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Correia Sistema Mecânicos Elementos de Máquina 1

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Page 1: Correia 4 Ano

Correia

Sistema Mecânicos Elementos de Máquina

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1.0 – Introdução

Segundo Virgil (1975), a correia é o elemento flexível, que pode ser composta de vários materiais e formas, responsável pela transmissão de rotação entre duas árvores paralelas ou reversas. Em sua forma mais simples, a transmissão por correias é composta por um par de polias, uma motriz (fixada ao eixo motor) e outra resistente.

A transmissão de potência no conjunto só se verifica possível em decorrência do atrito existente entre polia e correia. Para se obter este atrito, ,deve-se montar o conjunto com uma tensão inicial que comprimirá a correia sobre a polia de forma uniforme. Entretanto, quando a transmissão está em funcionamento, observa-se que os lados da correia não estão mais submetidos à mesma tensão; isso ocorre uma vez que a polia motriz traciona a correria de um lado (lado tenso) e a folga do outro (lado frouxo).

Essa diferença de tensão verificada entre os lados tenso e frouxo da correia é responsável pelo fenômeno de deformação da mesma, também conhecido como "creep". Este fenômeno pode ser explicado da seguinte maneira: na polia motriz, a correia entra tensa e sai frouxa ; assim, à medida que a correia passa em torno da polia, a tensão diminui, gradualmente e a correia sofre uma contração também gradual. Em conseqüência disso, sai da polia um comprimento menor de correia do que entra, uma vez que a correia perde um pouco do seu alongamento ao mover-se em torno da polia. Já na polia resistente, o fenômeno se repete, mas inversamente.

Outro fenômeno que pode acontecer em transmissões por correias é o deslize, sendo este conseqüência de uma tensão inicial insuficiente ou de uma sobrecarga excessiva no eixo resistente, o que causa uma compressão insuficiente da correia sobre a polia, não desenvolvendo o atrito necessário entre elas.

O deslize e o “creep” são fenômenos que se processam à custa de potência do eixo motor e que, portanto, diminuem o rendimento da transmissão. O “creep” é um fenômeno inevitável, conseqüência da elasticidade dos materiais, mas as perdas de potência dele decorrentes são pequenas e não afetam de modo sensível a qualidade da transmissão. Por outro lado, o deslize, quando excessivo, pode não somente diminuir apreciavelmente o rendimento da transmissão, mas também gerar calor capaz de danificar a superfície da correia. O deslize pode ser evitado com a aplicação de uma tensão inicial correta na correia (.

1.1 - Vantagens da Utilização das Coréias

As principais vantagens encontradas em transmissões por correias acontecem em função do elemento ser flexível, não ter partes móveis e ter como princípio de transmissão o atrito. Assim, podemos citar como vantagens em relação a outros métodos de transmissão:

Segurança : A transmissão por correias oferece proteção contra choques (em decorrência do deslizamento), vibrações (em função do elemento ser flexível) e sobrecarga (também decorrente do deslizamento). No caso do

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choque e/ou sobrecarga exceder a força de atrito, ocorrerá o deslizamento da correia, protegendo, assim, o sistema motor, o que não ocorre nas transmissões por correntes e engrenagens.

Economia : A transmissão por correias é mais econômica que qualquer outro tipo de transmissão, tanto no custo da instalação quanto da manutenção, uma vez que o preço das correias fabricadas em série não é elevado, o mecanismo não exige lubrificação (como exigem correntes e engrenagens) e a substituição das correias gastas se faz fácil e economicamente. Também tem-se uma economia de tempo de parada de produção, uma vez que as correias podem ser substituídas de um modo cômodo e rápido.

Versatilidade : As transmissões por correias podem ser projetadas com grandes reduções ou grandes multiplicações de rotações e, numa mesma instalação, com uma única correia, podem-se obter diferentes relações de velocidades, bastando para isso colocar a correia, ora em um par, ora em outro par de polias. Além disto, a transmissão de rotações pode ser conseguida com rotações no mesmo sentido ou em sentidos opostos (correias cruzadas).

Comodidade : Uma transmissão está a salvo das vibrações que podem ser observadas nas transmissões por engrenagens. Isso se deve ao fato das correias serem flexíveis.

