Multi Green Tire Stand (MGTS) – Horizontal para Bikes
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Multi Green Tire Stand (MGTS) Horizontal para Bikes Projecto I
Ano lectivo 2014/2015
3 ano da Licenciatura em Engenharia Mecnica
Trabalho realizado por:
Nelson Marcelo Costa Pereira n1120607
Tiago Maciel Kleinfeld Figueir n1111452
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2
ndice Introduo ........................................................................................................... 3
Lista de fornecedores.......................................................................................... 4
Prato.................................................................................................................... 5
Brao .................................................................................................................. 8
Estrutura central e sistema rotativo .................................................................. 10
Anexos ................................................................................................................ 1
LISTA DE PEAS ......................................................................................... 1
Desenhos ...................................................................................................... 15
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3
Introduo
No mbito da UC de Projecto I foi-nos proposto que desenvolvssemos uma
mquina, a instalar numa fbrica de pneus, designada Multi Green Tire Stand (MGTS)
Horizontal, que sirva de buffer para prensas de vulcanizao de pneus de bicicleta,
permitindo um breve armazenamento de pneus, que ficam disposio de uma garra que
alimenta a prensa. Este dispositivo deve permitir que o operador mantenha mais prensas
em funcionamento em simultneo, ao diminuir para um tero o tempo de deslocao entre
prensas e aumentando apenas ligeiramente o tempo de carregamento.
Para a execuo deste projeto foram-nos apresentadas as seguintes especificaes:
- Os pneus devem estar a 1 metro de altura, por motivos de compatibilidade com
a prensa;
- A mquina deve ter capacidade para 3 pneus, mas deve ser facilmente adaptvel
para suportar 4 pneus;
- A mquina deve ter como base um carrinho que integre um mecanismo que
permita um posicionamento fcil e uma fixao segura;
- Deve ser previsto um sistema de rotao pneumtico que permita que esteja
sempre um pneu disposio da prensa;
- A mquina deve ser suficientemente robusta para resistir a uma utilizao pouco
delicada;
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4
Lista de fornecedores
Na Tabela 1 esto os fornecedores que adoptmos na seleco de componentes.
Optmos por fornecedores que tivessem informao acessvel. No caso dos elementos de
ligao mecnica, por exemplo, optmos pela KTR em detrimento da Rolisa, que tinha
sugerida pelo docente, porque esta no disponibiliza ficheiros CAD para todos os
produtos.
Tabela 1- Lista de fornecedores
Material Fornecedor
Rolamentos SKF e INA
Elementos mecnicos KTR
Elementos pneumticos Festo e SMC
Veios Chagas
Fotoclulas e sensores SICK
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Prato
O prato (014P1001-001 (Figura 2)) tem a funo de suportar os pneus, que
repousam nos apoios (014P1001-104). Por intermdio de uma base (014P1001-103), os
apoios podem deslizar nas calhas (014P1001-108/ 014P1001-109). A posio radial, em
relao ao centro do prato, comum aos quatro apoios e definida pela posio angular do
disco superior (014P1001-001), uma vez que, com a sua rotao, as bases dos apoios so
empurradas pelas hastes (014P1001-106). Para posicionar os apoios de forma a acomodar
determinado tipo de pneus, deve ser fixado disco superior na posio angular
correspondente. Para isso o locking bolt (014P1001-113) deve ser encaixado no furo
correspondente da tira (014P1001-107). Desta descrio se pode compreender que cada
tira pode servir produo de um qualquer conjunto de tamanhos de pneus que se queira
definir. No caso da tira que projectmos foram seleccionados os tamanhos constantes da
Tabela 2, sendo que o tamanho pode ser selecionado a partir de uma escala presente na
calha (Figura 1).
Tabela 2 Tamanhos de pneus escolhidos
Pneu Dimetro exterior (mm)
R12 393
R26 762
R29 746
R24 607
Nota: No prato colocou-se sempre 2 mm
de folga para haver facilidade na
colocao dos pneus no prato.
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6
Figura 1 Posies do apoio
Figura 2 - Prato (014P1001-001)
Entendemos ser conveniente testar as calhas flexo (Figura 3 e Figura 4).
Com uma flecha mxima de 0,8mm face aplicao de uma carga de 100N na ponta da
calha, consideramos estarem reunidas as condies para esta operar sem
constrangimentos, j que mesmo a carga de 100N nunca se verificaria na operao
normal da mquina, se no por uma utilizao displicente por parte do operador.
