MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 8 – ACIONAMENTO E MECANISMOS DE ELEVAÇÃO

Acionamento Manual e Alavanca de Comando◦Um acionamento manual pode ser

empregado em mecanismos de baixacapacidade de elevação, onde a carga sejamovida a curta distância, ou para elevaçõesocasionais. Por essa razão, acionamentosmanuais somente encontram aplicação emguinchos com pequena altura de elevação,em macacos e talhas de pequeno porte.

◦Os principais componentes de umacionamento manual são: manivela, catracase rodas de manobra com correntes.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento Manual e Alavanca de ComandoManivelas

◦Acionamentos manuais a manivela, sãousados em macacos de cremalheira epinhão, em macacos de locomotiva,guinchos de parede e de montagem,guindastes giratórios manuais, bem como,em aparelho de elevação acionadoeletricamente, o qual é provido deacionamento manual de emergência.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento Manual e Alavanca de ComandoCatracas

◦Catracas servem como acionamentomanual dos macacos de parafuso.São mais leves e de fácil operação doque as manivelas. A figura mostrauma dessas catracas. O cabo, cujocomprimento pode ser aumentadopor um pedaço de tubo, oscilaalternadamente, juntamente com alingueta de travamento, através deum pequeno ângulo.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento Manual e Alavanca de ComandoRodas de Manobra

◦Rodas de manobra ou polias são empregasquando as árvores a serem giradas estãonuma altura bem acima do nível doassoalho como, por exemplo, nas talhas decorrentes, pontes rolantes manuais etc.

◦A tração em uma corrente de manobrapode ser maior de que em uma manivela.A corrente deve ser suficientemente longapara que sua extremidade inferior estejaao nível adequado de operação.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a Motor◦ Vários projetos de acionamento a motor são

empregados em guinchos e guindastes queoperam com regularidade, e em máquinastransportando cargas a longas distâncias, oumanuseando cargas pesadas em grandequantidade.

◦ Motores podem ser basicamente dosseguintes tipos:◦ Motor hidráulico;◦ Motor Pneumático;◦ Motor à vapor;◦ Motor de combustão;◦ Motor elétrico.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a MotorMotor Hidráulico

◦Acionamentos hidráulicos são usados sãousados onde se requeiram pequenaselevações de cargas pesadas. Eles acionammacacos de serviços pesados.◦Dispositivos hidráulicos asseguramexcelente ajuste de velocidade dosmecanismos de comando controlados ouautomáticos. Além disso esses dispositivossão de pequeno porte, de fácil utilização esimplificado controle da máquina.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a MotorMotor Pneumático

◦A potência pneumática é amplamente empregada empequenas talhas pneumáticas de suspensão. Umacionamento pneumático oferece a vantagem do grandenúmero possível de operações de ligação por unidade detempo, o que não pode ser alcançado por acionamentoelétrico.

◦Entre as limitações estão: instalação do sistema dedistribuição de ar, menor distância de deslocamentohorizontal, devido à mangueira de fornecimento de ar e anecessidade de construção e montagem precisa de suaspartes.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a MotorMotor à Vapor

◦ Os acionamentos a vapor ainda continuam a mantersua importância, entre os muitos tipos de acionamentoa motor. Encontram aplicação, principalmente, nosmecanismos de translação dos guindastes delocomotivas, para serviços gerais nos desviosferroviários, nos pátios das usinas e estaleiros.

◦ O acionamento a vapor possui as seguintes limitações:◦ Não está sempre pronto para operar;◦ Grande dimensão e peso;◦ Baixo rendimento.

◦ As vantagens do acionamento a vapor:◦ Alta confiança operacional;◦ Simples operação e manutenção.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a MotorMotor de Combustão

◦ São empregados em guindastes móveis para estradase serviços em geral (guindastes montados emautomóveis e tratores).

◦ Um acionamento a motor de combustão oferece asseguintes vantagens:◦ Sempre pronto para partir;◦ Não consome combustível quando o guindaste está parado;◦ Altas capacidades;◦ Rendimento mais alto do que os dos acionamentos a vapor.

◦ As desvantagens são:◦ Requer embreagem para acionamento, por não poder partir

em carga;◦ Uso mais complexo, em relação a outros motores.◦ Maior custo de aquisição do motor.

Prof.: Kaio Dutra

Acionamento a MotorMotor Elétrico

◦Possui operação extremamente segura,de fácil e conveniente controle. Avelocidade da carga manuseada pode serajustada dentro de uma larga faixa.

◦O acionamento a motores elétricos énormalmente superior aos outros sob oponto de vista econômico.

◦O acionamento pode ser suprido comcorrente contínua, corrente trifásica oumonofásica. O motor de correntealternada é de projeto mais simples e émais barato do que o motor de correntecontínua.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de Elevação◦ O mecanismo de elevação de carga é o

principal elemento em cada aparelho deelevação. Independentemente do projeto,ele incorpora os seguintes elementos:◦ Acionamento a motor ou manual;◦ Transmissão entre arvores movidas e motoras

(redutores);◦ Tambor ou roda dentada para colher o cabo

ou corrente;◦ Elemento flexível de elevação;◦ Dispositivo de manuseio da carga;◦ Freio;◦ Armação ou estrutura de base.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento à mão

◦ Um diagrama desse mecanismo é mostrado pelafigura. O movimento é transmitido da árvore demanivela I através de três pares de engrenagenscilíndricas de dentes retos para um tambor ajustado naarvore IV com um raio R, no qual o cabo de elevaçãose enrola quando a carga Q é elevada.