1.2 - Desvantagens da Utilização das Coréias

As principais desvantagens encontradas em transmissões por correias são: Ocupam grandes espaços entre os eixos;

Curtos períodos entre manutenções;

Grau de escorregamento elevado, gerando baixo rendimento.

1.3 - Classificação das Correias

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Segundo Virgil (1975), as correias podem ser classificadas quanto à forma em: Plana – Utilizada em árvores paralelas ou reversas.

Figura 01 – Correia Plana. Fonte: Souza (2008)

Trapezoidal ou em V – Utilizadas somente em árvores paralelas.

Figura 02 – Correia Trapezoidal. Fonte: Souza (2008)

Correia Sincronizada (dentadas)

Figura 03 – Correia Sincronizada. Fonte: Souza (2008)

Correia circulares.

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E quanto ao material em: Couro; Borracha; Tecido; Fita de aço; Nylon; Neoprene; Compostas.

2.0 - Dimensionamento da transmissão por correia plana

Segundo Murilo (1968), o projeto de transmissão por correia envolve ou a seleção da correia para transmitir uma certa potência ou a determinação da potência que pode ser transmitida por uma correia plana ou em V. No primeiro caso a incógnita é a largura da correia enquanto no segundo , esta é um elemento conhecido.Em ambos os casos, supõe-se conhecida a espessura.

2.1 - Potência transmitida por uma correiaSegundo Murilo(1968), a potência transmitida por uma correia é função das tensões nos ramos da mesma e de sua velocidade.

P =

Onde: T1 = tensão no lado tenso, lb; T2 = tensão no lado fouxo, lb; V = velocidade da correia, pé/s. P = potência em hp.

A expressão apresentada a seguir permite determinar a tensão T2, em psi, quando conhecida a espessura e se deseja conhecer a largura.

=ef.α

Onde:

T1 = tensão máxima permissível, psi; T2 = tensão no lado frouxo da coréia, psi; w = peso por pé de comprimento de uma correia que tenha 1pol2 de

seção transversal; v = velocidade da correia, pé/s; g = aceleração da gravidade, 32.2 pé/s; f = coeficiente de atrito entre a correia e a polia; α = ângulo de abraçamento da coréia na polia, radianos.

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Page 6: Correia 4 Ano

A seção transversal necessária de uma coréia, quando não é conhecida sua largura, e determinada por:

= seção transversal necessária

Assim, a largura b será = área / espessura;A capacidade de transmissão de potência de um par de polias é determinada por aquela que apresentar o menor valor para a expressão ef.α.

2.2 - Ângulo de abraçamento Correia aberta - mesmo sentido de rotação

Figura 04 – Correia Aberta. Fonte: Souza (2008)

Os ângulos de abraçamento para uma correia aberta são dados por:

α1=180 – 2.arc sen

α2=180 + 2.arc sen

Correia cruzada - sentido de rotação opostos

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Figura 05 – Correia Cruzada. Fonte: Souza (2008)

Os ângulos de abraçamento para uma correia aberta são dados por:

α1= α2 = 180 + 2.arc sen

3.0 - Dimensionamento das transmissão por correia em “V”

Segundo Melconian (2008), para dimensionar uma correia em “V”são necessários os seguintes dados:

Tipo do motor; Potência do motor; Rotação do motor; Tipo de máquina ou equipamento; Rotação da máquina ou equipamento; Distância entre centros; Tempo dfe trabalho diário da maquina;

3.1.0 – Potência Projetada (Pp)

Pp = Pmotor x Fs

Onde:Pp = potência projetada;Pmotor = potência do motor;Fs= fator de serviço.

3.1.1 – Fator de serviço (Fs)

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Page 8: Correia 4 Ano

O fator de serviço é determinado em função da máquina conduzida, da maquina condutora e do tipo de serviço, conforme ilustrado na tabela1.

