Otimização produto-processo de um novo conceito de bomba óleo - Rodrigues, José Diogo Catarino Silva de Frias (2015)
Esta dissertação teve como objetivo a otimização do produto-processo de uma bomba de óleo, de caudal ajustável, para aplicação a motores de combustão interna. Este trabalho desenvolveu-se a partir de um conceito inovador de variação de caudal, previamente concebido no âmbito de um trabalho de investigação desenvolvido no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro. Assim, com base neste conceito inovador, procurou-se realizar um conjunto de ações ao nível do desenvolvimento de produto e projeto mecânico que permitissem transformar o conceito inicial num produto funcional, fi ável, industrializável e comercialmente competitivo. Estas ações materializaram-se no produto e processo através de uma redução do peso, uma diminuição do número de peças móveis, uma evolução geométrica e dimensional dos componentes, por forma a serem mais facilmente produzidas, e uma verifi cação em termos dos limites estruturais dos diferentes componentes para condições de trabalho extremas. Inicialmente realizou-se um enquadramento deste tema em termos tecnológicos, económicos e ambientais e também uma descrição detalhada dos princípios de funcionamento das bombas hidráulicas convencionais e de caudal variável e as leis físicas aplicadas a estes mecanismos. Posteriormente, uma análise de mercado permitiu avaliar comparativamente diferentes soluções de conceção e tecnológicas para as bombas hidráulicas de aplicação do setor automóvel e industrial, e assim, procurou-se identifi car novos princípios a aplicar ao novo conceito de bomba de óleo. Passou-se para uma fase de desenvolvimento do produto, onde foi necessário desenvolver soluções diferenciadoras para algumas da principais funções da bomba de óleo. Após esta fase procedeu-se a uma seleção destas soluções que resultaram numa nova de finição de arquitetura do produto e que foram aplicadas com recurso a ferramentas de engenharia ao novo conceito de bomba de óleo. No âmbito das ferramentas de engenharia aplicou-se uma análise de modo de falha e efeito cliente, por forma a salvaguardar a robustez funcional do mecanismo. Tudo isto foi concretizado através de modelação geométrica do novo produto e sua compatibilização com a aplicação num ambiente de motor de combustão. Numa fase posterior passou-se a verifi cação estrutural com recurso ao método de elementos finitos, por forma a garantir o correto dimensionamento de todos os componentes. Igualmente procedeu-se a uma determinação das tolerâncias de fabrico dos diferentes componentes com intuito de garantir a sua correta funcionalidade aplicando os princípios da cadeia de cotas. Também se materializou o produto através de técnicas de prototipagem rápida a fi m de se verifi car a compatibilidade entre os diferentes componentes e sua funcionalidade mecânica. Por fi m estabeleceu-se todo o dossier técnico em termos de desenhos de conjunto e desenhos de finição de todos os componentes que permitem responder ao objetivo inicial desta tese, ou seja, a industrialização e fabricação deste novo conceito de bomba de óleo.