◦ O rendimento do mecanismo é dado por:

◦ 𝜂 =𝐾𝑜

𝐾0+𝑊

◦ Onde: K0 é empregada na manivela sem atrito e W aresistência devido ao atrito.

◦ A relação total de transmissão do mecanismo pode serobtida pelas seguintes relações:

◦ 𝑖 =𝑇𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟

𝑇𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟∙𝜂

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦A potência é transmitida do motor elétrico para oredutor, que é composto por engrenagens ou polias,e então aciona o tambor ou polia.◦A relação de transmissão entre o motor e o tamboré:

◦ 𝑖 =𝑤

𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟(𝑅𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟)

𝑤𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟

(𝑅𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟)

◦A velocidade do cabo no tambor é:◦V𝑐𝑎𝑏𝑜 = 𝑊𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟𝜋𝐷◦Onde D representa o diâmetro do tambor.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦Os redutores são de dois tipos:◦ Redutor coroa e rosca sem fim;

◦ Redutor de engrenagens.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦A potência requerida no redutor pode ser estimada pela seguinterelação:◦ 𝑃 =

𝑇𝑟𝑒𝑞∙𝑤𝑠

𝑟𝑒𝑑

𝜂𝑟𝑒𝑑

◦ Onde:◦ 𝑇𝑟𝑒𝑞= Torque requerido pelo sistema na saída do tambor = Fcabo*Rtambor.◦ 𝑤𝑠𝑟𝑒𝑑= Rotação de saída do redutor;◦ 𝜂𝑟𝑒𝑑 = Eficiência do redutor.

◦O toque do motor pode ser calculado considerando-se o aumento de torqueobtido pelo redutor:

◦ 𝑇𝑚𝑜𝑡 = 𝑇𝑟𝑒𝑞 ∙𝑖

𝜂𝑟𝑒𝑑

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦A potência do motor pode ser calculada com aseguinte formula:◦ 𝑃 = 1,1

𝑇𝑚𝑜𝑡

∙𝑤𝑚𝑜𝑡

𝜂𝑚𝑜𝑡

ou 𝑃 = 1,1𝐹𝑐𝑎𝑏𝑜

∙𝑣𝑐𝑎𝑏𝑜

𝜂𝑟𝑒𝑑

∙𝜂𝑚𝑜𝑡

◦ Onde:

◦ 𝑇𝑚𝑜𝑡= Torque do motor;

◦ 𝑤𝑚𝑜𝑡= Rotação do motor;

◦ 𝜂𝑚𝑜𝑡 = Eficiência do motor;

◦ 𝐹𝑐𝑎𝑏𝑜= Força suportada pelo cabo;

◦ 𝑣𝑐𝑎𝑏𝑜= Velocidade de elevação da carga (≈ 10𝑚/𝑚𝑖𝑛)

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento à Motor para Vários Mecanismos

◦Estes mecanismos são projetados paraguindastes montados em carros e tratores eguindastes de esteira.

◦Um motor a vapor ou um motor decombustão interna, é o principal acionadorpara todas essas máquinas de elevação.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento à Motor para Vários Mecanismos

◦No exemplo mostrado pela figura, o movimentoé transmitido do motor aos três mecanismos doguindaste (alcance da lança, elevação e giro). Dacaixa 12, o movimento é transmitido à arvore 3,através da caixa de inversão 1, pela arvorecardan 2. Através do redutor 4, a árvore 3aciona a árvore principal de transmissão 7 deonde o movimento é transmitido, por meios deembreagens e transmissões de parafusos semfim 5 e 6, ao tambor 8 (elevação da lança) e 9(elevação). Além disso, a embreagem 10 podetransmitir movimento à transmissão deparafuso 11 do mecanismo de giro.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦Exemplo 1:◦ Determine a potência necessária em um motor elétrico

para acionamento de um guincho de carga nominal de 2t,que possui um tambor cabo de 35cm de diâmetro. Oredutor (coroa sem fim, rendimento 0,95) aplica umaredução i=1:60. Considere um motor com rotação de880rpm com rendimento de 0,85.

Prof.: Kaio Dutra

Mecanismo de ElevaçãoAcionamento por Motor Elétrico

◦Exemplo 2:◦ A talha mostrada na figura possui capacidade de 3000Kg. Segue

os dados gerais do fabricante:◦ Capacidade (Kg): 3000◦ Classe de proteção do motor: ip44 / ip54◦ Dimensões (A x L x C) (mm): 620 x 680 x 1.150◦ Motor de elevação: (kw): 4,5; (rpm): 880◦ Motor de translação (Kw): 0,4◦ Peso (Kg): 364◦ Diâmetro do tambor: 45cm

◦ Calcule a redução necessária para atender os requisitos acima equal será a velocidade de subida da carga.

Prof.: Kaio Dutra