Tabela 01 – Fator de Serviço. Fonte: Melconian (2008)

3.1.2 – Perfil da Polia

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Page 9: Correia 4 Ano

O perfil da polia e determinado em função da potência projetada e da rotação do eixo mais rápido em (rpm), conforme ilustrado nos gráficos 1 e 2 a seguir:

Gráfico 1 – Seleção de perfil de Correias Super HC. Fonte: Melconian (2008)

Gráfico 2 – Seleção de perfil de Correias Hi-Power. Fonte: Melconian (2008)

3.1.3 – Diâmetro das Polias

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O diâmetro das polias são determinados por meio das tabelas 2 (correias Super HC) e tabela 3 ( Correias Hi-PowerII), determina-se o diâmetro menor em função da potência do motor(cv) e da rotação do eixo mais rápido.

Tabela 02 – Diâmetros Externos Mínimos Recomendados para Correia Super HC ( em Polegadas). Fonte: Melconian (2008)

Tabela 3 – Diâmetros Pitch Mínimos Recomendados para Correias Hi-PowerII ( em Polegadas). Fonte: Melconian (2008)

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OBS:Para obter o diâmetro da polia em “mm”, basta multiplicar o diâmetro em polegadas por 25.4.

3.1.4 – Relação de Transmissão

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Figura 06 – Ilustração da Relação de Transmissão. Fonte: Melconian (2008)

=i

Onde:¡ = relação de transmissão;ηmaior = rotação da polia motora;ηmenor = rotação da polia movida;D = diâmetro da polia maior em (mm);d = diâmetro da polia menor em (mm).

3.1.5 – Comprimento das correias

l =2.C+1.57.(D+d)+

Onde:C = comprimento da correia;D = diâmetro da polia maior em (mm);d = diâmetro da polia menor em (mm).l = comprimento da coréia (mm);

Através do comprimento da correia pode-se determinar a referência da coréia a ser utilizada através da tabela 4 ( correias Super Hc) e tabela 5 ( correias Hi-Power).

Tabela 4 – Comprimentos das Correias Super HC. Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 5 – Comprimentos das Correias Hi-Power II. Fonte: Melconian (2008)

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3.1.6 – Ajuste da Distância entre Centros

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C=

Onde:ΙA = comprimento de ajuste (mm);ΙC = comprimento da correia (mm);h = fator de correçãoda distância entre centros (tabela 6);D = diâmetro da polia maior em (mm);d = diâmetro da polia menor em (mm).C = Distância entre centros (mm).

O fator de correção da distância entre centros é obtido através da tabela 6 a seguir.

3.1.7 – Comprimento de Ajuste da Correia (lA)

Consiste no comprimento da correia que não esta em contato com as polias.

ΙA=ΙC-1.57.(D+D)

Tabela 6 – Fator de Correção da Distância Entre Centros (h) . Fonte: Melconian (2008)

3.1.8 – Capacidade de transmissão por Correia

PPc= (Pb-Pa).fcc.fcac

Onde;PPc = capacidade de transmissão de potência por correia(cv);Pb = potência básica - (cv) – determinado em função do diâmetro e da potência do motor da polia motora (ver tabela 7 a tabela 14 );Pa = potência adicional - (cv) – determinado em função da potência do motor e da relação de transmissão (ver tabela 7 a tabela 14);fcc = fator de correção do comprimento ( ver tabela 15 – correias Super HC e tabela 16 – correias Hi-Power);fcac = fator de correção do arco de contato ( ver tabela 17)

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Tabela 7 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Hi-Power e Band Hi-Power II Perfil A . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 8 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Hi-Power e Band Hi-Power II Perfil B . Fonte: Melconian (2008)

Tabela 9 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Hi-Power e Band Hi-Power II Perfil C . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 10 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Hi-Power e Band Hi-Power II Perfil D . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 11 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Hi-Power e Band Hi-Power II Perfil E . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 12 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Super HC e PowerBand Super HC Perfil3V . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 13 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Super HC e PowerBand Super HC Perfil5V . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 14 – Classificação de CV por Correia (mm) para Correia Super HC e PowerBand Super HC Perfil8V . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 15 – Fator de Correção de Comprimento de Correias Super HC . Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 16 – Fator Correção de Comprimento de Correias HI-PowerII . Fonte: Melconian (2008)

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Page 25: Correia 4 Ano

Tabela 17 – Fator Correção do Arco de Contato. Fonte: Melconian (2008)

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3.1.9 – Números de Correias

O numero de correias necessário para a transmissão é obtido por meio:

N =

Onde:N = numero de correiasPP = potência projetada (cv);PPc = capacidade de transmissão de potência por correia(cv);

3.2.0 – Velocidade Periférica da correia (VP)

VP = ω1.r1 = ω2.r2

VP =

Onde:VP = velocidade periférica (m/s);ω1 =velocidade angular da polia 1 (rad/s);ω2 =velocidade angular da polia 2 (rad/s);r1 = raio da polia 1;r2 = raio da polia 2;η1 = rotação da polia 1;η2 = rotação da polia 2;π = constante trigonométrica 3.1415.....

