2015 grupo9 etapa3 final

7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final

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Universidade Federal de So Carlos - UFSCar

Centro de Cincias Exatas e de Tecnologia

Engenharia Mecnica

Projeto de redutores helicoidaisdos subconjuntos de

ovienta!o de ua "onterolante

#oe $%

Eduardo Cardoso Muniz 387061

Havner Scherrer Cruz

386731

Lucas Ribeiro Borzani 402060

Saviano Luz Scarin Si!va

41"367

#inicius $%ira &a'ada 386(("

)unho 201"


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ET%P% &

Clculo dos momentos

Primeiramente foram calculados os momentos nos eixos:

Mmotor=23,0839745,760

11002 =149,4350Nm

Considerando:

mancais=0,98

engrenamentoheli=0,98

engrenamentoreto=0,97

Teremos:

MI=Mmotor mancais=149,44630,98=146,4463Nm

MII=MI iImancais . engrenamentoheli=907,8125Nm

MIII=MIIiIImancais engrenamentoheli=3022,4587Nm

MIV=MIII iIIImancais engrenamentoheli=6634,9014Nm

MV=MIV iIVmancais engrenamentoheli=11067,4347Nm

MVI=MViVmancais engrenamentoreta=54356,9675Nm

Clculo dos dimetros dos eixos

Foi estimado o dimetro do eixo no assento da engrenagem pela seguinte

frmula:


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deixo=6,69 Mt1/3

Obtendo assim :

deixo I=35,2630mm

deixo II=64,7776 mm

deixo III=96,7267mm

deixo IV=125,7103mm

deixoV=149,0877 mm

deixoVI=253,4221mm

Os valores foram arredondados para os valores inteiros acima, para facilitar a

fabricao Portanto os valores adotados foram:

deixo I=36mm

deixo II=65mm

deixo III=97mm

deixo IV=126mm

deixoV=150mm

deixoVI=254mm


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Dimenses dos cubos

!egundo a tabela "#" do $iemann, para c%aveta plana sem interfer&ncia comx=0,35 0,46

, o comprimento do cubo foi determinado pela expresso:

lx 3

Mt

Os valores obtidos para as larguras de cubos das engrenagens diferem para os

eixos em 'ue cada engrenagem est(, pois ) dependente do momento O valor de x foi

adotado pela mesma tabela como sendo o intermedi(rio entre os valores de x m(ximo e

m*nimo para o ao Os valores foram arredondados para o valor inteiro acima

+ngrenagens no primeiro eixo: Pin%o do primeiro par

l1=50mm

+ngrenagens no segundo eixo: Coroa do primeiro par e pin%o do segundo par

l2=90mm

+ngrenagens no terceiro eixo: coroa do segundo par e pin%o do terceiro par

l3=130mm

+ngrenagens no 'uarto eixo: coroa do terceiro par e pin%o do 'uinto par

l4=170mm

+ngrenagens no 'uinto eixo: coroa do terceiro par e pin%o do par externo

l5=200mm

+ngrenagens no sexto eixo 'ue apoia o moito: coroa do par externo

l6=340mm

nalogamente, foi calculado a espessura do cubo


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s y 3

Mt

s1=19mm

s2=34 mm

s1=51mm

s1=66mm

s1=78mm

s1=132mm

s dimens-es das c%avetas foram selecionadas conforme a norma ./$ 0##1

Clculo das foras

Fora tangencial 2 W

t 3

fora tangencial em cada engrenagem foi calculado pela frmula:

Wt=M

rp

Os valores obtidos por esse c(lculo foram:

Wt [N]

Pin%o 2eixo "3 4565,"#4117

Coroa 2eixo 43 4565,"#4117

Pin%o 2eixo 43 "8#76,"1405

Coroa 2eixo 53 "8#76,"1405

Pin%o 2eixo 53 4"687,#81#7

Coroa 2eixo 93 4"687,#81#7

Pin%o 2eixo 93 5"996,09061

Coroa 2eixo 13 5"996,09061

Pin%o 2eixo 13 17716,"8955

Coroa 2Tambor3 17716,"8955


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s foras axiais(Wa) e radiais

Wr 3 so dependentes de

Wt e foram

calculadas pelas e'ua-es abaixo:

Wa=Wttan

Wr=Wttan t

Os valores obtidos so mostrados na tabela a seguir

Wa [N] Wr [N]