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Figura 3 Simulao calha
Figura 4 Simulao calha
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Brao
O brao (014P1002-002 (Figura 5)) constitudo por 2 peas principais
(014P1002-002a e 014P1002-002b) ligadas por uma mola (014P1002-109). Esta ligao
faz com que a posio vertical da pea 014P1002-002a dependa das foras aplicadas no
prato, possibilitando a leitura indirecta das cargas aplicadas no prato por meio de um
sensor de distncias (014P1002-111, disponvel na SICK). A informao recolhida por
este sensor pode permitir a coordenao do sistema de rotao, bem como a sua
paragem no caso de ser lide uma carga superior a um valor previamente determinado.
Brao (014P1002-002)
Figura 5 - Brao (014P1002-002)
Aps desenhar a pea 014P1002-102 com as dimenses necessrias
montagem, testmo-la rigidez e resistncia (Figura 6 e Figura 7). Perante uma carga
de 500N numa das extremidades a flecha mxima foi de 0,06mm e tenso mxima
-
9
verificada (tenso equivalente de Von Mises) foi de 55 MPa, o que corresponde a uma
margem de segurana de 5,7. Entendemos assim que a pea est adequadamente
dimensionada.
Figura 6 Simulao brao (rigidez)
Figura 7 Simulao brao (resistncia)
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Estrutura central e sistema rotativo
O disco central (014P1003-104) liga os braos ao veio principal (014P1003-
102), tendo furos roscados para que estes lhe possam ser aparafusados. Pela disposio
dos furos, o disco pode suportar 3 ou 4 braos, conforme as necessidades e como se
pode constatar no desenho. Ao disco central soldado o tubo de ao que vai alojar o
veio (014P1003-135). O anel auto-centrante Clampex 203 (014P1003-106, disponvel
na KTR) permite a fixao do veio principal ao disco por intermdio do tubo.
Como pode ver-se na Figura 8, ao veio principal acoplado um casquilho de
bronze (014P1003-108) e o disco de rotao (014P1003-103) por meio de uma chaveta
e de um anel elstico. Abaixo do casquilho de bronze instalado um disco, tambm de
bronze (014P1003-109), para permitir um fcil deslizamento da superfcie inferior do
tubo 014P1003-107.
Figura 8 - Casquilho de bronze solidrio com o veio principal e o disco de
rotao.
Foi simulado o comportamento do veio principal face a uma carga de axial de
compresso de 2000N e um esforo de corte de 500N segundo uma direco
perpendicular ao eixo. Verificou-se uma flecha mxima de 0,037mm e um
encurtamento de 0,005mm (Figura 9 e Figura 10).
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Figura 9 Veio principal (Rigidez)
Figura 10 Veio principal (Resistncia)
Quando o cilindro motor (014P1003-132) avana, o rolamento do conjunto
014P1003-003c2 empurra o disco de rotao para uma rotao de 30 e
consequentemente faz rodar o veio principal. Enquanto o cilindro motor avana, o
cilindro de travagem recua e afasta o rolamento do conjunto 014P1003-003d2 para
permitir a rotao. Quanto este cilindro avana, o rolamento referido pressionado
contra o disco de rotao por aco da mola 014P1003-129, imobilizando-o. Por a
rotao ser de 30, para que um brao saia da posio de trabalho para uma posio de
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12
repouso so necessrias quatro repeties da sequncia anterior para uma montagem
com 3 braos (120), ou trs repeties para uma montagem com 4 braos (90).
A ligao do veio principal ao carrinho (014P1003-003a) conseguida por
meio das chumaceiras PCJT50 e PME45 da INA, que impedem o movimento axial do
veio, mantm a sua posio vertical e permitem a sua livre rotao.
O carrinho tem rodas e pode ser empurrado livremente com recurso ao tubo
(014P1003-116). Quando colocado em posio a definir com recurso a desenho no
cho, os cilindros do sistema de fixao (014P1003-004) avanam e inserem o espigo
em furos a realizar no cho, o que permitir a fixao da posio do carrinho at ao
eventual recuo dos espiges. Os cilindros selecionados so de duplo efeito, pelo que o
actuador no recolhido automaticamente. No encontrmos um cilindro de simples
efeito com o curso necessrio e no considermos adequado recorrer a um mecanismo
tipo alavanca. O cilindro seleccionado pode ser adquirido com uma opo de bloqueio
em posio final que pode compensar o facto de o cilindro no ser de simples efeito.
