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REGISTRO BRASILEIRO Regras para Construção e Classificação de Navios PARTES COMUNS A TODOS NAVIOS - Título 11 DE NAVIOS E AERONAVES Identificados por suas Missões - Parte II MOTORES E MECÂNICA - Seção 5 RGIM18PT CAPÍTULOS - A a I e T

REGRAS 2018

5-1

PARTE II REGRAS PARA CONSTRUÇÃO E

CLASSIFICAÇÃO DE NAVIOS IDENTIFICADOS POR SUAS MISSÕES

TÍTULO 11 PARTES COMUNS A TODOS

NAVIOS SEÇÃO 5 MOTORES E MECÂNICA CAPÍTULOS A ABORDAGEM B DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA C MATERIAIS E MÃO DE OBRA D PRINCÍPIOS DE INSTALAÇÃO E MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA F OUTRAS MAQUINARIAS G LINHAS DE EIXOS DE TRANSMISSÃO H CAIXAS REDUTORAS / REVERSORAS

EACOPLAMENTOS I PROPULSORES T TESTES


5-2 REGRAS 2018


REGRAS 2018

5-3

CONTEÚDO

CAPÍTULO A ..................................................................... 5

ABORDAGEM ................................................................... 5

A1. CAMPO DE APLICAÇÃO ............................. 5

100. Enquadramento nas Regras ....................................... 5

200. Normas....................................................................... 5

300. Requisitos estatutários ............................................... 5

CAPÍTULO B ..................................................................... 5

DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA ....................................... 5