Par " ""07,455"45 #7",8974"17Par 4 1580,""7475 5616,0#775"

Par 5 "80#1,"18#7 7675,7#6451

Par 9 "1556,8"77" ""990,75157

Par externo 8 4"844,16975

s cargas axiais em engrenagens de dentes retos so nulas, pois tais engrenagens

no possuem ngulo de %)lice

carga resultante foi calculada pela composio das cargas Wt , Wa e

Wr . Os valores de carga total so mostrados na tabela a seguir

W=Wt

(cosn cos )

Os valores obtidos so mostrados na tabela a seguir

W [N]

Par " 4#8",1"5747

Par 4 "4751,5#41#

Par 5 41091,77560

Par 9 50#"1,00655

Par externo 0"901,61966

Clculo da tenso de flexo na raiz do dente


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s engrenagens foram verificadas por tenso de flexo na rai do dente e

presso superficial, segundo ;


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9

Pin%o 2eixo 53

8,96#50"""

4

Coroa 2eixo 93 8,19""#95"

Pin%o 2eixo 93

8,14#65970

0Coroa 2eixo 13 8,11#87886

Pin%o 2eixo 13 8,56

Coroa 2Tambor3 8,90

O fator de taman%os foi adotado para situa-es padr-es, com

s=1

O fator de aplicao de carga: a=1 2Tabela "4="7, $orton3

O fator de engrenagem intermedi(ria:I=1

O fator de distribuio de carregamento 2Tabela "4="0, $orton3, depende da

largura de face

km tabela !"#!$Norton%

Pin%o 2eixo "3 ",7Coroa 2eixo 43 ",7

Pin%o 2eixo 43 ",7

Coroa 2eixo 53 ",7

Pin%o 2eixo 53 ",7

Coroa 2eixo 93 ",7

Pin%o 2eixo 93 ",7

Coroa 2eixo 13 ",7

Pin%o 2eixo 13 ",#

Coroa 2Tambor3 ",#

Fator de espessura de borda:

Pela e'uao "4=48a, $orton:


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m"=t#

ht

Para m"$1,2 ,

"=1

Fator dinmico 2Tabela ""=0, $orton3:

!=( %%+200Vt)"

&

( !3)

%+2

Vtmax=

%=50+56(1")

"=(12& !)2 /3

4

Pela tabela "4=0, para guindastes ) comum a utiliao de engrenagens de

'ualidade 1B7 !er( adotado:

&!=6

"=0,825482


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%=59,77302

/sso ) v(lido paraVt'Vtmax

Vtmax=19,20m/s

$a tabela a seguir so exibidos os valores das velocidades tangenciais

&elocidade tan'encial[m(s]

primeiro par 7,89#656#07

segundo par ",9#64"409#

terceiro par 8,7"8456#7#'uarto par 8,970""#907

par externo 8,49#67##70

Os valores de ! so apresentados pela tabela a seguir:

)*

Pin%o 2eixo "3 8,00#749#50

Coroa 2eixo 43 8,00#749#50

Pin%o 2eixo 43 8,#""8#8089Coroa 2eixo 53 8,#""8#8089

Pin%o 2eixo 53 8,#08055717

Coroa 2eixo 93 8,#08055717

Pin%o 2eixo 93 8,##4091774

Coroa 2eixo 13 8,##4091774

Pin%o 2eixo 13 8,6""66#"99

Coroa 2Tambor3 8,6""66#"99

O valor de F foi calculado comparando a largura de face com a do cubo, demodo 'ue esta no pode ser menor 'ue a largura da'uela Para o pin%o tamb)m ser(

considerado um aumento de 0,5m 2mdulo3, na largura de face para ser maior 'ue

a da coroa

Os valores de F so exibidos a seguir

+ [mm]

Pin%o 2eixo "3 74,1

Coroa 2eixo 43 78Pin%o 2eixo 43 74,1


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Coroa 2eixo 53 78

Pin%o 2eixo 53 ""0

Coroa 2eixo 93 ""4

Pin%o 2eixo 93 "91

Coroa 2eixo 13 "98

Pin%o 2eixo 13 451Coroa 2Tambor3 447

Com estes valores foi calculada a tenso de flexo de rai para cada

engrenagem:

b [,-a

]

Pin%o 2eixo "3 58,"497#06

Coroa 2eixo 43

40,810751"