Figura 11 - Montagem Total
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13
Concluso
Consideramos que foram cumpridos os objectivos propostos pelo docente para
o funcionamento da mquina. Tivemos a oportunidade de explorar o Solidworks,
revisitar conceitos de Desenho Tcnico, conhecer vrios fabricantes de referncia e
explorar os seus catlogos. Fomos confrontados com a grande multidisciplinaridade do
projecto de mquinas, tendo sido possvel identificar, ao longo do desenvolvimento
deste projecto, alguns princpios da cinemtica e da mecnica dos materiais que
estudmos no 2 ano.
Um aspecto a melhorar em futuros trabalhos a documentao das opes
medida que estas so tomadas. Entendemos que teria sido benfico, por exemplo, fazer
o desenho de definio de cada pea logo aps a sua concepo, bem como registar de
imediato informaes relevantes como o material, o processo de fabrico ou os
componentes normalizados que lhe estejam associados.
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1
Anexos
LISTA DE PEAS
Multi Green Tire Stand (MGTS) Horizontal
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1
LISTA DE PEAS
Pea 014P1001-100
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas))
Fabrico Contorno e furo central a laser, restantes furos so
maquinados.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-101
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas))
Fabrico Contorno e furos grandes a laser. Furos pequenos maquinados
e roscas maquinadas.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-102
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Maquinagem em torno.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-103
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Contorno da chapa feita em laser, sendo depois os furos
maquinados.
Quantidade 4 x n de pratos
Pea 014P1001-104
Material Alumnio de fundio.
Fabrico Produzido em fundio, sendo depois retificada a face
inferior, de contacto com a base, e feitos os furos roscados por
maquinagem.
Quantidade 4 x n de pratos
Pea 014P1001-105
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Chapa cortada a laser sendo depois quinada.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-106
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Contorno a laser e furos maquinados.
Quantidade 4 x n de pratos
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2
Pea 014P1001-107
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Contorno a laser, furos maquinados.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-108
Material Aluminio
Quantidade 4 x n de pratos
Fabrico Comprado, furos maquinados.
Nota Pea comprada na igus (Guias DryLin WS-16-60
ungebohrt) com 400mm de comprimento, sendo depois os
quatro furos maquinados numa oficina.
Pea 014P1001-109
Nota Pea comprada na igus DryLin WJ200UM-01-16-AL).
Quantidade 16 x n de pratos
Pea 014P1001-110
Nota Buchas flangeadas deslizantes secas compostas comprada na
SKF com a referncia PCMF 202311.5 B.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1001-111
Nota Parafuso comprado na Ganter Griff referncia GN 732-M8-
10-14
Quantidade 8 x n de pratos
Pea 014P1001-112
Nota Buchas flangeadas deslizantes secas compostas comprada na
SKF com a referncia PCMF 101207 B.
Quantidade 16 x n de pratos
Pea 014P1001-113
Nota Fixador comprado na HPC com a referncia n DIV16-6.
Quantidade 1 x n de pratos
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3
Pea 014P1002-100
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Nota Tubo comprado na Chagas com dimetro de 60,3mm, 4mm de
espessura e um cumprimento de 200mm.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-101
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-102
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Perfil comprado na Chagas com 90x90mm e 6mm de
espessura e um cumprimento de 590mm, furos maquinados.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-103
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Veio com 25mm de dimetro, sendo cortado e feito o rasgo
para o anel elstico num torno.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-104
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Veio de 15mm de dimetro cortado com 120mm de
comprimento.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-105
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-106
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Torno
Quantidade 1 x n de pratos
-
4
Pea 014P1002-107
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Torno
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-108
Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a
referncia PCM 252820 M.
Quantidade 2 x n de pratos
Pea 014P1002-109
Material Ao
Quantidade 1 x n de pratos
Caractersticas da
mola
G=80Gpa d=6mm N=6 D=58mm
L0=100+30/(11.07/9.8)=126.5, sendo que 30Kg o peso do
prato+veio
=
80 103 6
8 6 (586 )
3 = 11,07
Sendo assim a molda desce cerca 1mm por cada 1kg o que d
vem para poder acionar um sensor para saber se esta algum
pneu colocado.
