apontamentos sobre transmissões por cabos de aço na mec0362-t01 em 2016.1.docx

8/18/2019 Apontamentos Sobre Transmissões por Cabos de Aço na MEC0362-T01 em 2016.1.docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTECENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICACÂMARA DE PROJETOS MECÂNICOS E DE FABRICAÇÃO

DISCIPLINA: MEC0362-ELEMENTOS DE MÁ UINAS II ! T0"PROF#: JOÃO $ANDERLE% RODRIGUES PEREIRA

APONTAMENTOS SOBRE TRANSMISS&ES POR CABOS DE AÇOALUNO:#################################################################

P()*+,) + T(./ 1 + 4)( C.5) + A )As tensões que podem desempenhar um papel importante na seleção de cabo de a

incluem:1. Tensão axial de tração nos arames do cabo2. Tensão de flexão, induzida pela cur atura do cabo em tomo de tambores ou polias!. Tensão compressi a "resultantes da pressão# entre o cabo e o tambor ou polia$. Atensão axial de tração, σ t, pode ser estimada a partir de:

σ t % T&Ac "1#ondeT % resultante da força de tração no cabo, lbf Ac % 'rea aproximada da seção trans ersal met'lica do cabo em função da bitola dc, in2 " e(aTabela 1).*#

As componentes de força que podem contribuir para a força trati a resultanteTincluem:

1. A car+a a ser le antada2. - peso do cabo!. feitos inerciais que sur+em da aceleração da car+a da elocidade nula, de repouso, par

elocidade operacional de le antamento$. /arre+amento de impacto0. esist ncia de atrito.

Tensões de flexão em arames, induzidas sempre que um cabo se dobra em torno dotambor ou de uma polia, podem ser estimadas pela utilização da equação cl'ssica dresist ncia dos materiais elementares3& c4a % 1&ρ % 2&d1 "2#onde3 % momento de flexão aplicado

c % m5dulo de elasticidade do cabo4a % momento de in6rcia da 'rea doarame , em torno da sua linha neutra de flexãoρ % raio de cur atura de flexão do cabo "tamb6m aproximadamente i+ual ao raio da polido tambor#


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d1 % di7metro da polia ou do tambor esol endo8se "2# para 4a, em que:

4a % 3d1&2c "!#9ubstituindo8se "!# na equação das tensões de flexão m'ximas, obt6m8se

|σ m'x | % 3c&4 % 3&⇒ σ flexão

% 3ca

&4a

% 3"da

&2#&"3d1&2c# % "da

&d1# c "$#onde da % di7metro do arame; importante notar que de "$#, se necess'rio, as tensões de flexão podem ser reduzida

pela utilização de arames de di7metro menor ou polias de di7metro maior.Tensões compressi as, ou pressão radial , entre o cabo e a polia podem ser estimadas

da mesma maneira que as usadas para mancais de deslizamento, pela utilização da 'r pro(etada de contato para calcular a pressão nominal P .


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" P m'x#desgaste , como uma função daclasse do cabo e domaterial da polia . Al+umas orientações baseadas no des+aste são inclu=das na Tabela 1).1E


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C.5) + A ): P()7+ 1+/,) + S+8+ 9) P()4) ,) a seleção de um sistema de cabo de aço adequado, de em ser tomadas decisões

pro(eto sobre o material, a bitola, a construção do cabo, a +eometria das polias e do tamboutros detalhes. ormalmente, o procedimento de seleção de cabo de aço 6 iterati o. <a(udar a fazer a primeira escolha, as recomendações baseadas na experi ncia da Fi+se+uinte freqGentemente se mostram efeti as. Cm procedimento para seleção de um bsistema de cabo de aço 6 apresentado a se+uir.

1. stabeleça as especificações de pro(eto para o uso e priorize os ob(eti os de pro(com relação ao modo de falha, ida, se+urança, custo e outros requisitos especiais.

2. Haseado em prioridades de pro(eto estabelecidas no passo 1, selecione por tentati aconstrução de cabo interpretando8se a Fi+ura se+uinte. Tamb6m selecione o material do cutilizando os m6todos do /ap=tulo ! e selecione um fator de se+urança baseado nos m6todde /ap=tulo anterior.

!. Ctilizando8se o material de cabo e a classe preliminarmente selecionados, inicialmedimensione a bitola do cabo utilizando "1#. Tenha certeza de incluir todas as fon potenciais de carre+amento. /alcule uma bitola de cabo preliminar "dc#estático com baseno carre+amento est'tico.

$. Ctilizando a bitola do cabo preliminarmente selecionado "dc#estático , determine odi7metro m=nimo recomendado para a polia, "d1#, da Tabela 1).*.