1

Pin%o 2eixo 43

"86,94#897

1

Coroa 2eixo 53 "88,1"111"

Pin%o 2eixo 53

#8,#101441

7

Coroa 2eixo 93 77,4994#79

Pin%o 2eixo 93

78,#94910"

1

Coroa 2eixo 13

06,19"6041

9

Pin%o 2eixo 13

77,1#569"8

4

Coroa 2Tambor3

0#,861#911

7

+stes dados foram obtidos depois de mudanas de mdulo no par de

engrenagens externo, ( 'ue com o mdulo adotado na +tapa " do proeto o valor de

b era maior 'ue o admiss*vel

Clculo da tenso su.erficial


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Para o c(lculo 'uanto D presso superficial, foi utiliada a e'uao "4=4",

$orton

c=(pWtFId

(a (m(!

(s()

O c(lculo de / foi feito utiliando a e'uao "4=44a, $orton

I= cos

( 1*p 1

*g)dp 2+ngrenagens de dentes retos3

I= cos

( 1*p 1

*g)dp mN 2engrenagens de dentes %elicoidais3

Para o c(lculo domN utilia=se a e'uao "5=0b e as varia-es do

+min

Os termos*p e

*g foram calculados pela e'uao "4=44b, $orton

*,=(sin*p

*p=(rp+ 1-ppd )2

(rp cos )2

pdcos 2engrenagem de dentes retos3

p+apr

0,5 [( ( (rgag ) ]}

*p=

2engrenagem de dentes %elicoidais3

O valor de(p foi calculado com a e'uao "4=45, $orton


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(p=

1

[(1!p

2

/p

)+

(

1!,2

/,

)]Os coeficientes

(a , (m ,

(! , (s so an(logos e de mesmo valor 'ue

os coeficientes com mesmo *ndice Considerando m)todo convencional de

fabricao,()=1

Eesist&ncia a fadiga de flexo0 )b , e'uao "4=49:

0 )b= +

1#0)b 2

Como o material selecionado foi o ao, com durea rinell de 988G

Htiliando a Figura "4=41, selecionamos a curva de ;rau ", devido D aplicao

ser padro de, de acordo com a ;


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$a tabela a seguir so exibidos os valores dos coeficientes de segurana a fadiga

de flexo

+lexoPin%o 2eixo "3 7,19#56#598

Coroa 2eixo 43 #,740#71#8"

Pin%o 2eixo 43 4,87#8448"4

Coroa 2eixo 53 4,404471746

Pin%o 2eixo 53 4,#"45"51"#

Coroa 2eixo 93 4,695#47656

Pin%o 2eixo 93 5,486#15467

Coroa 2eixo 13 5,406##8474

Pin%o 2eixo 13 4,658698"67

Coroa 2Tambor3 5,55654"805

Para a fadiga 'uanto a presso de superf*cie ) feito um c(lculo an(logo:

0 )c=(+ (5

(1(#0 )c 2

.ado

(+=1,4488N0,023=0,94844

.esta forma, obtemos:

0 )c 2=1081,0979M3a

Os coeficientes (1 e (# so an(logos aos coeficientes de mesmo

*ndice e tem o mesmo valor

Para engrenagens de mesmo material,

(5=1

Portanto,

0 )c=820,2825M3a


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O coeficiente de segurana 'uanto a fadiga de superf*cie ) dado por:

N(=( 0 )cc)2

$a tabela a seguir so exibidos os valores dos coeficientes de segurana a fadiga

de presso superficial

-ressosu.erficial

Pin%o 2eixo "3 "9,0##04806

Coroa 2eixo 43 "9,"#4"8854

Pin%o 2eixo 43 9,#"0461116

Coroa 2eixo 53 9,0184""#86Pin%o 2eixo 53 0,8"0158967

Coroa 2eixo 93 1,#8680"05#

Pin%o 2eixo 93 5,0#"1947##

Coroa 2eixo 13 5,119165694

Pin%o 2eixo 13 ",#71447"99

Coroa 2Tambor3 ",#""5#6049

Para o coeficiente de segurana, foi adotada uma faixa de F0=2,0a2,5 , a

'ual ) utiliada para materiais cuas propriedades seam bem con%ecidas em termos de

m)diasK operados em ambientes comuns e sueitos a cargas e tens-es 'ue possam ser

determinadas 2>uvinall e

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