoamento, temos
Ou seja, precisamos de um material com limite de escoamento à tração
Passo 7
Consultando tabelas de aços, vemos que um aço carbono médio como o AISI
(ou C
,
, etc.) tem
suficiente para
Resposta
Pode-se usar um aço carbono médio (por exemplo, AISI
ou AISI
), cujo limite de escoamento excede os
requeridos.