B1. ESCOPO DOS DOCUMENTOS TÉCNICOS5

100. Apresentação ............................................................. 5

B2. DOCUMENTOS A FORNECER .................... 5

100. Lista de documentos .................................................. 5

200. Outros documentos a fornecer ................................... 6

CAPÍTULO C ..................................................................... 6

MATERIAIS E MÃO DE OBRA ...................................... 6

C1. MATERIAIS PARA MAQUINARIA............. 6

100. Aços fundidos e ligas de aço ...................................... 6

200. Ferros fundidos cinzentos .......................................... 6

300. Ferros fundidos nodulares ......................................... 6

400. Aços forjados ............................................................. 6

500. Barras de aço laminadas a quente............................. 6

C2. MATERIAIS PARA LINHAS DE EIXOS ..... 6

100. Aços forjados ou fundidos.......................................... 6

200. Bronze fundido ........................................................... 7

300. Barras quadradas e redondas laminadas .................. 7

C3. MATERIAIS PARA HÉLICES ...................... 7

100. Bronze manganês e outras ligas de bronze ................ 7

200. Ferro fundido ............................................................. 7

300. Aço fundido ................................................................ 7

CAPÍTULO D ..................................................................... 7

PRINCÍPIOS DE INSTALAÇÃO ..................................... 7

D1. CONDIÇÕES ESPECÍFICAS ........................ 7

100. Instalações marinheiras ............................................. 7

200. Inclinação .................................................................. 7

300. Temperaturas de projeto ............................................ 7

400. Combustíveis .............................................................. 7

D2. DISPOSIÇÃO DA MAQUINARIA ................ 8

100. Arranjo geral ............................................................. 8

200. Ventilação .................................................................. 8

300. Acessos....................................................................... 8

400. Iluminação ................................................................. 8

500. Esgotamento de fundo de praça de máquinas ........... 8

600. Isolamento térmico .................................................... 8

700. Equipamentos de proteção - medidas preventivas ..... 8

D3. TRANSMISSÃO DE ORDENS ...................... 9

100. Comunicação interna ................................................. 9

D4. IDENTIFICAÇÃO DA MAQUINARIA ........ 9

100. Plaquetas e cores ....................................................... 9

CAPÍTULO E ..................................................................... 9

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA ..................... 9

E1. ABORDAGEM................................................. 9

100. Aplicação ................................................................... 9

E2. DESEMPENHO ............................................... 9

100. Potência .................................................................... 9

200. Combustível .............................................................. 9

E3. DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS

CONSTRUTIVOS ......................................................10

100. Manivela ..................................................................10

200. Cambotas de árvores de manivelas forjadas ...........10

300. Cambotas de árvores de manivelas fabricadas por

partes 10

E4. SISTEMAS DE PARTIDA ............................10

100. Condições .................................................................10

E5. SISTEMAS DE TUBULAÇÕES INTERNAS NOS MOTORES ........................................................10

100. Sistemas de resfriamento, lubrificação e alimentação

de combustível ..........................................................10

E6. INSTRUMENTAÇÃO DOS MOTORES .....10

100. Instrumentos .............................................................10

200. Para motores propulsores ........................................11

300. Para motores auxiliares ...........................................11

E7. DISPOSITIVOS DE CONTROLE E DE

SEGURANÇA ............................................................11

100. Controle da velocidade e proteção contra sobre

velocidade ................................................................11

200. Válvulas de segurança .............................................12

300. Proteção do sistema de ar de partida ......................12

400. Proteção do bloco ....................................................12

500. Válvulas de alívio .....................................................12

600. Dispositivo de alarme ..............................................12

700. Comando remoto e comunicação oral .....................12

CAPÍTULO F ................................................................... 13

OUTRAS MAQUINARIAS ............................................ 13

F1. TURBINAS E OUTROS ACIONAMENTOS13

100. Aplicação .................................................................13

F2. MAQUINARIAS AUXILIARES ..................13

100. Aplicação .................................................................13

CAPÍTULO G .................................................................. 13

LINHAS DE EIXOS DE TRANSMISSÃO .................... 13

G1. ABORDAGEM ...............................................13

100. Aplicação .................................................................13

G2. INSTALAÇÃO DE EIXOS............................13

100. Alinhamento .............................................................13

200. Proteção contra corrosão ........................................14

G3. DIMENSÕES DOS EIXOS DE PROPULSÃO

E TENSÕES DE VIBRAÇÃO TORSIONAL

ADMISSÍVEIS ...........................................................14

100. Abrangência .............................................................14

200. Métodos de cálculo alternativos ..............................14

300. Limitações de materiais ...........................................14

400. Diâmetro dos eixos ..................................................15

500. Tensões de vibração torsional admissíveis ..............15

600. Requisitos para eixos em conformidade com a Parte II,

Título 11, Seção 5, Capítulo G. ................................16

700. Explicação de k e cK. ................................................16

800. Fator de concentração de rasgos .............................16

G4. MANCAIS ......................................................18

100. Configuração de mancais ........................................18

200. Camisas ....................................................................18

300. Arranjo do tubo telescópio e do mancal do tubo

telescópio .................................................................18

400. Buchas 19


5-4 REGRAS 2018

G5. ACOPLAMENTOS .......................................19

100. Flanges .....................................................................19

200. Parafusos de acoplamento .......................................19

300. Chavetas ...................................................................19

400. Conicidade e extremidade roscada ..........................20

G6. VIBRAÇÕES TORCIONAIS .......................20

100. Aplicação .................................................................20

200. Medição das vibrações torcionais ...........................20

300. Faixas de velocidades proibidas ..............................20

400. Folgas da clara do hélice .........................................20

CAPÍTULO H .................................................................. 21

CAIXAS REDUTORAS/REVERSORAS E ACOPLAMENTOS ......................................................... 21

H1. ABORDAGEM ...............................................21

100. Aplicação .................................................................21

200. Normas .....................................................................21

300. Definições ................................................................21

H2. DOCUMENTOS.............................................39

100. Documentos para aprovação ...................................39

H3. PROJETO DE ENGRENAGENS

DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA 40

100. Carga nominal tangencial Ft ...................................40

200. Fatores gerais de influência ....................................41

300. Cálculo da durabilidade da superfície .....................48

400. Tensão de flexão do dente da engrenagem ..............53

H4. ENGRENAGENS ...........................................61

100. Eixos 61

200. Dentes 61

300. Carcaça ....................................................................61

400. Balanceamento .........................................................61

500. Acessórios ................................................................61

H5. ACOPLAMENTOS .......................................62

100. Acoplamentos dentados............................................62

200. Acoplamentos flexíveis .............................................62

CAPÍTULO I .................................................................... 62

PROPULSORES .............................................................. 62

I1. ABORDAGEM ...............................................62

100. Aplicação .................................................................62

I2. DIMENSIONAMENTO E CONSTRUÇÃO DE

HÉLICES COMUNS .................................................62

100. Espessura de pás ......................................................62

200. Chaveta do hélice .....................................................62

300. Ajustagem ao eixo ....................................................63

I3. HÉLICE DE PÁS REMOVÍVEIS .................63

100. Montagem ................................................................63

I4. HÉLICE DE PASSO CONTROLÁVEL ......63

100. Definição de características ....................................63

200. Sistema hidráulico de controle de passo ..................63

300. Indicadores ..............................................................63

400. Controle do passo em emergência ...........................63

I5. BALANCEAMENTO ....................................63

100. Controle ...................................................................63

I6. PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO ......63

100. Contato hélice x eixo ................................................63

CAPÍTULO T ................................................................... 64

TESTES ............................................................................ 64

T1. MOTORES E OUTROS EQUIPAMENTOS

DE MÁQUINAS ........................................................ 64

100. Provas de cais e de mar .......................................... 64

200. Temperatura dos compartimentos de máquinas ...... 64

300. Folgas e tolerâncias ................................................ 64

T2. ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ........... 64

100. Mancais, camisas e buchas para mancais .............. 64

T3. TESTE DE MOTORES DE LINHA NO

FABRICANTE .......................................................... 64

100. Aplicação ................................................................ 64

200. Aprovação de fabricantes de motores de linha ....... 65

300. Documentos para a aprovação ............................... 65

400. Garantia da qualidade no processo de fabricação de

motores de linha ...................................................... 65

500. Testes para o modelo a aprovar .............................. 65

600. Validade da aprovação do fabricante ..................... 66

700. Teste de motores de linha na fábrica ...................... 66

T4. TESTES DO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO

COMUNS TODAS AS MENÇÕES .......................... 69

100. Qualificação dos componentes ................................ 69

200. Testes de pressão ..................................................... 69

300. Testes elétricos ........................................................ 69

400. Testes de oficina e certificações .............................. 70

500. Provas de cais e mar ............................................... 70

T5. TESTES ADICIONAIS PARA A MENÇÃO

AUT-F - INT ................................................................ 70

100. Verificações e simulações adicionais ...................... 70


REGRAS 2018

5-5

CAPÍTULO A ABORDAGEM CONTEÚDO DO CAPÍTULO A1. CAMPO DE APLICAÇÃO A1. CAMPO DE APLICAÇÃO 100. Enquadramento nas Regras 101. As Regras aqui constantes aplicam-se às instalações de motores de propulsão e auxiliares e instalações mecânicas das embarcações para Navegação Interior. 102. Os materiais destinados à fabricação de equipamentos em geral, motores de combustão interna, vasos de pressão, caldeiras, tubos e acessórios devem satisfazer às exigências constantes destas Regras. 103. Projetos que fogem das regras aqui estabelecidas e materiais com características diferentes daquelas aqui indicadas podem ser aprovados, desde que sua equivalência e adequação sejam reconhecidas pelo RBNA. Para tanto, este pode requerer a submissão de documentos adicionais, bem como a realização de testes e provas especiais. 104. O RBNA pode fazer exigências, além daquelas aqui constantes, para todos os tipos de maquinaria, onde estas se tornem indispensáveis, baseadas em novas pesquisas ou experiências operacionais. 200. Normas 201. As instalações de propulsão e todos os equipamentos e acessórios empregados nas embarcações cobertas por essas Regras devem ser projetados, construídos e ensaiados conforme as últimas revisões das normas aplicáveis do INMETRO e, na falta destas, das seguintes organizações: a. ASTM - American Society for Testing and Materials; b. ANSI - American Society Standard Institute; c. ASME - American Society of Mechanical Engineers. 300. Requisitos estatutários 301. Devem ser atendidos os requisitos da NORMAM 02, item 0335 e seu anexo 3-O.

CAPÍTULO B DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA CONTEÚDO DO CAPÍTULO B1. ESCOPO DOS DOCUMENTOS TÉCNICOS B2. DOCUMENTOS A FORNECER B1. ESCOPO DOS DOCUMENTOS TÉCNICOS 100. Apresentação 101. Os desenhos devem conter todos os detalhes necessários para perfeita compreensão do projeto. 102. Onde necessário, memória de cálculo das partes componentes, bem como descrição da maquinaria devem também ser apresentadas. 103. Qualquer modificação realizada no projeto ou na utilização de qualquer parte componente de equipamento ou arranjo já aprovado fica sujeita a nova apresentação ao RBNA antes de sua construção. B2. DOCUMENTOS A FORNECER 100. Lista de documentos 101. Os seguintes documentos devem ser fornecidos para aprovação do RBNA em no mínimo 3 cópias: a. Arranjo geral da praça de máquinas e de cada espaço de máquinas; b. Arranjo geral da linha de eixo, com características dos eixos propulsores, intermediários e de escora, detalhes de sistema de passo variável, quando for o caso, acoplamentos e embreagens, mancais, tubos telescópicos e propulsores (incluindo propulsores sobressalentes, caso existam), onde serão indicados os materiais empregados, a potência máxima contínua da instalação, o número de rotações por minuto e a velocidade crítica; c. Características de motores de combustão interna, compreendendo no mínimo: d. Características gerais

e. Seções longitudinal e transversal

f. Arranjo estrutural do bloco do motor com detalhes de projeto das juntas soldadas, eletrodos usados, sequencia de solda, tratamentos utilizados e arranjo feito para testes não destrutivos para controle das juntas soldadas

g. árvore de manivelas


5-6 REGRAS 2018

h. biela

i. cálculo das vibrações torcionais conforme indicado no item G6.; j. Características de caixas redutoras/reversoras, compreendendo no mínimo:

j.1. características gerais

j.2. diagrama da carga do mancal

j.3. montagem das seções

j.4. detalhes da construção soldada de rodas de

engrenagem;

j.5. tolerância para ajustagem a quente de aros e cubos;

j.6. desenho esquemático da forma básica do

conjunto dos dentes;

j.7. acoplamentos;

j.8. parafusos de acoplamentos;

j.9. arranjos de lubrificação e borrifo de óleo. 200. Outros documentos a fornecer 201. Também serão apresentados ao RBNA uma cópia dos manuais para operação e manutenção dos motores principais e das máquinas auxiliares mais importantes como compressores, bombas e outras.

CAPÍTULO C MATERIAIS E MÃO DE OBRA CONTEÚDO DO CAPÍTULO C1. MATERIAIS PARA MAQUINARIA C2. MATERIAIS PARA EIXOS E LINHAS

DEEIXOS C3. MATERIAIS PARA HÉLICES C1. MATERIAIS PARA MAQUINARIA 100. Aços fundidos e ligas de aço 101. O limite de resistência a tração mínimo é 412 N/mm² (42 kgf/mm²), correspondendo à classe 1 da norma P-EB 392. 200. Ferros fundidos cinzentos 201. O limite de resistência a tração mínimo é 150 N/mm² (15,3 kgf/mm²), correspondendo à classe FC 150 da norma NBR 6589. 202. Quando for proposto o uso de ferro fundido de alta resistência, sua especificação deve ser submetida a aprovação junto com o projeto ao qual o material se destina. 300. Ferros fundidos nodulares 301. O limite de resistência a tração mínimo é 420 N/mm² (42,8 kgf/mm²), correspondendo à classe FE 42012 da norma EB 585 - Parte 1/79. 400. Aços forjados 401. O limite de resistência a tração mínimo é 412 N/mm² (42 kgf/mm²), correspondendo à classe 1 da norma EB 391. 500. Barras de aço laminadas a quente 501. As barras de aço laminadas a quente e de diâmetro até 230 mm podem ser utilizadas em substituição a peças forjadas de aço carbono, que deve ser totalmente acalmado. 502. As propriedades de tração devem satisfazer os requisitos do item C1.100. Quando o diâmetro da barra for superior a 230 mm, sua aplicação fica sujeita a verificação. C2. MATERIAIS PARA LINHAS DE EIXOS 100. Aços forjados ou fundidos 101. O limite de resistência a tração mínimo é 402 N/mm² (41 kgf/mm²), mas não deve ultrapassar 600 N/mm².


REGRAS 2018

5-7

102. Ver Parte III, Título 62, Capítulo C1 destas Regras. 200. Bronze fundido 201. Pode ser utilizado para eixos de diâmetro até 80 mm. O limite de resistência a tração mínimo é 206 N/mm² (21 kgf/mm²). 300. Barras quadradas e redondas laminadas 301. Para eixos com diâmetro até 300 mm será permitida a substituição do aço forjado por barras laminadas, desde que este apresente as mesmas características de resistência requeridas para o aço forjado apresentadas na Parte III, Título 62, Capítulo C1, tabelas T.C1.110.1 e T.c1.110.2. 302. O aço deve ser acalmado e ser submetido aos seguintes tratamentos térmicos conforme Parte III, Título 62, Capítulo C1, item 105 a-d. 303. A área da seção transversal da barra final não usinada não deve exceder um sexto da área transversal do lingote. 304. Adicionalmente, barras laminadas utilizadas em lugar de forjadas em eixos de propulsão devem ser submetidas a exames não destrutivos de superfície tais como: partícula magnética, líquido penetrante ou outro método. As irregularidades devem ser removidas a critério do vistoriador. 305. Eixos com diâmetro superior a 450 mm devem ser submetidos a inspeção por ultrassom. O RBNA, no entanto, poderá requerer, a seu critério, inspeção por ultrassom para eixos com diâmetro inferior a 450. C3. MATERIAIS PARA HÉLICES 100. Bronze manganês e outras ligas de bronze 101. A composição química destas ligas fica sujeita a aprovação do RBNA. 102. O limite de resistência a tração mínimo é: a. 451 N/mm² (46 kgf/mm²), quando o corpo de prova provém de apêndice fundido separadamente; b. 412 N/mm² (42 kgf/mm²), quando o corpo de prova provém de apêndice fundido com a peça. 200. Ferro fundido 201. Características conforme C1.200. 300. Aço fundido 301. Características conforme C1.100.

