Otimização de um engate de plantadeira com base em análises de elementos finitos

Abstract

Este trabalho apresenta a otimização do projeto de um engate hidráulico de plantadeira, utilizando o método de elementos finitos (FEA). O componente original apresentava quebras frequentes devido a falhas por fadiga de baixo ciclo. Para compreender o problema, foram realizadas análises iniciais que indicaram coeficientes de segurança insatisfatórios, com valores mínimos de 0,13 e tensões máximas de até 2310,6 MPa em buchas e pinos. Com o objetivo de melhorar esses índices, foram realizadas mudanças estruturais e de materiais. A versão final do projeto incluiu alterações no diâmetro externo das buchas, que reduziu as tensões máximas para 1792,7 MPa, além do uso de chapas de reforço e aumento do raio de curvatura dos articuladores, melhorando a distribuição de tensões. O novo projeto alcançou coeficientes de segurança na maioria das regiões acima 2, com deformações reduzidas em 35,4%. As simulações realizadas com o software Ansys atingiram algumas melhorias iniciais e permitiram que o componente reprojetado atendesse aos requisitos de intercambialidade e funcionalidade, solicitados pelos clientes. O trabalho destaca a importância da otimização de projetos mecânicos e as análises de FEA como ferramenta na otimização, contribuindo para a durabilidade e confiabilidade de equipamentos agrícolas, reduzindo custos e aumentando a satisfação dos clientes.

This work presents the optimization of the design of a planter hydraulic coupling, using the

finite element analysis (FEA). The original component had frequent breakdowns due to low- cycle fatigue failures. To understand the problem, initial analyzes were carried out which

indicated unsatisfactory safety coefficients, with minimum values of 0.13 and maximum stresses of up to 2310.6 MPa in bushings and pins. In order to improve these indices, structural and material changes were made. The final version of the project included changes to the external diameter of the bushings, which reduced maximum stresses to 1792.7 MPa, in addition to the use of reinforcement plates and an increase in the radius of curvature of the articulators, improving stress distribution. The new design achieved safety coefficients in most regions above 2, with deformations reduced by 35.4%. The simulations carried out with the Ansys software achieved some initial improvements and allowed the redesigned component to meet the interchangeability and functionality requirements requested by customers. The work highlights the importance of optimizing mechanical designs and FEA analyzes as an optimization tool, contributing to the durability and reliability of agricultural equipment, reducing costs and increasing customer satisfaction.