3.2.1 – Velocidade Periférica Máxima

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Correias Super HC: v ≤ 33m/s

Correias Hi-Power: v ≤ 30m/s

Arco de Contato ou ângulo de abraçamento (rad):

αrad =

Onde :αrad = arco de contato ou ângulo de abraçamento (rad);αº = arco de contato ou ângulo de abraçamento (graus);

3.2.2 – Esforços na Transmissão

Figura 07 – Esforços na Transmissão. Fonte: Melconian (2008)

Torque na Polia 1

Mt1 =

Torque na Polia 2

Mt2 =

Força Tangencial na Polia 1

FT =

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Força Tangencial na Polia 2

FT =

Força motriz F1 e foca motriz F2

eμ.α.rad

F1 – F2 = FT

Força Resultante

F2 = (F1)2 + (F2)2 + 2.F1. F2.ΙcoαΙOnde:

F = força resultante (N);F1 = força motriz (N);F2 = força resistiva (N);FT = força tangencial (N);e = base dos logaritmos neperianos e = 2,71......μ = coeficiente de atrito (correia-polia);αrad = arco de abraçamento (rad).

3.2.3 – Como Instalar Correias em “V”

Tabela 18 – Como Instalar Correias em “V”. Fonte: Melconian (2008)

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Tabela 19 – Como Instalar Correias em “V”. Fonte: Melconian (2008)

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4.0 – Referencias Melconian, S. Elementos de Máquinas.9ed. São Paulo: èrica, 2008. 376p.

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Faires, V.M. Elementos orgânicos de Máquinas .2ed. Rio de Janeiro: livros técnicos e científicos, editora S.A, v2, 2008. 639p.

Murilo, P.R. Elementos orgânicos de Máquinas . Rio de Janeiro: livros técnicos e científicos, editora S.A, 1968. 579p.

EXERCÍCIOS

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1 - Um ventilador é acionado por uma motor que gira a 880 rpm. através de uma correia. Para esta transmissão, a correia escolhida é de couro, de duas camadas, de 5/16 pol de espessura de 10 pol de largura. Os diâmetros das polias motora e acionada, ambas são de ferro fundido, são respectivamente 14 pol e 54 pol. O coeficiente de atrito do couro no ferro fundido é 0.35. A tensão máxima admissível na correia é de 350 psi. O pêso específico da correia é de 0.035 lb/pol3. Qual a potência transmitida pela correia e seu comprimento.

2 – Uma correia cruzada transmite 10 hp. A polia menor tem 10 pol de diâmetro e gira a 1000 rpm. A relação de transmissão é igual a 2 e a distância entre centros é de 50 pol.Deseja-se usar uma correia plana de ¼ pol de e espessura e tendo um coeficiente de atrito igual a 0.3. Sendo de 250 psi a tensão máxima admissível na correia, determinar sua largura b e seu comprimento. Sendo peso específico da correia igual a 0.035lb/pol3.

3 – O compressor de ar da figura é do tipo pistão, gira com relação ηc = 810 rpm, acionado por um motor elétrico de CA de indução, assicrono, trifásico, com potência p = 1cv (0.7355 KW) e rotação ηm = 1730 rpm, sendo a distância entre centros C = 600 mm.

Considerar: Serviço normal 8-10h/dia; Utilizar correias Gates Hi-Power II, coeficiente de atrito correia – polia μ

= 0.25.Determinar para a transmissão:

-O numero e a referência da(s) correia(s) necessárias(s) para transmissão;-Os esforços atuantes na transmissão: força motriz, força resistiva e força resultante.

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