CAPÍTULO D PRINCÍPIOS DE INSTALAÇÃO CONTEÚDO DO CAPÍTULO D1. CONDIÇÕES ESPECÍFICAS D2. DISPOSIÇÃO DA MAQUINARIA D3. TRANSMISSÃO DE ORDENS D4. IDENTIFICAÇÃO DA MAQUINARIA D1. CONDIÇÕES ESPECÍFICAS 100. Instalações marinheiras 101. Todos os componentes devem ser capazes de resistir às condições particulares de serviço a bordo, isto é, movimento da embarcação, vibrações, corrosão etc. e serão dimensionados conforme os critérios aqui estabelecidos ou, na falta destes, de acordo com práticas usuais e aceitáveis de engenharia, aprovadas pelo RBNA. 200. Inclinação 201. Toda a maquinaria (principal e auxiliar) deve ser projetada para operar de modo seguro com as seguintes inclinações permanentes, simultâneas: a. banda: 10o;

b. trim por popa ou proa: 5o. 300. Temperaturas de projeto 301. O projeto das instalações de máquinas e equipamentos auxiliares deve ser baseado numa temperatura de 45o C na praça de máquinas e numa temperatura de 32o C para a água bruta aspirada (interior ou mar). 302. A temperatura mais baixa da água deve ser considerada 5o C, sendo que no rio Amazonas, ela pode ser considerada 10o C. 303. A temperatura do ar ambiente nos compartimentos de máquinas não deve ultrapassar 45o C. 400. Combustíveis 401. Estas Regras aplicam-se aos combustíveis líquidos, para operação de máquinas e caldeiras, com ponto de fulgor acima de 60o C. Quando for menor, haverá análise especial do RBNA. Ver Seção 6 desta Parte das Regras.


5-8 REGRAS 2018

D2. DISPOSIÇÃO DA MAQUINARIA 100. Arranjo geral 101. Os espaços de máquinas devem ter dimensões suficientes para permitir que a operação e manutenção da maquinaria sejam realizadas facilmente, particularmente das máquinas propulsoras e da linha de eixo. 102. Os instrumentos e os controles dos equipamentos devem ser instalados em locais onde possam ser observados e arranjados de modo a facilitar a operação na praça de máquinas. 103. Tanto quanto possível os equipamentos de monitoramento e operação devem ser centralizados e o controle de todas as partes importantes da instalação deve ser facilmente acessível. 104. Para maquinaria e equipamentos deve ser assegurado, no mínimo: a. proteção contra umidade e acúmulo de poeira; b. fácil acesso;

c. ventilação suficiente. 200. Ventilação 201. Os espaços de máquinas e de bombas de carga devem ter ventilação suficiente mesmo com os acessos fechados, e deve ser evitado, tanto quanto praticável, qualquer acúmulo de gases tóxicos, inflamáveis ou asfixiantes. Ver Parte 3, Título 11, Seção 6, sub capítulo F6 das Regras. 202. Os ventiladores terão meios de parada, a partir de local facilmente acessível, situado fora do espaço por eles ventilado. Ver Seção 5 desta Parte das Regras. 300. Acessos 301. Os acessos aos espaços de máquinas devem ser localizados de forma a permitir a saída rápida do pessoal em caso de acidentes e a retirada de equipamentos para reparos. 400. Iluminação 401. Todos os locais de trabalho devem ser providos de iluminação suficiente conforme NB-0151 (Cálculo de Níveis de Iluminamento em Navios). 500. Esgotamento de fundo de praça de máquinas 501. Todos os pocetos de esgoto devem ser acessíveis e de fácil limpeza. Águas acumuladas não devem inundar equipamentos elétricos quaisquer que sejam os movimentos e inclinações que ocorram durante a operação. 502. Deve ser atendida a Regulamentação quanto ao esgotamento de águas oleosas.

600. Isolamento térmico 601. Tubulação contendo vapor ou líquido quente, tubulações de saída dos compressores de ar e equipamentos cuja superfície em operação atinja temperatura acima de 60o C devem ser efetivamente isoladas. 602. Tubulações de gases de exaustão devem ser isoladas e instaladas de forma que nenhum material inflamável possa entrar em ignição na instalação. 603. Os materiais de isolamento devem ser não-inflamáveis. Onde vazamentos de óleo ou umidade possam atingir o isolamento, este deve ser adequadamente protegido por chapas metálicas. 700. Equipamentos de proteção - medidas preventivas 701. A maquinaria deve ser arranjada e fixada de modo a restringir ao mínimo a possibilidade de acidentes. Além dos regulamentos nacionais, os seguintes itens devem ser observados, a. partes móveis, volantes, transmissões por correias e polias, flanges de eixos e outras partes que possam vir a ser fontes de acidentes para os operadores, devem ser equipadas com dispositivos de proteção como tampas; b. as descargas de válvulas de alívio e segurança e dispositivos de drenagem devem ser encaminhados para locais seguros; c. as máquinas e equipamentos devem ser fixados em seus jazentes, bem como os sobressalentes de grandes dimensões; d. os jazentes das máquinas devem ser de construção robusta e adequadamente fixados ao casco, de modo que não haja qualquer deslocamento devido aos movimentos da embarcação; eles devem ser projetados e arranjados de modo a resistir aos vários esforços a que estejam sujeitos e distribuí-los ao casco, sem que transmitam deformações às máquinas que eles suportam. Como orientação, ver Parte 2, Título 11, Seção 2, Capítulo I, Parágrafo I1.201.; e. no arranjo do jazente do mancal de escora e de sua fixação ao casco devem ser tomados cuidados especiais; f. devem ser providos meios efetivos para evitar o afrouxamento de parafusos e porcas das partes; g. os pisos em locais de operação e as escadas da praça de máquinas devem ser do tipo anti-derrapante; h. escadas e plataformas de serviço, laterais de motores e de equipamentos e passagens devem ser protegidas por balaustradas/corrimãos; i. as passagens normais e de emergência, locais de serviços e dispositivos devem ser iluminados.


REGRAS 2018

5-9

D3. TRANSMISSÃO DE ORDENS 100. Comunicação interna 101. Deve haver sistema de transmissão de ordens de serviço entre passadiço e praça de máquinas, em ambas os sentidos. Ver Parte 4, Título 11, Seção 8, sub capítulo E4. das Regras. D4. IDENTIFICAÇÃO DA MAQUINARIA 100. Plaquetas e cores 101. Os equipamentos, acessórios de tubulação e a própria tubulação devem ser facilmente identificados. Para tanto, plaquetas indicativas devem ser afixadas em cada equipamento ou acessório e a tubulação e seus acessórios devem ser pintados em cores codificadas.

CAPÍTULO E MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA CONTEÚDO DO CAPÍTULO E1. ABORDAGEM E2. DESEMPENHO E3. DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS

CONSTRUTIVOS E4. SISTEMAS DE PARTIDA E5. SISTEMAS DE TUBULAÇÕES INTERNAS

NOSMOTORES E6. INSTRUMENTAÇÃO DOS MOTORES E7. DISPOSITIVOS DE CONTROLE E DE

SEGURANÇA

E8. MOTORES DE LINHA DE FABRICAÇÃO E9. APROVAÇÃO DOS FABRICANTES DE

MOTORES DE LINHA E1. ABORDAGEM 100. Aplicação 101. As Regras contidas nesta Seção aplicam-se a motores de combustão interna usados como motores principais de propulsão e como motores das máquinas auxiliares mais importantes (ex.: grupos Diesel-geradores). 102. Motores de fabricação em série, de potência máxima contínua até 140 kW (190 CV) e desempenho já comprovado, podem ser aprovados mediante o acompanhamento pelo RBNA do teste de bancada de uma unidade. E2. DESEMPENHO 100. Potência 101. Quando o motor estiver operando em sua potência máxima contínua ele deve suportar uma sobrecarga de 10% durante 30 minutos a cada 6 horas de funcionamento. 200. Combustível 201. Os requisitos para o combustível são aqueles constantes no item D1.401.


5-10 REGRAS 2018

E3. DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS CONSTRUTIVOS 100. Manivela 101. No dimensionamento do eixo de manivelas será considerada a utilização de material com características conforme o item C2. A utilização de outros materiais será especialmente considerada pelo RBNA. 102. Em motores em linha, os diâmetros dos pinos e moentes da manivela não devem ser menores que o diâmetro obtido pela seguinte fórmula:

d = �M + �M� + T²

M = 18,25 p D² L Onde: T = 5,56PN × 10�

D: diâmetro interno dos cilindros em mm; p: pressão máxima de combustão em N/cm²; L: distância entre centros de dois mancais

consecutivos; P: potência do freio em kW; N: número de rotações por minuto. 103. Em motores em V, os diâmetros dos pinos e moentes, para árvores de manivela com bielas conectadas lado a lado, não devem ser menores que o diâmetro obtido acima, sendo: M = 0,002(pL� + p�L�cosV) Onde: p2: pressão de um cilindro que atua em um pino

quando a pressão de outro cilindro atua no mesmo pino;

L1 e L2: distância respectiva do mancal adjacente à linha de centro de cada biela;

V: ângulo entre os eixos dos cilindros. 200. Cambotas de árvores de manivelas forjadas 201. A espessura ee a largura l de cambotas de árvores de manivela forjadas devem ser tais que: e ≥ 0,38d³ Onde: d: diâmetro mínimo dos pinos e moentes.