Fabrico encomendada a mola com as caractersticas acima
indicadas, visto no termos encontrado nenhuma mola com
dimetro e k desejado.
Pea 014P1002-110
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser, furos maquinados.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1002-111
Nota Comprado na SICK com a referencia OD1-B035C15Q14
Quantidade 1 x n de pratos
-
5
-
6
Pea 014P1003-100
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Chapa de laminada a quente de 14mm de espessura cortada a
laser, quinada e furada por maquinagem.
Quantidade 1 x n de pratos
Pea 014P1003-101
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura cortada a
laser, sendo depois quinada e os furos maquinados
Quantidade 1
Pea 014P1003-102
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Varo de serralharia com dimetro 50mm obtido na Chagas,
torneado e maquinado para realizao de escatel.
Quantidade 1
Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura, cortada a
laser, sendo depois os furos maquinados
Quantidade 1
Pea 014P1003-103
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Chapa laminada a quente de 10mm de espessura, cortada a
laser, sendo depois os furos maquinados
Quantidade 1
Pea 014P1003-104
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Chapa laminada a quente de 20mm de espessura, cortada a
laser, sendo depois os furos maquinados.
Quantidade 1
Pea 014P1003-105
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos pequenos
maquinados.
Quantidade 1
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7
Pea 014P1003-106
Material Ao Inox
Nota Pea obtida na KTR com a referncia CLAMPEX203 60x80.
Quantidade 1
Pea 014P1003-107
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Tubo Estrutural Laminado a Quente Redondo com interior
rectificado
Quantidade 1
Pea 014P1003-108
Material Bronze
Fabrico Casquilho de bronze 91x49 obtido na Francisco Soares, Lda.
Pea torneada, sendo depois os furos e o escatel maquinados.
Quantidade 1
Pea 014P1003-109
Material Bronze
Fabrico Casquilho de bronze 121x59 obtido na Francisco Soares, Lda,
torneado.
Quantidade 1
Pea 014P1003-110
Nota Chumaceira PCJT50 obtida na INA.
Quantidade 1
Pea 014P1003-111
Nota Chumaceira PME45 obtida na INA.
Quantidade 1
Pea 014P1003-112
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados
Quantidade 2
Pea 014P1003-113
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados
Quantidade 2
-
8
Pea 014P1003-114
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea fabricada a laser, sendo depois os furos maquinados
Quantidade 1
Pea 014P1003-115
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea fabricada a laser.
Quantidade 2
Pea 014P1003-116
Material Ao Estrutural (S355J2 (Chagas))
Fabrico Tubo laminado a quente redondo obtido na chagas, dobrado
Quantidade 1
Pea 014P1003-117
Nota Rodas obtidas na TENTE com a referncia 4680IEP125P63.
Quantidade 4
Pea 014P1003-118
Material Ao
Caractersticas da
mola
G=80Gpa d=4mm N=40 D=22mm L0=220
=
80 103 4
8 40 (224 )
3 = 6
Fmola=6*(300-220)=480N, mas a fora que aplica o
rolamento menor, chegando apenas a cerca de 60 % da fora
aplicada pela mola dando assim 288N=30Kgf.
Nota Esta mola mandada fabricar visto no termos encontrado
molas com as caratersticas pretendidas.
Quantidade 1
Pea 014P1003-119
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea torneada
Quantidade 2
-
9
Pea 014P1003-120
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Pea Torneada
Quantidade 2
Pea 014P1003-121
Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a
referncia PCMF 141612 B.
Quantidade 2
Pea 014P1003-122
Nota Buchas deslizantes secas compostas comprada na SKF com a
referncia PCM 141612 E.
Quantidade 2
Pea 014P1003-123
Nota Acessrio obtido na festo com a referncia 9262 SGS
M12x1,25.
Quantidade 1
Pea 014P1003-124
Nota Rolamento obtido na INA referencia Natr 12 PP
Quantidade 2
Pea 014P1003-125
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser
Quantidade 1
Pea 014P1003-126
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Cortada a laser, quinada e furada
Quantidade 1
Pea 014P1003-127
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 33891.
Quantidade 1
-
10
Pea 014P1003-128
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 33890.