0. stime a tensão de flexão dos arames externos utilizando "$# e dados sobre o di7metroarame, da, da Tabela 1).*. Ie e ser notado que "$# pro apenas um alor aproximado partensão de flexão no arame que não 6 normalmente utilizado diretamente nos c'lculos pro(eto.


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>. Ctilizando os requisitos de ida de pro(eto especificada A d , na Fi+ura mostradaanteriormente, escolha uma cur a para selecionar por tentati a a classe do cabo e leia o de correspondente a d. m se+uida combine "># e ")# supondo que o di7metro da pol permaneça o mesmo, incorpore o fator de se+urançan fadiga do passo 2 e calcule a bitolanecess'ria do cabo, "dc# fadiga , baseado na fadi+a.

ormalmente a prática industrial 6 selecionar os fatores de se+urança baseando8seapenas nacarga ruptura estática do cabo proposto. Jisto que as influ ncias de fadiga ,

desgaste , corrosão e de outros fatores não são especificamente referenciadas quando esta prática industrial 6 adotada, o fator de se+urança escolhido de e ser grande para le ar emconta estas influ ncias desconhecidas. -s alores de fatores de se+urança"baseados naresistência última estática" freqGentemente escolhidos são +randes, de 0 a K, ou aindmaiores. m contraste, neste texto a seleção de um fator de se+urança est' diretamenrelacionado D predição domodo de fal a mais representati!o de cada utilização, comodiscutido nas obser ações a se+uir. Ie todo o modo, o pro(etista 6 sempre respons' el palcançar os requisitos de fator de se+urança especificados atra 6s dos c5di+os e normaplic' eis. Je(a Tabela 1).*.

eleção e #so de um $ator de egurança de pro%eto L a pr'tica, as formas e asdimensões dos componentes de m'quina são, normalmente, determinadas definindo8 primeiramente um!alor admiss&!el parao parâmetro de se!eridade de carregamento que for de interesse, se(a ele tensão, deflexão, car+a, elocidade ou outro qualquer.


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ariabilidades percebidas. ormalmente "mas nem sempre#, o par7metro de se eridadecarre+amento escolhido ser' a tensão, e o n= el cr=tico de falha ser'a resistência cr&tica domaterial correspondente ao modo de fal a dominante . Assim, uma forma mais usual de "a# 6,σ d % mf &nd "b#ondeσ d 6 a tensão admiss= el de pro(eto, mf 6 a resist ncia D falha do material selecionadocorrespondente ao modo de falha dominante, end 6 o fator de se+urança de pro(etoselecionado.


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*P % 1 mudançale!emente necessária dend *P % 2 mudançamoderadamente necessária dend *P % ! mudança fortemente necessária dend *P % $ mudançaextremamente necessária dend

Al6m disso, caso se perceba a necessidade de seele!ar o fator de se+urança, atribui8seum sinal positi!o "N# ao nBmero de penalização. 9e hou er a necessidade de seredu)ir ofator de se+urança, atribui8se um sinalnegati!o "M# ao nBmero de penalização escolhido.

- pr5ximo passo 6 calcular a soma al+6brica,t , dos oito nBmeros de penalizações,obtendo8se:t % 9omat5ria de " *P #i, comi ariando de 1 a K "c#

Ctilizando8se o mesmo resultado de "c#, o fator de se+urança de pro(eto,nd , pode ser estimado, empiricamente, dend % 1 N "1E Nt #2&1EE para t O M > "d#ound % 1,10 para t P M > "e#

Ctilizando8se este m6todo, o fator de se+urança de pro(eto nunca ser' inferior a 1,10raramente, maior do que $ ou0. sta faixa 6 amplamente compat= el com a lista de fatorese+urança su+eridos, encontrados na maioria dos li ros8texto e dos manuais, masnd 6determinado especificamente para cada aplicação em uma base mais racional.

). Ctilizando a Tabela 1).1E, determine a pressão8limite baseada no des+aste para classecabo escolhida e o material da polia ou do tambor. Ctilizando8se ">#, calcule a bitnecess'ria do cabo, "dc#desgaste baseado no des+aste.

K. A partir dos resultados dos passos $, > e ), identifique amaior bitola necess'ria entre(d c ) estático , (d c ) fadiga e (d c ) desgaste e selecione a bitolabitola nominal padrão do cabo de açoque i+uala ou que supere imediatamente este alor.

*. e e(a todos os c'lculos utilizando o cabo de aço padrão selecionado. 9e necess'rimodifique a seleção.

1E. esuma os resultados, incluindo:a. A bitola do cabo padrão necess'rio b. A construção do cabo "alma, nBmero de pernas, nBmero de arames por per

confi+uração das pernas, a bitola nominal do cabo e a torção das pernas e do cabo#c. 3aterial do cabo, das polias e do tambor d. Ii7metros da polia e do tambor e. -utros requisitos especiais

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