300. Cambotas de árvores de manivelas fabricadas por partes 301. As dimensões de cambotas fabricadas por partes serão especialmente consideradas pelo RBNA. 302. As cambotas devem ser ajustadas por contração ou forçadas no eixo e no pino de manivela. Se forem cavilhadas ou enchavetadas ao eixo, este deve ter seu diâmetro aumentado na região da cambota. E4. SISTEMAS DE PARTIDA 100. Condições 101. Os equipamentos para partida dos motores principais e auxiliares para serviços essenciais devem operar com segurança e sem risco para os operadores e devem permitir que os motores partam da condição desligados utilizando apenas meios próprios da embarcação. 102. Quando a partida se faz por meio de ar comprimido devem ser observadas as regras estabelecidaspara tubulações, equipamentos e número de partidas. E5. SISTEMAS DE TUBULAÇÕES INTERNAS NOS MOTORES 100. Sistemas de resfriamento, lubrificação e alimentação de combustível 101. Devem ser observadas as recomendações quanto a equipamentos e tubulações estabelecidas na Seção 6, Parte 3 destas Regras para estes sistemas. 102. A descarga de ar de resfriamento de motores equipados com radiador será localizada de modo que não haja excessivo aquecimento nos locais onde os motores estão instalados. 103. Quando necessário, o ar poderá ser lançado na atmosfera por meios de dutos. 104. Se o ar de resfriamento for aspirado da praça de máquinas sua vazão deve ser somada àquela destinada à ventilação da praça de máquinas. E6. INSTRUMENTAÇÃO DOS MOTORES 100. Instrumentos 101. Devem ser instalados indicadores de pressão e de temperatura e tacômetros para os motores conforme indicado no que se segue.


REGRAS 2018

5-11

102. Os manômetros devem ser marcados em vermelho com as pressões permissíveis e os tacômetros com a faixa de velocidade crítica. 200. Para motores propulsores 201. São exigidos no mínimo os seguintes instrumentos, que devem ser montados num painel instalado no motor, em local facilmente visível, ou instalados na sala de controle da praça de máquinas: a. manômetros:

a.1. óleo lubrificante;

a.2. água doce de resfriamento;

a.3. ar de partida (quando for o caso);

a.4. ar de controle (quando for o caso);

b. termômetros:

b.1. óleo lubrificante; b.2. água doce de resfriamento; b.3. água bruta de resfriamento (quando for o caso);

c. tacômetro; d. horímetro; e. amperímetro. 202. Quando o motor de propulsão for previsto para operação totalmente remota, deve ser provido de instrumentação suficiente, a fim de permitir a sua perfeita operação. 203. O número de rotações e o sentido de rotação do eixo propulsor devem ser indicados na casa de comando e, se a instalação propulsora é operada da praça de máquinas, também nesta última. 204. Alarmes visuais e sonoros devem ser instalados para: a. baixa pressão de óleo lubrificante; b. alta temperatura da água doce de resfriamento.

205. Se a pressão cair abaixo do mínimo especificado pelo fabricante, que implique em parada imediata do motor, deve atuar um alarme sonoro e visual, diferente dos demais alarmes.

300. Para motores auxiliares 301. São exigidos no mínimo os seguintes instrumentos, que devem ser montados num painel instalado no motor, em local facilmente visível: a. manômetros:

a.1. óleo lubrificante;

a.2. água doce de resfriamento;

a.3. ar de partida (quando for o caso);

a.4. ar de controle (quando for o caso); b. termômetros:

b.1. óleo lubrificante; b.2. água doce de resfriamento; b.3. água bruta de resfriamento (quando for o caso);

c. tacômetro ou instrumento equivalente;

d. horímetro;

e. amperímetro.

302. Alarmes visuais e sonoros devem ser instalados quando o motor tiver potência maior que 37 kW (50 BHP) para: a. baixa pressão de óleo lubrificante;

b. alta temperatura da água doce de resfriamento. E7. DISPOSITIVOS DE CONTROLE E DE SEGURANÇA 100. Controle da velocidade e proteção contra sobre velocidade 101. Os motores principais devem ser providos de um regulador de velocidade capaz de não permitir que a velocidade exceda em 15% a velocidade máxima de serviço. 102. Os motores principais com potência máxima contínua igual ou maior que 224 kW (300 BHP), ou que acionem hélices de passo variável, devem ter mais um dispositivo limitando a velocidade, que atue na falha do primeiro, com o qual a velocidade não exceda em 20% a velocidade máxima de serviço. 103. Motores que acionam geradores elétricos devem ser providos de dispositivos para regular a velocidade, que satisfaçam às exigências.


5-12 REGRAS 2018

104. Motores que acionam geradores elétricos, com potência máxima contínua igual ou maior que 224 kW (300 BHP) devem ter mais um dispositivo para limitar a velocidade, que atue na falha do primeiro, a partir do qual a velocidade não exceda em 15% a velocidade máxima de serviço. 200. Válvulas de segurança 201. Nos cilindros dosmotoresprincipais, cujos diâmetros excedam 230 mm, deve ser instalada uma válvula de segurança ajustada para atuar quando a pressão no cilindro atingir 140% da pressão máxima de combustão para a potência máxima de serviço. 202. Nas máquinas auxiliares poderá ser permitida a substituição desta válvula por um dispositivo de alarme de sobre-pressão no cilindro, de tipo aprovado. 300. Proteção do sistema de ar de partida 301. Na linha de ar de partida de cada motor deve ser instalada uma válvula de retenção ou dispositivo equivalente. 302. Para motores cujo diâmetro do cilindro seja igual ou maior que 230 mm um dispositivo contra chamas ou uma placa de ruptura deve ser instalado conforme segue: a. junto de cada válvula de partida em motores reversíveis;

b. na linha principal de ar de partida nos motores não reversíveis 400. Proteção do bloco 401. Os blocos serão de construção reforçada e as portas de inspeção, bem como seus acessórios, serão dimensionados de forma que não sofram deformações permanentes devido à considerável sobre-pressão dentro do bloco. 402. Os blocos devem ser projetados de modo a eliminar qualquer fluxo importante de ar. 403. As aberturas para limpeza não devem ser maiores que o necessário, a fim de evitar a entrada de ar externo. 404. Quando alguma sucção mecânica for instalada, esta não deve exceder a 0,245 N/cm2 (25 mm CA). 405. É recomendada a instalação de alarmes indicando a presença de mistura de óleo dentro do bloco ou super-aquecimento das partes móveis. 406. Será permitida a combinação de tubos de suspiro de dois ou mais motores em um só. 407. Na sala de controle, ou de preferência próximo a uma porta do bloco, de cada lado do motor, deve ser instalada uma placa indicando que as portas do bloco não devem ser abertas antes de um tempo suficiente para permitir o adequado resfriamento do motor. Esse tempo,

normalmente, não deve ser inferior a 10 minutos após a parada do motor. 500. Válvulas de alívio 501. É exigida a instalação de válvulas de alívio em blocos fechados de motores de cilindro com diâmetro superior a 200 mm ou cujo bloco tenha um volume total superior a 0,6 m³. 502. As válvulas de alívio devem ser do tipo de retorno à rede, com baixa inércia, e devem descarregar prontamente a sobre-pressão não maior do que 0,2 bar (0,2 kgf/cm2), fechando-se rapidamente após a passagem da onda de explosão, de modo a evitar a entrada brusca de ar. A disposição e localização das válvulas devem ser feitas considerando a possibilidade de minimizar os perigos resultantes da saída de chama. 503. Os motores devem ter no mínimo as seguintes válvulas de alívio, sendo d o diâmetro do cilindro em mm: a. motores com 200 < d ≤ 250: uma válvula nas proximidades de cada extremidade e, se o motor tiver mais que 8 manivelas, mais uma nas proximidades do meio do motor;

b. motores com 250 < d ≤ 300: uma válvula correspondendo a cada manivela alternada, mais, pelo menos, 2 válvulas;

c. motores com d > 300 : uma válvula correspondendo a cada manivela. 504. A área livre de cada válvula de alívio será no mínimo 45 cm2 e a área total de todas as válvulas de alívio não deve ser inferior a 115 cm2 para cada 1 m3 de volume total bruto do bloco. Na estimativa do volume bruto do bloco, o volume das partes fixas pode ser reduzido. 505. Em motores de dois tempos com diâmetro do cilindro maior que 230 mm devem ser instalados válvulas de alívio nos compartimentos de ar de lavagem, se estes tiverem conexão aberta com os cilindros. 600. Dispositivo de alarme 601. Deve ser instalado um sistema de alarme da maquinaria para as temperaturas e pressões acima indicadas, exceto para pressão de ar de turbo carregador, de ar de controle e temperatura de gás de descarga. Ele deve ter também indicação no passadiço. 602. Deve haver indicação no passadiço e na praça de máquinas de que o alarme está operativo. 700. Comando remoto e comunicação oral 701. Todos os sistemas controlados remotamente devem ser previstos também para operação manual. 702. Se houver maquinaria controlada da praça de máquinas e o arranjo permitir comunicação direta entre o


REGRAS 2018

5-13

passadiço e a praça de máquinas, deve ser previsto meio de comunicação entre estes dois locais. CAPÍTULO F OUTRAS MAQUINARIAS CONTEÚDO DO CAPÍTULO F1. TURBINAS E OUTROS ACIONAMENTOS F2. MAQUINARIAS AUXILIARES F1. TURBINAS E OUTROS ACIONAMENTOS 100. Aplicação 101. A instalação de turbinas e outros motores que não os de combustão interna será objeto de exame especial pelo RBNA. F2. MAQUINARIAS AUXILIARES 100. Aplicação 101. As instalações de maquinarias auxiliares que digam respeito à classificação terão a supervisão do RBNA e seguirão as prescrições pertinentes das Regras.

