cap7_cabos de aço

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ELEMENTOS DE PROJETO MECÂNICO – EPM ELEMENTOS MECÂNICOS FLEXÍVEIS

CABOS DE AÇO .

Outubro 2009

UNESP EPM ELEMENTOS FLEXÍVEIS

Tipos de Sistemas Flexíveis de Transmissão

1. Polia e Correia

2. Corrente e Roda dentada

3. Cabos de Aço (4º Bimestre)


1. Polia e Correia


2. Corrente e Roda dentada


3. Cabos de Aço

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.1. Introdução

[1]

UNESP EPM CABOS DE AÇOTipos de pernas nos cabos convencionais:

Perna comum de camada simples:

Perna

Ex. 6x7

6 pernas

7 arames/ perna

UNESP EPM CABOS DE AÇOExemplo: 6x19

6 pernas19 arames / perna

UNESP EPM CABOS DE AÇO

14/(7+7)+7+1 = 36

UNESP EPM CABOS DE AÇO- Acabamento superficial (lubrificação e zincado)

UNESP EPM CABOS DE AÇOCuidados com o cabo

Manuseio do cabo de aço:

UNESP EPM CABOS DE AÇODimensão de

gargantas

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.2. A relação D/d; diâmetros de polias e tambores (D) [1]

Essa é uma relação extremamente importante em vários aspectos dos estudos dos cabos de aço. Mede a curvatura do eixo de um cabo com relação ao seu próprio diâmetro. Os diâmetros de polias e tambores devem ser proporcionais ao tipo de construção e diâmetro do cabo que será instalado neles, a fim de que não exista perigo de avarias durante o serviço e seja obtido o máximo rendimento do cabo.

Tamanho mínimo que deveriam ter as polias e os tambores para maximizar a apresentação do cabo:


3.3. Diâmetro do tambor

UNESP EPM CABOS DE AÇOExemplos de Tambores para Cabos de Aço

Pórtico Rolante

Ponte Rolante


Exemplos de Tambores para Cabos de Aço

UNESP EPM CABOS DE AÇOExemplos de Tambores para Cabos de Aço


3.4. Alongamento [1] Dependendo dos tipos de cabo e da sua construção, de 2% a 4% do comprimento total. Esse alongamento continua até atingir valores entre 5% e 8% de seu comprimento total,

quando a cabo é retirado de serviço. Via de regra, o alongamento de entrada em serviço é atingido após 3 ou 4 meses.


Cálculo do Alongamento segundo a CIMAF [3]

2m

m

FxdA , E.A

P.LΔL

Onde: P = CT ≡ carga de trabalho L ≡ comprimento inicial E ≡ módulo de Young F ≡ fator de multiplicação d ≡ diâmetro em milímetros

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.5. Resistência á tração


Quadro 1: Resistência dos fios [2]

Plow Steel ≡ Aço de Arado


3.6. Carga de ruptura [1]

– A carga de ruptura sempre é maior do que a carga de trabalho. – A relação entre a CRM (Carga de Ruptura Mínima) e a CT (Carga de

Trabalho) denomina-se Fator de Segurança (FS).

CT

CRMF.S.

Por exemplo: se o fator de segurança é de 5 por 1, isso significa que a CRM (Carga de Ruptura Mínima) é 5 vezes maior do que a CT (Carga de Trabalho).

(1)

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.7. Fatores de Segurança [2]

O FS (fator de segurança) é adotado pelo usuário; entretanto, devem ser levadas em consideração as recomendações dos fabricantes e as normas correspondentes.

Quadro 2: FS usuais

cordoalhas estáticas 3 a 4

levantamento de cargas em geral, guindastes, laços, etc.

5 a 8

condições de alta temperatura ou outras condições extremas

8 a 12

levantamento de pessoas 12 a 22Outros (depende do fabricante)


Quadro 3. FS ≡ Fator de Segurança [3]


3.8. Laços [7]

Os olhais podem estar munidos de outro tipo de acessório e serem combinados de modos diversos, obtendo diferentes configurações ou modelos de laços.

Num sentido amplo, os laços podem ter na ponta acabamento diferente do olhal, por exemplo soquetes.

Também, muitas vezes um laço é usado para transmitir esforços de tração diferentes do içamento de cargas, por exemplo, elementos de máquinas, guinchos, etc.


Figura 2: Configurações de carga

Figura 1: Laços

UNESP EPM CABOS DE AÇOFigura 3: Aplicações

UNESP EPM CABOS DE AÇOQuadro 4: Laço SL-1

UNESP EPM CABOS DE AÇOQuadro 5: Laço SL-2

UNESP EPM CABOS DE AÇOQuadro 6: Laço

SL-3

UNESP EPM CABOS DE AÇOQuadro 7: Laço

SL-4


Quadro 8: Laço SL-6

UNESP EPM CABOS DE AÇOQuadro 9: Sapatilha


As cargas das tabelas correspondem a uma resistência dos arames de 180 [kgf/mm²], com cabos de alma de fibra nas construções mais usuais em cada medida, e com um coeficiente de segurança de 5. [7]


Figura 4: Aplicações dos Grampos [3]


Figura 5: Eficiência dos Laços

[3]

100%

100%

80%

70 a 80%

-Presilha

-Soquete

-Clipes

-Trançado

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.9. Solicitação de Compra

Instruções:- comprimento do cabo em metros;- acabamento superficial (polido, galvanizado, etc.)- diâmetro do cabo em [mm];- construção do cabo;- composição da alma (de fibra ou aço);- construção da perna;- resistência dos arames, se for preciso;- uso para o qual será destinado.

Exemplo de solicitação de compra:

2.000 metros de cabo de aço, polido, diâmetro 13 [mm], 6 x 19 +1alma de fibra (AF), construção comum, resistência à tração: 180 [kg/mm²].


