Professores:

Francisco de Assis Toti

José Antonio Esquerdo Lopes

Construção de Máquinas I

Projeto CarPuller

SOROCABASETEMBRO/2012

Índice

Descrição Página

Introdução (CarPuller) 3

Dados do Projeto 3

Cálculo da Força 3

Cálculo da Potência

Potência Total 3

Rendimentos 4

Potência útil 4

Seleção do motor elétrico 4

Dimensionamento do tambor (soldado) 5

Cálculo da relação de transmissão 6

Seleção do redutor 7

Cálculo da transmissão por correia “V”

Potência Projetada (HPP) 8

Seleção do perfil das correias 9

Diâmetro das polias 10

Comprimento experimental 11

Comprimento da circunferência 11

Distância entre centros 12

Potência transmitida por correia 12

Número de correias 14

Velocidade periférica 14

Cálculo das polias 14

Seleção do acoplamento 16

Dimensionamento do eixo 17

Seleção do rolamento e caixa para rolamento 22

Seleção Perfil 24

Dimensionamento dos parafusos 24

Bibliografia 26

Gráficos e Tabelas: Página

Tabela 1 (características elétricas do motor) 4

Tabela 2 (características mecânicas do motor) 5

Tabela 3 (grupo da transmissão por cabo) 5

Tabela 4 (valores para a constante k) 6

Tabela 5 (diâmetros primitivos normalizados de tambores) 6

Tabela 6 (redutores MAXIDUR XL) 7

Tabela 7 (fator de serviço FS) 9

Gráfico 1 (seleção de perfil de correias) 10

Tabela 8 (diâmetros mínimos recomendados para correias) 10

Tabela 9 (comprimento das correias) 11

Tabela 10 (fator de correção da distância entre centros) 12

Tabela 11 (fator de correção do comprimento das correias) 13

Tabela 12 (fator de correção do arco contato) 13

Tabela 13 (classificação do HP por correia) 14

Gráfico 2 (espessura da alma) 16

Tabela de fatores para seleção de acoplamento 17

Dados técnicos da caixa de mancal SKF – SNL517 22

Dados técnicos do rolamento SKF – 1317K 23

Barra redonda Gerdau 23

Perfil U 24

Arruela Chanfrada DIN435 24

CarPuller

O CarPulleré a unidade de tração de um sistema completo de movimentação de composições ferroviárias. Constitui-se basicamente de uma unidade de tração, um cabo principal e um cabo auxiliar. Dispensa o uso de locomotivas em operações de carga e descarga, tornando-as mais econômicas e precisas.Os vagões ou a composição são engatados ao cabo principal e tracionados para frente ou para trás em um curso máximo (que varia de 90 a 180 m), que depende principalmente das dimensões do tambor na qual o cabo se enrola em camada única. A ligação entre a composição e o cabo principal é feita pelo cabo auxiliar. As duas extremidades do cabo principal são fixadas ao tambor e, quando ocorre o enrolamento a partir de umas das pontas, o mesmo comprimento de cabo é desenrolado a partir da outra. A carga mantém-se assim sob controle seguro nos dois sentidos.

Dados do projeto:

Número de vagões: 4Comprimento de trabalho: 60mVelocidade de operação: 12m/min

Carga total Q:

Cálculo da potência total Ne:

[cv] onde: F=força; V=velocidade

3

Rendimentos:

Potência útil :

[cv]

Seleção do motor elétrico:Com base na potência útil foi escolhido o motor trifásico IP55 – 4 Polos60Hz, da marca WEG. (catálogo de Motores_WEG; pág22)

TABELA 1:

4

TABELA 2:

Características do motor:

Potência: 6cv 4,416kW Carcaça: 112M

Rotação: 1745rpm Peso: 44kg

Conjugado nomina = 2,46kgfm Conjugado máximo = 2,8kgfm

Dimensionamento do tambor (soldado):

Cálculo do diâmetro mínimo admissível do cabo :

(grupo 4 – máquinas com mais de 60 ciclos por hora; dado

das tabelas XVII e XVIII da apostila FMC-Tambores para Cabos de Aço).