CAPÍTULO G LINHAS DE EIXOS DE TRANSMISSÃO CONTEÚDO DO CAPÍTULO G1. ABORDAGEM G2. INSTALAÇÃO DE EIXOS G3. DIMENSIONAMENTO DE EIXOS G4. MANCAIS G5. ACOPLAMENTOS G6. VIBRAÇÕES TORCIONAIS G1. ABORDAGEM 100. Aplicação 101. Estas Regras se aplicam às linhas de eixo de propulsão do tipo convencional. Quando a forma dos componentes da linha de eixo é tal que não possa ser dimensionada pelos critérios estabelecidos a seguir, devem ser fornecidos ao RBNA dados suficientes para verificação do dimensionamento utilizado. G2. INSTALAÇÃO DE EIXOS 100. Alinhamento 101. Os eixos devem seus alinhamentos controlados, com registro de medidas na presença de vistoriador do RBNA. 102. Os cálculos do alinhamento do eixo devem ser realizados para a rotação máxima de operação do eixo propulsor, incluindo a redução devido autilização de caixa redutora quando não for utilizada instalação de acoplamento direto. 103. O procedimento para o alinhamento do eixo deve ser apresentados ao RBNAcom as seguintes informações: a. as forças devido carregamento nos mancais para as condições de deslocamento leve ou máximo carregado ou outras condições normais de operação da embarcação; b. força de carregamento máxima admissível utilizada no projeto dos mancais; c. espaçamento de projeto e deflexão; d. locais e carregamentos para os suportes temporários do eixo;


5-14 REGRAS 2018

e. carregamento proposto do mancal técnicas de medida e de estimada ocorrida; f. tipo de alinhamento proposto e critério de aceitabilidade, incluindo tolerâncias;e

104. Para as instalações principais, o alinhamento do eixo dado em todas as condições de carregamento e operação da maquinaria. 105. O projeto e instalação do eixo deve satisfazer os seguintes requisitos: o construtor deve posicionar os mancais e construir o assentamento dos mesmos a fim de minimizar os efeitos da deflexão do casco sob qualquer condição de operação. 200. Proteção contra corrosão 201. A aplicação de revestimento de resina reforçada com fibra de vidro é permitida, desde que o procedimento de aplicação e a execução do serviço sejam aprovados pelo RBNA. A fibra deve ser aplicada trançada. 202. Nos eixos propulsores com diâmetro até 150 mm o revestimento a ser aplicado deve ser, no mínimo, de duas capas de tela de 330 g/cm2 e/ou um tecido normal e uma esteira “roving” de 330 g/cm2 e/ou um “mat” de 450 g/cm2. 203. Para eixos propulsores com diâmetro acima de 150 mm o revestimento deve consistir, no mínimo, de três capas de tela e/ou tecido normal de 330 g/cm2 e uma ou mais esteiras “roving” de 300 g/cm2. 204. Para proteção na região de acoplamento a hélices ver Capítulo H, nesta Seção. G3. DIMENSÕES DOS EIXOS DE PROPULSÃO E TENSÕES DE VIBRAÇÃO TORSIONAL ADMISSÍVEIS 100. Abrangência 101. Este subcapítulo G3 aplica-se a eixos de propulsão tais como eixos propulsores e intermediários de projeto forjado tradicional e que são accionados por máquinas rotativas tais como motores diesel, turbinas ou motores eléctricos. 102. No que se refere aos eixos que fazem parte integrante de equipamentos, como por exemplo, caixas redutoras, propulsores tipo cabine “pod”, motores eléctricos e / ou geradores, propulsores, turbinas e que, em geral, incorporam características de concepção específicas, devem ser tomados em consideração critérios adicionais em relação a dimensões aceitáveis. Para os eixos desses equipamentos, os requisitos deste subcapítulo só podem ser aplicados para eixos sujeitos principalmente a torção e com características de projeto tradicionais. Outras limitações, tais como a rigidez, a alta temperatura etc. devem ser tratados por Regras específicas do RBNA.

103. As seguintes aplicações não são cobertas por este subcapítulo: a. Reforço adicional para eixos em embarcações classificados para navegação em gelo b. Eixos de engrenagem c. Eixos de motores elétricos d. Eixos do rotor de gerador e. Eixos de rotor de turbina f. Motores a diesel (ver capítulo J abaixo) g. Eixos desprotegidos expostos à água do mar 200. Métodos de cálculo alternativos 201. Métodos de cálculo alternativos podem ser aceitos pelo RBNA após análise. Qualquer método de cálculo alternativo deve incluir todas as cargas relevantes no sistema de transmissão dinâmico completo em todas as condições de funcionamento admissíveis. Devem ser consideradas as dimensões e arranjo de todas as conexóes dos eixos. 202. Além disso, um método de cálculo alternativo deve levar em conta critérios de concepção para as cargas de funcionamento contínuas e transitórias (dimensionamento para a resistência à fadiga) e para as cargas máximas de funcionamento (dimensionamento da resistência ao escoamento). A análise da resistência à fadiga pode ser realizada separadamente para diferentes pressupostos de carga. 300. Limitações de materiais 301. Nos casos em que os eixos possam experimentar tensões vibratórias próximas das tensões admissíveis para o funcionamento transiente, os materiais devem ter uma resistência à tracção mínima especificada (σB) de 500 N/mm². Caso contrário, podem ser utilizados materiais com uma resistência à tração mínima especificada (σB) de 400 N/mm². 302. Para utilização nas fórmulas seguintes deste subcapítulo, σB é limitado da seguinte forma: a. Para os aços de carbono e de manganês-carbono, uma resistência à tração mínima especificada não superior a 600 N / mm2 para utilização em G3.500 abaixo e não superior a 760 N / mm2 em G3.400 a seguir. b. Para aços-liga, uma resistência à tracção mínima especificada não superior a 800 N/mm2. c. Para os eixos propulsores, em geral, uma resistência à tração mínima especificada não superior a 600 N / mm2 (para ligas carbono, carbono-manganes e os aços-liga).


REGRAS 2018

5-15

303. Onde forem utilizados materiais com tensões especificadas ou reais maiores que as limitações acima, reduções nas dimensões do eixo ou tensões de vibração mais altas não são aceitáveis quando calculadas pelas fórmulas deste Subcapítulo. 400. Diâmetro dos eixos 401. Os diâmetros dos eixos não devem ser inferiores aos determinados pela seguinte formula:

3

4

4 160

560

1

1

+•

−•••=

B

o

io

d

dn

PkFd

σ

Onde: d = diâmetro mínimo requerido em mm di = diâmetro existente do furo do eixo em mm do = diâmetro externo do eixo, em mm. Caso o furo do eixo seja menor ou igual que 0,40 do, a expressão abaixo:

1 − d%&d'&

Pode ser tomada como 1.0 F = fator referente ao tipo de propulsão instalada

= 95 para eixos intermediários em instalações de turbine, motores diesel com acoplamento hidráulico, instalações de propulsão elétricas. = 100 para todas as outras instalações diesel e todos os eixos propulsores.

k = fator para características específicas de projeto, ver G3.700 abaixo n0 = rotação (rpm) por minute do eixo na potência nominal. p = potência nominal em kW transmitida através do eixo (perdas nas caixas redutoras e mancais são desprezadas). σB= resistência a tração mínima em N/mm2 do material do eixo, ver G3.300 acima. 402. O diâmetro do eixo propulsor localizado a vante do telescópico interno poderá ser gradualmente reduzido até o diâmetro correspondente requerido para o eixo intermediário utilizando a tensão de tração mínima especificada para o eixo na fórmula e levando em conta as limitações dadas em G3.300 acima. 500. Tensões de vibração torsional admissíveis

501. A amplitude da tensão torsional alternada é entendida como sendo s (τmax - τmin)/2 como pode ser medida em um eixo em condição relevante de um ciclo repetitivo.

503. Cálculos de vibração torsional devem incluir operação normal e operação com qualquer um dos cilindros falhando (isto é, sem injeção, mas sem compressão) dando origem a mais alta tensão de vibração torsional na linha de eixos. Os cálculos de vibração torsional devem incluir operação normal e operação com qualquer um dos cilindros com compressão mas sem injeção, dando origem às mais altas tensões de vibração no eixo. 504. Para operação contínua, as tensões admissíveis devidas a vibração torsional alternativa não devem exceder os valores dados pelas seguintes fórmulas:

( )22318

160 λστ •−•••+

=± DKB

C cc paraor λ< 0.9

38.118

160•••

+=± DK

BC cc

στ para 0.9 ≤ λ ≤1.05

onde:

Cτ = amplitude admissível da tensão em N/mm2 devido

vibração torsional para operação contínua σB = Tensão máxima última(*) de tração especificada (ultimate strength) em N/mm2 do material o eixo. Veja também G3.300. (*) Tensão máxima última = ultimate strength cK = fator para características específicas de projeto de um eixo. Ver também G3.600. cD = 0.35 + 0.93 d0

-0.2 - fator dimensional do = diâmetro externo do eixo em mm λ= razão de rotação = n/n0 n = velocidade em consideração em rpm n0 = velocidade em rpm do eixo na potência nominal 505. Quando as amplitudes das tensões excederem os valores de para operação contínua, incluindo a condição de

falha de Cτ um cilindro onde se pretenda operar de forma

contínua nessa condição, devem ser impostas restrições quanto a faixas de velocidade as quais devem ser ultrapassadas rapidamente. 506. A restrição de faixas em condições normais de operação não será aceita acima de λ= 0.8. 507. A existência de faixa restrita de operação em condições contínuas de falha de um cilindro devem garantir a navegação segura. Os limites da faixa restrita de velocidade devem ser determinados como segue: a. A faixa restrita de operação deve cobrir todas as

velocidades onde o limite de velocidade ( Cτ )for excedido.

