Modelagem analítica de uma suspensão semielíptica em tandem e análise numérica e experimental das tensões em um chassi de uma usina de asfalto.

Abstract

Usinas de asfaltos possuem diversos componentes que são aplicados sobre um chassi. Este é suspenso nos rodados por feixe de molas em tandem. A utilização deste tipo de suspensão é realizada com o objetivo de distribuir, da melhor maneira, as reações medidas em cada rodado. A limitação das reações é imposição do sistema de legislação aplicado em cada país na qual há a possibilidade de uma usina ser comercializada. Como forma de validar o método utilizado durante a fase de projeto para prever os possíveis excessos de reações e de tensões agindo na estrutura do chassi, foi desenvolvida uma otimização do modelo numérico para a suspensão, passando da consideração de simples molas para um conjunto de molas e chapas rígidas com rigidezes torcionais previamente calculadas. Ainda, realizou-se uma análise experimental através da aplicação de strain gages em sete regiões de interesse, totalizando quatorze extensômetros aplicados. As reações obtidas com o novo modelo de suspensão apresentaram o mesmo comportamento verificado através uma pesagem realizada com a usina completa, apresentando diferença máxima de 24% e mínima de 4%. Já as tensões medidas na estrutura foram coerentes com o carregamento aplicado, apresentando comportamento de tensão e tração nas mesas inferiores e superiores de modo condizente com o descrito na teoria de transmissão de carregamentos mecânicos. Considerando-se apenas o peso próprio do chassi, obteve-se tensões com diferença mínima de 13%. Quando da consideração da usina carregada com todos sub-sistemas, a região de maior solicitação na estrutura apresentou uma tensão de 180 MPa, enquanto que o resultado observado numericamente foi de 116,6 MPa, uma diferença de 35%. A diferença observada é decorrente de diversos simplificações realizadas, como; não consideração de alguns componentes, simplificações na geometria do chassi, aproximação das massas e dos centros de gravidades dos sub-sistemas aplicados e o tipo de comportamento entre a massa aplicada e a geometria.

Asphalt plants have several components that are applied on a chassis. The chassis is suspended by beam spring in tandem. The use of this type of suspension is performed in order to distribute, at its best, reactions measured in each shaft. The limitation of the reactions is enforcement by the law system applied in each country where is possible a plant be sold. In order to validate the method used during the design phase to predict the possible excesses of reactions and stresses acting on the chassis structure, we developed a numerical model for optimization of the suspension, from the consideration of simple springs to a set of springs and plates with rigid torsional stiffness previously calculated. It was also performed experimental analysis by applying strain gages in seven regions of interest, totaling fourteen strain gages applied. The reactions obtained with the new suspension model showed the same behavior observed by weighing performed with the complete plant, with maximum difference of 24% and minimum of 4%. The measured stress in the structure were consistent with the applied load, showing coherent behavior with that described in the theory of transmission of mechanical loading. Considering only the self-weight of the chassis, was obtained stress with minimum difference of 13%. In case of considerating the plant of asphalt loaded with all sub-systems, the region of highest stress in the structure presented a value of 180 MPa, whereas the result observed numerically was 116,6 MPa, resulting in a difference of 35%. The difference is due to several simplifications performed, as well as, non-consideration of some components, simplifications in the geometry of the chassis, masses approach and centers of gravities of applied sub-systems and behavior between mass and geometry applied.