3.10. Peso, carga e tipo de cabos de aço [2]Tabela 1: Peso e cargas de ruptura

UNESP EPM CABOS DE AÇOFigura 6: Tipos de cabo de aço


3.11. Aplicações gerais [3]


Aplicações gerais

UNESP EPM CABOS DE AÇO3.12. Tabelas de Cabos de aço [1]


Tabelas de Cabos de aço

UNESP EPM CABOS DE AÇOSegundo

CIMAF

UNESP EPM CABOS DE AÇOTabelas de Cabos de aço

UNESP EPM CABOS DE AÇOTabelas de

Cabos de aço

UNESP EPM CABOS DE AÇOTabelas de Cabos de aço

UNESP EPM Aula Prática

EXEMPLO 1

3.13. Exercícios

UNESP EPM Aula PráticaDetermine o diâmetro do cabo de aço que

deverá transportar uma carga de 1000 [kgf] com um guincho.

Objetivo: O cabo deve ter o menor diâmetro dentro da estimativa de segurança.

UNESP EPM Aula PráticaOBS.: No dimensionamento do diâmetro do cabo de aço para transportar uma determinada carga deve-se sempre utilizar o fator de segurança do Quadro 2 em função do seu tipo de serviço. Abaixo segue um exemplo:

Neste caso: FS=5


Carga à ser transportada (CT) = 1.000 [kgf]

Tipo de Serviço = Guinchos

Fator de segurança (FS) = 5

Equação (1):

CRM = FS . CT = 1000.5 = 5000 [kgf]

CT

CRMF.S.


De acordo com a Tabela 1, de Carga de Ruptura, e Figura 6 devemos utilizar o cabo de 3/8" 6x25+AF IPS que possui uma carga de ruptura de 5.531 [kgf] (slides 39 e 40 ou próximo)(IPS ou 180 [kgf/mm²])


Obs.: Utilizamos o cabo de aço na construção 6x25F por ser mais flexível que o 6x7, porém a carga de ruptura da construção 6x7 (5.316 [kgf]) já atenderia à necessidade do projeto.


EXEMPLO 2

UNESP EPM Aula PráticaSelecione o cabo de aço conforme figura abaixo usando laço do tipo L-6, Quadro 8 (slide 33 ou próximo):

Cabos

7094 kgf 6900 [kgf]

UNESP EPM Aula PráticaObs.: O ângulo de abertura de

cada cabo com a vertical deve ser menor que 41º.


EXEMPLO 3

UNESP EPM Aula PráticaSelecione o cabo de aço conforme figura abaixo

usando tabela de resistência, Tabela 1.

Cabos

7094 kgf 6900 [kgf]

UNESP EPM Aula PráticaConsiderações:

- Cabo estático

- Umidade

- Inclinação = 30 [graus] - Número de cabos = 4

- Fator de segurança (FS) = 5 , Quadro 2 .

UNESP EPM Aula Prática- CT = 6900 / 4 = 1725 [kgf]

- FS = 5 (guincho)

- CRM = 1725*5 = 8625 [kgf]

- Considerando ângulo 30 [graus]

CRM = 8625 / cos(30º)

CRM = 9957,3 [kgf]


Seleção do cabo: Tabela 1 e Figura 6 (ver próximo slide):

Carga de ruptura = 9957,3 [kgf]

Cabo aço ½” 6x41 AA, devido a umidade

com CRM = 10408 [kgf]

Cabo aço ½” 6x7 AF , sem umidade

com CRM = 10051 [kgf]


EXEMPLO 4

UNESP EPM Aula PráticaA ponte rolante da figura ao lado

será projetada para transportar cargas frias de no máximo 200 [kN]. Determine o diâmetro do cabo de aço. [6]Como a ponte transportará 200 [kN], assim a carga no

cabo é de 100 [kN].Para ponte rolantes com cargas frias o cabo indicado é

o 6x41WS+AF.- Segundo a FUNI d = 35 [mm] com carga de

ruptura 715 [kN] mas não disponível ou d = 38 [mm] com carga ruptura de 843 [kN] disponível

Segundo o catálogo CIMAF FS = (6 a 8) = 6 - CRM = 100 x 6 = 600 [kN]- Catálogo CIMAF Ø = 1 3/8” com carga de ruptura

de 705 [kN].


Não disponível

Próximo disponível

Referência [1]

UNESP EPM Aula PráticaReferência [6]

UNESP EPM Aula PráticaA figura representa um elevador de

carga utilizado na construção de edifícios.

Determine o diâmetro do cabo e o diâmetro do tambor. [6]Como a ponte transportará 12 [kN], assim a carga no

cabo é de 6 [kN].Para elevadores de carga o cabo indicado é: 6x25F

+AACI.Segundo a FUNI d = 9,5 [mm] com carga de ruptura

53,9 [kN] mas deve-se verificar se com essa carga tem-se FS entre 7 e 9: FS = 53,9/6 = 8,9 (OK!!!)

- Segundo o catálogo CIMAF FS = (7 a 9 ) = 9 → CRM = 6 x 9 = 54 [kN]Catálogo CIMAF Ø = 3/8” com carga de ruptura

de 59,4 [kN]


Referência [1]

Disponível

UNESP EPM Aula PráticaReferência [6]


3.14. Referências

[1] http://www.iph.com.ar[2] http://www.siva.ind.br[3] Catálogo Cimaf[4] www.cimaf.com.br[5] Rtzmann, R. “ Cabos de Aço – manual Prático”, São

Paulo, 2000.[6]. Melconian, S. Elementos de Máquinas, Ed. Érica,

6a. Ed, 2000;[7] http://www.siva.ind.br/prod_lacos.php

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