Para hélices de passo variável com a possibilidade de controle individual de passo e rotação, as condições de passo pleno e passo zero devem ser consideradas. Adicionalmente, a tolerância do tacômetro deve ser somada.


5-16 REGRAS 2018

O motor deve operar de forma estável em cada extremidade da faixa proibida de operação. b. Em geral e tendo em vista G3.507.(a) acima, a seguinte formula será aplicada, desde que as amplitudes das tensões

nos limites da faixa proibida sejam menores que Cτ sob

condições normais e estáveis de operação:

( )16

18

18

16 cc

c

c nn

n •−≤≤

−• λ

λ

onde: nc = velocidade crítica em rpm (velocidade de ressonância) λc = razão de rotação = nc/ no

508. As vibrações torsionais para a transposição da faixa proibida de operação, numa condição estável não devem exceder o valor dado pela formula:

KCT c/7.1 ττ •=±

Onde:

Tτ - amplitude permissível em N/mm2 devido à vibração torsional estável na faixa proibida. 600. Requisitos para eixos em conformidade com a Parte II, Título 11, Seção 5, Capítulo G. 601. Critério de ciclo de baixa fadiga (tipicamente < 104), isto é, os ciclos primários representados por carga zero até carga plena e de volta para zero, incluindo o torque de reversão se aplicável. São tratados na fórmula em G3.400 acima. 602. Critério de ciclo de alta fadiga (tipicamente >> 107), isto é, tensões admissíveis de vibração torsional permitidas para operação contínua bem como tensões de flexão na reversão. A influência das tensões de flexão na reversão é tratada pelas margens de segurança na fórmula de G3.400 acima. 603. A fadiga acumulada devido a vibração torsional quando atravessando a faixa proibida ou qualquer outra condição transitória com tensões associadas excedendo as permitidas para operação contínua é tratada pelo critério de tensões transitórias em G3.500 acima. 700. Explicação de k e cK. 701. Os fatores k (para ciclo de baixa fadiga) e ck (para ciclo de alta fadiga) levam em consideração a influência de: a. Os fatores de concentração de tensões (scf) relativos à concentração de tensões para uma flange com raio de filete de 0.08do (concentração de tensão geométrica de aproximadamente 1,45).

scfcK

45.1≈ e

xscf

k

≈45.1

onde o expoente x considera sensibilidade de ciclo de baixa fadiga para o entalhe (notch).

b. Sensibilidade do entalhe (notch): os valores escolhidos são principalmente representativos de aços “macios” (σB<600), enquanto a influência de gradientes com alta inclinação em combinação com altas tensões pode ser subestimado. c. O fator dimensional cDsendo função somente do diâmetro não representa puramente uma influência estatística de dimensão, mas antes uma combinação desse influência estatística e a sensibilidade do entalhe.. Os valores atuais de k e ck devem ser arredondados. 800. Fator de concentração de rasgos 801. O fator de concentração (scf) na extremidade de rasgos pode ser determinado por meio das seguintes formulas empíricas, utilizando os símbolos da nota de rodapé (6):

( )

d

e

d

d

descf

i

holet

•

−

−•+=

1

/157.0)(α

802. Esta formula aplica-se a: a. Rasgos distantes 120 ou 180 ou 360 graus

b. Rasgos com extremidades semi-circulares. Um rasgo com extremidade com ais que um raio pode reduzir as tensões locais, mas não está incluído nesta fórmula empírica c. Rasgos com extremidades não arredondadas (exceto chanfro), como qualquer arredondamento de extremidade aumenta levemente o scf 803. αt(furo) representa a concentração de furos radiais (no atual contexto e – diâmetro do furo) e podem ser determinados como :

222

)( 101533.2

⋅

⋅+

⋅+⋅−=d

d

d

e

d

e

d

e iholetα

Ou simplificados para αt(hole)= 2.3


REGRAS 2018

5-17

[UR M68.6] TABLE T.G3.508.1 - K AND CK FACTORS FOR DIFFERENT DESIGN FEATURES (see G3.700 below)

Eixos intermeidários com

Eixos propulsores externos aos

motores

Eixos de hélice

Fla

nge

inte

gral

de

acop

loam

ento

1)w

sec

ções

ret

as

Aco

plam

ento

por

inte

rfer

ênci

a2)

Cha

veta

e c

ônic

o3)4)

Cha

veta

, con

exão

cilí

ndri

ca3)

4)

Furo

rad

ial5)

Ras

go lo

ngitu

dina

l6)

Am

bos

os la

dos

do a

nel d

e em

puxo

1)

Na

regi

ão d

o m

anca

l qua

ndo

um

man

cal d

e ro

lam

ento

for

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preg

ado

hélic

e m

onta

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or e

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have

ta 8)

Hél

ice

com

cha

veta

8)

Ent

re a

ext

rem

idad

e de

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o m

anca

l mai

s a

ré e

o s

elo

de v

atne

do

tele

scóp

ico

k=1.0 1.0 1.10 1.10 1.10 1.20 1.10 1.10 1.22 1.26 1.15

cK=1.0 1.0 0.60 0.45 0.45 0.307) 0.85 0.85 0.55 0.55 0.80

1) O raio do fileted eve ser menor que 0.08d. 2) k e ck referem-se somente à seção plana do eixo. Quando os eixos podem experimentar tensões vibratórias próximas do máximo permitido para operação continua, um aumento no diâmetro em relação ao diâmetro de interferência deve ser providenciado, por exemplo, aumento de diâmetro de 1% a 2% e raio de concordância como descrito na nota da tabela. 3) O diâmetro do eixo poderá ser reduzido ao diâmetro calculado com k – 1,0 a uma distância maior que 0,2 do a partir da extremidade do rasgo da chaveta. 4) Rasgos de chaveta em geral não devem ser empregados em instalações com faixas de operação proibidas. 5) O diâmetro do furo radial (dh) não deve exceder 0,3 do. A intersecção entre um furo radial e um furo excêntrico (ver abaixo) não é coberta por este Subcapítulo.

6) Sujeito a limitações quanto ao comprimento do rasgo (l)/diâmetro externo , 0,8 e diâmetro interno (di)/diâmetro externo , 0,8, e ainda largura do rasgo (e)/diâmetro externo . 0,10. O arredondamento da extremidade do rasgo não deve ser menor que e/2. O arredondamento da extremidade deve ser evitado pois aumenta ligeiramente a concentração de tensões. Os valores de k e cK são válidos para 1, 2 e 3 rasgos, isto é, com rasgos a 360 graus com respeito a 180, e respectivamente separados por 120 graus. 7) cK = 0.3 é uma aproximação segura das limitações do item 6) acima. Caso as dimensões do rasgo estejam for a das limitações acima, ou se o emprego de outro cK for desejado, o fator atual de concentração (scf) deve ser

documentado ou determinado por G3.800 acima. Em tal caso:c( = �,&)*+, , note que scf é definido como a razão entre a

tensão principal maxima local e √3 vezes a tensão torsional nominal (determinada para eixo furado sem rasgos). 8) Aplicável à porção do hélice entre a extremidade de vante do mancal mais a ré e a face de vante do cônico do hélice (ou flange do eixo), mas não menos que 2,5 vezes o diâmetro requerido. Nota: Diâmetros de transição devem ser projetados com cônico liso ou com raio de concordância. Como guia, um raio de concordância igual à mudança de diâmetro é recomendado.


5-18 REGRAS 2018

G4. MANCAIS 100. Configuração de mancais 101. O comprimento do mancal de apoio do hélice de metal patente, lubrificado a óleo, com vedação efetiva, não deve ser menor que 2 (duas) vezes o diâmetro requerido para o eixo propulsor. Em outros casos o comprimento deve ser no mínimo igual a 4 vezes o diâmetro requerido para o eixo propulsor. 102. A distância entre centros de mancais não deve ser maior que a fornecida pela fórmula.

- = 0,7 /1 + 0 1102

Onde: L: distância entre centro de mancais (m) d: diâmetro de eixo (mm) 200. Camisas 201. A espessurae (em mm) das camisas de bronze instaladas no eixo propulsor ou no eixo de tubo telescópico, na região dos mancais, não deve ser menor que a fornecida pela fórmula: e = 0,04 (dp + 130) 202. Camisas de outros materiais serão sujeitas à consideração especial.

203. Fora da região dos mancais a camisa contínua de bronze poderá ter espessura reduzida para 75% de e. 204. Todas as camisas devem ser ajustadas por contração ou forçadas sobre o eixo, sob pressão, e não devem ser travadas por pinos ou outros dispositivos similares. 205. Quando a camisa na região entre os mancais se ajustar com folga, o espaço deve ser preenchido, sob pressão, com um material insolúvel em água e não corrosivo. 300. Arranjo do tubo telescópio e do mancal do tubo telescópio 301. Nos locais onde for utilizado tubo telescópio e mancal do tubo telescópio e for utilizada resina esta deve ser do tipo aprovada, os seguintes requisitos devem ser conhecidos:

a. O intervalo mínimo radial ocupado pela resina não deve ser menor que 6 mm em qualquer ponto com a espessura nominal da resina de 12 mm. b. Em caso de mancal do tubo telescópio lubrificado com óleo lubrificante, o arranjo doscanais para óleo lubrificantedeve ser de maneira a promover uma circulação positiva do óleo lubrificante no tubo telescópio.