TABELA 3 (XVII):

5

6

TABELA 4 (XVIII):

Diâmetro mínimo do tambor :

Baseado no valor do diâmetro mínimo do tambor e diâmetro do cabo, foi escolhido no catálogo FMC-Tambores para Cabos de Aço, pág4, tabela 2, o tambor:

(diâmetro primitivo normalizado do tambor)

TABELA 5:

Comprimento do tambor:

7

Cálculo da rotação do tambor:

Cálculo da relação de transmissão:

A relação de transmissão pela correia deve ser menor ou igual a 3

Seleção do redutor:Como o i máximo da correia é o divisor da relação de transmissão do redutor, foi selecionado no catálogo o redutor com relação de transmissão acima da calculada,

pois quanto maior o menor o ).

TABELA 6:

8

Dados do redutor:

Rotação de saída

Redução: 70,6Potência do motor: 6cv = 4,416kWRotação de entrada do redutor = 674,27rpmFator de serviço (choques fortes): f=2Tempo de trabalho: 10h/dia

O redutor selecionado foi o MAXIDUR XL AH13Redução in=70,6

Tamanho 20; com capacidade

Cálculo do Torque máximo do motor

Verificação do torque:

9

Cálculos da transmissão por correia “V”:

O primeiro passo é determinar a Potência Projetada (HPP):

Fs= fator de serviço (tab 1 – catálogo: Correia Gate; pág3).

HP=Potência do motor [cv].

(Como o tempo se serviço é de mais de 10h e o motor é de torque normal, o fator de serviço FS=1,5)

10

TABELA 7:

Após determinar o valor de HPP devemos determinar o perfil apropriado da correia.

Para a rotação de 1745rpm (rotação do eixo mais rápido) e a Potência projetada, o perfil A é o mais apropriado. (conforme gráfico 2 – catálogo: Correia Gate; pág4).

11

GRÁFICO 1:

Diâmetro das polias: O diâmetro mínimo da polia menor

TABELA 8:

12

Como foi especificado no projeto que o número de correias deve ser menor ou

igual a 5, foi escolhido (quanto maior o diâmetro menor o número de

correias)

D= diâmetro da polia maior

Cálculo do comprimento experimental L:

onde: C=distância entre centros;

D=diâmetro polia maior;d=diâmetro polia menor.

L= comprimento experimental

Escolha da correia adequada:Devemos escolher a correia de acordo com o comprimento experimental, devemos selecionar a correia com circunferência que mais se aproxima do L.Como o valor de L=1374,85 e o perfil da correia é o A, escolhemos a correia A-53 com circunferência Lc=1380mm

TABELA 9:

13

14

Distância entre centros

Como a circunferência da correia é um pouco maior do que o comprimento experimental, foi preciso recalcular a distância entre centros.

onde:

De acordo com a tabela 6 (catálogo Correias Gates), o fator de correção h=0,14

TABELA 10:

Potência transmitida por correia:

onde:

15

16

TABELA 11:

TABELA 12:

17

TABELA 13:

Número de correias

Devemos arredondar para um número inteiro:

Cálculo da velocidade periférica

Cálculo das polias:

Polia Motora: Perfil A, 3 correias, 6cv,n=1745.

Dimensão dos canais:

18

Dimensões da chaveta:

Polia movida: Perfil A, 3 correias,6cv,n=674,27

Dimensão dos canais:

Dimensões da chaveta:

; y=2

; então

Polia de FoFo fundido cinzendo FC300, canais usinados.Massa da polia sem furos de alívio:7,72kgMassa da polia com furos de alívio: 5,46kg*redução de aprox. 30%

19

20

GRÁFICO 2:

Seleção do acoplamento:

21

Para , foi selecionado o acoplamento elástico Teteflex, tamanho D13.

Dimensionamento do eixo:

Para dimensionar o eixo é preciso ter um ponto de partida, é necessária a escolher de um rolamento para a realização dos cálculos estimando um diâmetro para o eixo.

Considerando que diâmetro do eixo é igual ao diâmetro de saída do redutor, temos d=90mm

Para o eixo de 90mm foi selecionado o rolamento da FAG 1318M e a caixa FAG SNV190.

A força de tração de 1746,18kgf que o cabo de aço exerce no tambor causa maior impacto aos rolamentos quando está localizada perto da tampa. A menor distância entre o cabo e o fim do tambor é de 120mm.

22

Massa do tambor

A força horizontal de 1746,18kgf que age no tambor gera forças de reação localizadas nas extremidades do mesmo:

23

Considerando as a massa do tambor temos a seguinte situação:

Diagrama de forças verticais:

𝑅𝑉𝐶=𝑅𝑉𝐷=110𝑘𝑔𝑓

24

Diagrama das Forças na horizontal:

MT=1746,148×200=349236kgfmm

25