Quantidade 1
Pea 014P1003-129
Material Ao
Nota Comprada na hpc com a referencia ET4318
Fmola=10.82*(150-113)=400N, mas a fora que aplica o
rolamento menor, chegando apenas a cerca de 50 % da fora
aplicada pela mola (distancia da mola ao veio e metade do
rolamento ao veio) dando assim 200N. o que ser suficiente
para travar o sistema.
Quantidade 1
Pea 014P1003-130
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 174390
Quantidade 1
Pea 014P1003-131
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 174391
Quantidade 1
Pea 014P1003-132
Nota Cilindro obtido na Festo com a referncia 1461995.
Quantidade 1
Pea 014P1003-133
Nota Cilindro obtido na Festo com a referncia 536267.
Quantidade 1
Pea 014P1003-134
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 6144 SG
M10x1,25.
Quantidade 1
Pea 014P1004-100
Nota Cilindo obtido na Festo com a referncia 536277.
Quantidade 2
-
11
Pea 014P1004-101
Nota Acessrio obtido na festo com a referncia 537241.
Quantidade 4
Pea 014P1004-102
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser e maquinagem
Quantidade 2
Pea 014P1004-103
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser e maquinagem
Quantidade 2
Pea 014P1004-104
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Laser
Quantidade 4
Pea 014P1004-105
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Torno
Quantidade 2
Pea 014P1004-106
Material Ao (S355J2 (obtido na Chagas)).
Fabrico Torno
Quantidade 2
Pea 014P1004-107
Nota Acessrio obtido na Festo com a referncia 6141 FK
M12x1,25.
Quantidade 2
Pea 014P1004-108
Nota Casquilho obtido na SKF com a referncia 202310.
Quantidade 2
-
12
Pea 014P1004-109
Nota Casquilho obtido na SKF com a referncia 202315.
Quantidade 2
Pea 014P1003-135
Material Ao (S355J2 (tubo obtido na Chagas)).
Fabrico Torno
Quantidade 1
-
13
COMPONENTES NORMALIZADOS
Referncia (s) Quantidade Localizao
Parafuso ISO 7380 M6x30 32/prato 014P1001-109 / 014P1001-103
Parafuso ISO 7380 M8x25 8/prato 014P1001-103 / 014P1001-104
Parafuso ISO 7380 M10x25 +
anilha ISO 7094 M10
1/prato 014P1001-105 / 014P1001-101 /
014P1001-102
Parafuso ISO 7380 M10x25 +
anilha ISO 7094 M10
2/prato 014P1001-107 / 014P1001-100
Parafuso ISO 7380 M10x30 +
anilha ISO 7093 M10
4/prato 014P1003-101
Anel elstico DIN 471- 20 1/prato 014P1001-102
Anel elstico DIN 471- 25 1 014P1003-102
Chaveta ISO 2491 14x6 1 014P1003-102 / 014P1003-103 /
014P1003-108
Parafuso ISO 4018 M12x65 1 014P1003-003c1
Porca ISO 4032 M12 2 014P1003-003c2
Anilha ISO 7089 12 7 2x 014P1003-003c2, 2x 014P1003-
003d2, 3x 014P1003-003c1
Parafuso ISO 4018 M12x35 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2
Porca ISO 4035 M12 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2
Parafuso ISO 4018 M16x30 4/prato 014P1002-002a
Parafuso ISO 7380 M10x25 3 014P1003-108
Anl elstico DIN 471 14 2 014P1003-003c2, 014P1003-003d2
-
14
Anl elstico DIN 471 50 1 014P1003-102
Parafuso ISO 4018 M10x20 16 Rodas
Parafuso ISO 4018 M12x25 12 8x 014P1004-004, 4x Chumaceira PME,
Parafuso ISO 4018 M16x30 2 Chumaceira PCJT
Parafuso ISO 7045 M6x12 8 014P1004-102
Parafuso ISO 7045 M6x30 8 014P1004-101
Parafuso ISO 7380 M6x16 8 4x 014P1003-128, 4x 014P1003-127
Parafuso ISO 7075 - M3x8 4/prato 014P1002-110
Parafuso ISO 7075 - M3x20 2/prato 014P1002-110
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Desenhos
IntroduoLista de fornecedoresPratoBraoEstrutura central e sistema rotativoAnexosLISTA DE PEASDesenhos