302. O comprimento do mancal próximo ao final do suporte do propulsor deve ser o seguinte: a. Para mancais lubrificados a água que são forradas com borracha ou madeiraou material plástico aprovado, o comprimento não deve ser menor que quatro vezes o diâmetro requerido do eixo propulsor sobre a camisa do eixo propulsor

b. Camisas dos mancais lubrificadas a água com dois ou mais setores circunferencialmente espaçadas ou materiais plásticos aprovados, em que pode ser mostrado que os setores operam sobre princípios hidrodinâmicos, o comprimento do mancal deve ser tal que a pressão nominal não irá exceder 0,55 N/mm². O comprimento do mancal deve ser não menor que duas vezes o diâmetro. c. Para mancais lubrificados por óleo sintético o fluido óleo lubrificante deve ser especificado de forma que sob condições normais de operação, não pode ocorrer superaquecimento. A pressão nominal aceitável no mancal poderá ser considerada em aplicação e deve ser baseada por resultados do programa de teste. Em geral, o comprimento do mancal não deve ser menor que 2,0 vezes o diâmetro de regra do eixo no caminho do mancal. d. Para mancais que são de metal branco, a lubrificação aóleo deve ser provida de um tipo aprovado de bucha de vedação. O comprimento do mancal deve ser aproximadamente duas vezes o diâmetro requerido para o eixo propulsor e deve ser de maneira que a pressão nominal no mancal não possa exceder 0,8 N/mm². O comprimento do mancal deve ser não menor que 1,5 vezes o diâmetro do eixo propulsor. e. Para mancais de ferro fundido e bronze que são lubrificadas a óleo e fixos com selo de vedação do óleo aprovado, o comprimento do mancal, em geral, não deve ser menor que quatro vezes o diâmetro requerido para o eixo propulsor.

f. Para mancais que são lubrificados com graxa, o comprimento do mancal não deve ser menor que quatro vezes o diâmetro requerido para o eixo propulsor. 303. Todos os mancais do eixo propulsor parasistemas de lubrificação forçados a água devem ser providosdeselos de borracha ou plásticos. O suprimento de água pode vir de uma bomba de circulação ou fonte de pressão. Devem ser providos indicadores do escoamento com um alarme no passadiço para mancais de borracha ou plástico. 304. Para sistema de lubrificação forçada com água deve ser provido um alarme no passadiço para caso de falha da bomba.


REGRAS 2018 5-19

400. Buchas 401. A espessura das buchas depende do material a ser empregado e será examinada pelo RBNA. G5. ACOPLAMENTOS 100. Flanges 101. A espessura dos flanges de acoplamento fundidos integralmente com eixos, para projetos convencionais de linha de eixo, deve ser no mínimo igual a 25% do diâmetro calculado para o eixo correspondente. 102. Quando os acoplamentos não forem por meio de flanges fundidos integralmente com os eixos, estes devem ser ajustados e dimensionados de forma a resistir às forças tangenciais e à força de propulsão em marcha a ré. 103. o raio dos flanges de acoplamento integralmente forjados deve ser pelo menos 0,08d 200. Parafusos de acoplamento 201. O diâmetro dpa (em mm) dos parafusos de acoplamento de flanges fundidos integralmente com os eixos não deve ser menor que o fornecido pela fórmula:

)(3

³mm

rn

dsdna

××=

onde: ds: maior diâmetro dos eixos acoplados, em mm; n : número de parafusos do acoplamento; r : raio da circunferência do passo, em mm. 300. Chavetas 301. Na transmissão por chaveta, as concentrações de tensões devem ser reduzidas por arredondamento dos cantos de seu alojamento. Ver Figura F.G5.301.1. como exemplo. Os raios dos cantos do rasgo não devem ser menores que 1,2% do diâmetro do eixo. 302. Os furos roscados para fixação de chavetas não devem estar locados a menos de 1,5 vezes a largura da chaveta, a partir da extremidade de vante do rasgo.

FIGURA F.G5.301.1–CHAVETAS

303. A chaveta é dimensionada para transmitir o torque máximo do eixo “T”, com áreas obedecendo aos valores abaixo: a. área tangencial:

³10324,1 ×××=

yr

Tat

σ

b. área lateral (meia altura da chaveta):

³1024,1 ×××=

yr

Tal

σ

onde: r: raio do eixo no local, em mm. T: torque em kgf×m (daN×m), que pode ser calculado por:

RPM

PT ×= 2,716

onde: P: é a potência transmitida em cv. σy= limite de escoamento do material, em N/mm²


5-20 REGRAS 2018

400. Conicidade e extremidade roscada 401. A conicidade dos acoplamentos deve estar de acordo com a Tabela que segue.

flange de acoplamento e eixo entre 1:10 e 1:20 hélice e eixo propulsor entre 1:10 e 1:15 hélice e eixo propulsor (montagem c/óleo)

entre 1:15 e 1:20

402. O diâmetro externo do filete de rosca de extremidade de eixo não deve ser menor do que 60% do maior diâmetro do cone. G6. VIBRAÇÕES TORCIONAIS 100. Aplicação 101. Esforços torcionais para os propósitos destas Regras são os esforços adicionais devido a vibrações torcionais em motores principais ou auxiliares. 102. O cálculo das vibrações torcionais, cobrindo toda a faixa de velocidades e condições esperadas, será exigido para instalações onde a potência transmitida por eixo exceder a 373 kW (500 BHP). 103. Nestes cálculos devem estar contidos: a. dados básicos usados para estabelecer tais cálculos e mais particularmente as características dinâmicas do sistema equivalente da instalação, ou seja, motores, eixos, hélices, caixas redutoras, etc.; b. tabelas das frequências naturais; c. soma vetorial das amplitudes devidas aos impulsos do motor para cada modo de vibração e para os vários harmônicos que possam produzir velocidades críticas perigosas; d. ordem de combustão; e. características dos amortecedores de vibrações torsionais, quando existirem, e dados que permitam a verificação de sua eficiência. 200. Medição das vibrações torcionais 201. Na prova de mar deve ser efetuada a medição das vibrações torcionais da instalação propulsora cobrindo toda sua faixa de velocidades de serviço. Os valores obtidos serão submetidos ao RBNA. 202. O RBNA poderá dispensar a medição das vibrações torcionais durante a prova de mar quando for apresentado o resultado desta medição em instalação propulsora idêntica ou quando a instalação propulsora transmitir por eixo uma potência menor que 149 kW (200 BHP).

300. Faixas de velocidades proibidas 301. Quando os resultados dos cálculos ou as medições das vibrações torcionais mostram velocidades críticas para as quais os esforços adicionais são excessivos, estas faixas de velocidades serão proibidas para serviço contínuo. 302. Estasfaixas de velocidades críticas devem ser marcadas em vermelho no indicador de rotações e deve ser fixada uma placa próximo ao local de controle do motor com instruções indicando as velocidades proibidas 303. São também faixas de velocidades proibidas ao serviço contínuo aquelas para as quais as vibrações torsionais, mesmo não acarretando acréscimo nos esforços torsionais, possam causar danos a algumas partes da instalação, tais como: dentes de engrenagens redutoras, acoplamentos etc. 400. Folgas da clara do hélice 401. As folgas recomendadas para evitar vibrações são indicadas na Figura F.G6.401.1

FIGURA F.G6.401.1- FOLGAS DA CLARA DO HÉLICE

onde: D: diâmetro do hélice a: 0,1 D b: 0,2 D c: 1,5 a d: 0,1 D

e


REGRAS 2018 5-21

e: 0,2 D 402. No caso de hélice sem calcanhar, sob o hélice recomenda-se deixar folga entre o hélice e o ponto mais baixo do casco da ordem de 0,15D a 0,2D. CAPÍTULO H CAIXAS REDUTORAS/REVERSORAS E ACOPLAMENTOS CONTEÚDO DO CAPÍTULO H1. ABORDAGEM H2. DOCUMENTOS A APROVAR H3. PROJETO DE ENGRENAGENS

DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA

H4. MATERIAIS E DETALHES CONSTRUTIVOS H5. INSTALAÇÃO H1. ABORDAGEM 100. Aplicação 101. Estas Regras se aplicam a engrenagens redutoras e acoplamentos de motores de propulsão principais, manobra ou segurança da embarcação cuja potência transmitida exceda 373 kW (500 BHP). Caixas de redução e reversão com potência inferior a 373 kW não necessitam ser classificadas, mas devem ser instaladas e testadas à satisfação do vistoriador. 102. Engrenagens redutoras e acoplamentos das máquinas auxiliares mais importantes devem ter seu tipo aprovado pelo RBNA. 103. Caixas de redução e reversão de fabricação em série para potência máxima contínua de até 140 kW (190 CV), com desempenho já comprovado, podem ser aprovadas mediante apresentação das características e desenhos gerais e serão homologadas mediante o acompanhamento pelo RBNA do teste de bancada de uma unidade. 104. As regras da Parte II, Título 11, Seção 5, Capítulo H3 aplicam-se a engrenagens cilíndricas retas ou helicoidais, internas ou externas com eixos paralelos como também a engrenagens cônicas. 105. As regras desta Parte II, Título 11, Seção 5, Capítulo H3 não são aplicáveis quando as seguintes condições estiverem presentes:

a. Engrenagens helicoidais ou de dentes retos com razão de contato transversal menor que 1,0;

b. Engrenagens helicoidais ou de dentes retos com razão de contato transversal maior que 2,5;

c. Existência de interferência entre o topo dos dentes e as curvaturas da raiz dos dentes; d. Dentes pontiagudos;

e. Folga entre dentes é zero.

