Sistema mecânico do protótipo 01

Tabela de densidade de materiais utilizados no projeto:

Material Densidade (g/cm³)
Alumínio 2,70
Aço sem liga 7,85

Escoras com tripé e abraçadeira

Este tipo de material você poderá encontrar em lojas de cosntrução, equipamentos de andaime e fabricas para de equipamentos de construção civil, são de baixo custo e amplamente utilizados para construção de pisos e sacadas em casas e prédios. O tripé possue uma base na forma de um triagulo isósceles com 120cm de lados e 80cm de base, a altura de escora pode variar de 3m a 4,5m.

Rotor de eixo horizontal


(figura 1.2)

O rotor horizontal é o componente de fixação das hélices que transmite o movimento de rotação para o eixo do gerador. Se caracterizam por fazer girar suas hélices em um plano perpendicular à direção do vento incidente (fluxo de vento). O primeiro protótipo foi projetado para funcionar na configuração de barlavento (quando o rotor se encontra diante da torre). As barras rosqueadas utilizadas para prender o rotor na peça de união possuem diâmetro de 10mm e comprimento de 201mm, sendo utilizado arruela e porca em cada lado do rotor.

O rotor de eixo horizontal que possui três hélices é a configuração mais comum, tanto nos modelos presentes no mercado, quanto nos grandes aerogeradores. Esta configuração também será utilizada aqui, pois é muito eficiente.

Fisicamente descrevemos: quando um corpo obstrui o movimento do vento, sofre a ação de forças aerodinâmicas perpendiculares ao fluxo de vento (forças de "lift", de sustentação) e de forças paralelas ao fluxo de vento (forças de "drag", de arrasto). Ambas as duas são proporcionais ao quadrado da velocidade relativa do vento. Forças de "lift" dependem fortemente da geometria do corpo e do ângulo entre a velocidade relativa do vento e o eixo do rotor, dito "ângulo de ataque".

Os rotores que giram, para uma mesma velocidade de vento, predominantemente sob forças de "lift", são ditos possuidores de um bom perfil aerodinâmico, e liberaram muito mais potência do que aqueles que giram sob o efeito de forças de "drag". Assim sendo, o rotor utilizado aqui, foi desenhado de modo a ser preenchido quase que totalmente com a área das hélices. A fim de, diminuir a ação de forças de arrasto e maximizar as forças de sustentação.

Com a finalidade de obter a máxima precisão na fabricação deste componente, visto que as hélices devem ser equidistantes, o mesmo foi desenhado em um software livre chamado FreeCAD (você poderá baixa-lo aqui) e cortado a laser. O desenho técnico deste componente está anexado na página, ele é constituído por uma chapa de 4mm de espessura, um diâmetro de 300mm, e furos de 10mm de diâmetro.

Cubo de roda trazeira de GM/Astra/Sedan - 2004/2011:

O cubo de roda trazeira é uma peça comum em todos os carros. É no cubo que fixa-se o eixo da roda de tração do carro. É uma peça com um rolamento interno com furos para parafusos de ambos os lados. Geralmente são fabricados para suportarem um peso de até 500kg. São peças amplamente difundidas no mundo, podem ser encontradas em ferro velhos e lojas de peças automotivas. Embora possa ser utilizado basicamente qualquer modelo de cubo de carro, fazendo as devidas alterações no desenho da estrela e do rotor, é importante que seja utilizado um modelo com baixo atrito na rotação.


(figura 1.3)

Estrela:

Esta peça é utilizada para fixar o cubo e o estator e é soldada no corpo de sustentação para que a estrutura seja capaz de ser colocada em cima de uma torre. Suas dimensões são de 6x330x370mm.


(figura 1.4)

Realização dos furos no estator para fixação na estrela


(figura 1.5)

Barras rosqueadas:

Foram compradas duas barras rosqueadas M10, com 1m de comprimento, de Aço Inox. Cortamos então a primeira em 4 pedaços de 21cm. E a outra em 3 pedaços de 18cm.

As 4 barras com 21cm de comprimento serão utilizadas para prender os rotores entre si e no cubo.


(figura 1.6)

Já as 3 barras com 18cm de comprimento serão utilizadas para fixar o estator na estrela.


(figura 1.7)

Corpo de sustentação:

É o conjunto de 3 chapas de aço 5x50x250mm soldadas no formato "U" na estrela com o cubo parafusado. Este é o conjunto mais resistente de todas as peças mecânicas, cujas soldas devem ser bem feitas e revisadas, visto que nesse conjunto agiram a maior parte das forças e desgastes mecânico do sistema.


(figura 1.8)

Em seguida fixamos as 3 barras rosqueadas de 18cm na estrela. Cada barra deve conter 4 porcas e duas arruelas.


(figura 1.9)

Depois fixamos um rotor com as 4 barras rosqueadas de 21cm no cubo.


(figura 2.0)

Prendemos o Estator nas 3 barras.


(figura 2.1)

E para finalizarmos, prendemos o último rotor.


(figura 2.2)

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