200. Normas 201. A presente Parte II, Título 11, Seção 5, Capitulo H está baseada nas seguintes normas e requisitos: a. Para engrenagens cônicas:

a.1. ISO/DIS 10300 a.2. NBR 7262

b. A nomenclatura está em conformidade com: b.1. NBR 6174,

b.2. NBR 6884. c. Para engrenagens cilíndricas:

c.1. ISO 6336-1,

c.2. ISO 6336-2,

c.3. ISO 6336-5,

c.4. ABNT PR45, e

c.5. Requisitos M56 da IACS. 202. A nomenclatura de engrenagens está mostrada na figura F.H1.301.1 – Nomenclatura básica de engrenagens cilíndricas retas. 300. Definições 301. Os símbolos utilizados na Parte II, Título 11, Título 11, Seção 5, Capítulo H estão definidos abaixo e podem ser encontrados na tabela T.H1.301.1 mais abaixo. 302. Outros símbolos serão utilizados quando forem apresentados os fatores de influência. a. Índices: 1 Referente ao pinhão 2 Referente à coroa


5-22 REGRAS 2018

Nota: assim n1,2 significa: rotação do pinhão (1) e coroa (2).

a Adendum n Normal t Transversal 0 Ferramenta α Contato transversal β Hélice γ Valor total ε Razão de contato H Tensão Hertziana (de contato) cal Parâmetro calculado 303. baixo segue definição dos principais parâmetros. A lista completa de símbolos consta da tabela T.H2.102.1.Veja a ilustração de nomenclatura básica de engrenagens cilíndricas conforme a figura F.H1.301.1 P Potência nominal em Kw n 1,2 Rotação do pinhão ou coroa, RPM u Razão de redução a Distância operacional entre os centros, mm, definida como a distância mais curta entre eixos que não se interceptam b Espessura comum da face, em mm, que para engrenagens de dupla hélice é a largura de uma hélice B Largura total da face de engrenagens com dupla hélice, incluindo a folga, em mm d f Diâmetro do círculo de raiz em mm, definido o círculo que passa pelo fundo dos vãos entre os dentes d w Diâmetro do círculo da altura de trabalho, em mm, altura essa que define a distância que o dente conjugado penetra no vão do dente h Altura do dente, em mm, medida entre o círculo de raiz e o círculo de topo x Coeficiente de modificação do adendum z Número de dentes zn Número virtual de dentes ou número equivalente de dentes: a quantidade virtual ou equivalente de dentes é a quantidade de dentes que teria uma engrenagem reta equivalente a uma engrenagem helicoidal. Esta quantidade

virtual é utilizada na determinação da resistência dos dentes de uma engrenagem helicoidal. m Modulo representa o tamanho do dente e é a relação entre o diâmetro do círculo primitivo e mm e o número de dentes de uma engrenagem. Quando duas engrenagens são acopladas, seu módulo deve ser igual. mn Módulo normal, usado nas engrenagens helicoidais, sendo: mn = m*cosβ onde β é o ângulo de inclinação da hélice mt Módulo transversal α Ângulo de pressão no cilindro de referência, em graus, que é definido como o ângulo que a linha de ação faz com a tangente comum aos círculos primitivos no ponto principal. Linha de ação: É o lugar geométrico dos pontos de contato dos dentes durante o engrenamento. Os ângulos de pressão usuais são 14 ½ ° e 20°, sendo este último o valor mais comum.

FIGURA H1.301.1 – ÂNGULO DE PRESSÃO NORMAL PARA ENGRENAGENS

HELICOIDAIS

αn Ângulo de pressão normal para engrenagens helicoidais, medido na direção perpendicular dos dentes é diferente do ângulo de ação medido na direção da rotação.

FIGURA H1.301.2 – ÂNGULO DE PRESSÃO NORMAL

αn


REGRAS 2018 5-23

FIGURA H1.301.3 – PONTO DE CONTATO

FIGURA H1.301.4 – BASE CIRCULAR

FIGURA H1.301.5 – NOMENCLATURA PASSOS

FIGURA H1.301.6 - NOMENCLATURA PASSOS

gα comprimento da linha de ação αt Ângulo transversal de pressão, em graus, no cilindro de referência. αtw Ângulo transversal de pressão no cilindro de trabalho β Ângulo de inclinação da hélice, em graus, no cilindro de referência

βb Ângulo de hélice, em graus, no cilindro de base v Velocidade linear, em m/s, no círculo do passo (de referência) p Passo circular (circular pitch) ou simplesmente passo (pitch) de uma engrenagem cilíndrica reta é a distância tomada em, arco sobre o círculo primitivo entre dois pontos correspondentes de dentes consecutivos. pd Passo diametral (diametral pitch) válido para o sistema inglês de medidas é a relação entre o número de dentes e o diâmetro do círculo primitivo, com o diâmetro medido em polegadas. pn Passo normal: as engrenagens retas possuem somente um passo circular e um diametral. As engrenagens helicoidais possuem o passo normal circular pn que é a distância entre os pontos correspondentes de dois dentes adjacentes medida no plano B-B, que é perpendicular à hélice, e o passo transversal pt definido abaixo. pt As engrenagens helicoidais possuem o passo transversal circular pt que é a distância entre os pontos correspondentes de dois dentes adjacentes medida no plano A-A, que é perpendicular ao eixo.

FIGURA F.H1.301.7 – ÂNGULO DE AÇÃO

Ponto de contato Ponto do passo

Linha de ação

Base circular

Linha de ação

Base circular

Ângulo de ação Passo normal

Passo tangencial

Passo circular

Base do passo

Passo

Passo circular

Base circular

Base tangente

Base do passo

REGISTRO BRASILEIRO Regras para Construção e Classificação de NaviosDE NAVIOS E AERONAVES Identificados por suas Missões RGIM18PT

5-24

FIGURA F.H1.301.8 - LINHA DE AÇÃO

Linha de ação (Path of contact):o dente do pinhão toca um dente da coroa no ponto de contato C (“nó”) o qual se move ao longo da linha de ação e ao longo das faces dos dentes à medida que a rotação prossegue. Desde que o contato não pode ocorrer for a dos dentes, o contato tem lugar ao longo da linha de ação somente entre os pontos Q2 e Q1 da mesma e dentro dos dois círculos de adendum. O segmendenominado linha de ação (path of contact)

o segmento da linha de ação determinado pela intersecção do círculo de adendum do pinhão com o círculo de adendum da cora. 304. Assim, a linha de ação conforme a figura acima é o lugar geométrico dos pontos de contato dos dentes durante o engrenamento. Observe-se: a. O ponto de contato caminha ao longo da linha de ação: b. O segmento de contato (path of contact) é limitado pelos dois adendos; c. A perpendicularidade entre a linha de ação e a evoluta dos flancos dos dentes no ponto de contato; d. Existe um deslizamento relativo entre os dentes, notadamente no início e no final do contato; e. A garantia da folga na ponta do dente é dada devido ao fato de que o dedendum excede o adendum; f. Notar uma folga significativa entre a face não acionada de um dente de pinhão e o dente da coroa adjacente, chamada folga de engrenamento ou folga do dente Interferência é o contato entre os dentes em qualquer parte onde o perfil não for envolvido, ou seja, fora do perfil gerado, e nesse caso a transmissão não se dará com razão constante.

Regras para Construção e Classificação de Navios PARTES COMUNS A TODOS NAVIOSIdentificados por suas Missões - Parte II MOTORES E MECÂNICA

CAPÍTULOS

REGRAS 2018

LINHA DE AÇÃO

o dente do pinhão toca um C (“nó”) o qual se move

e ao longo das faces dos dentes à medida que a rotação prossegue. Desde que o contato não pode ocorrer for a dos dentes, o contato tem lugar ao longo da linha de ação somente entre os pontos Q2 e Q1 da mesma e dentro dos dois círculos de adendum. O segmento Q2-Q1 é

path of contact), sendo, portanto o segmento da linha de ação determinado pela intersecção do círculo de adendum do pinhão com o círculo de adendum da

conforme a figura acima é o geométrico dos pontos de contato dos dentes durante o

O ponto de contato caminha ao longo da linha de ação:

O segmento de contato (path of contact) é limitado pelos

A perpendicularidade entre a linha de ação e a evoluta dos

Existe um deslizamento relativo entre os dentes, notadamente no início e no final do contato;

A garantia da folga na ponta do dente é dada devido ao fato de que o dedendum excede o adendum;

Notar uma folga significativa entre a face não acionada de um dente de pinhão e o dente da coroa adjacente, chamada folga de engrenamento ou folga do dente (backlash);

é o contato entre os dentes em qualquer parte onde o perfil não for envolvido, ou seja, fora do perfil gerado, e nesse caso a transmissão não se dará com razão

FIGURA F.H1.301.9

ε Razão de contato é em geral a quantidade de passos angulares através da qual a superfície de um dente gira do início ao fim do contato. εα Razão transversal de contato, sendo definida como a razão entre o ângulo de ação e o passo angular. Ângulo de açãoengrenagem percorre enquanto um determinado par de dentes fica engrenado, isto é, do primeiro ao último ponto de contato. εβ Razão de sobreposição ou razão de contato da face é a razão de contato num plano axial, ou a razão da largura da face com o passo axial. Para engrenagens cônicas e hipóides é a razão do avanço da face com o passo circular. εγ Razão de contato total étransversal de contato com a razão de contato da face. Ft Carga nominal tangencial FBT Carga nominal tangencial no cilindro de base na seção transversal σF Tensão de flexão do dente, N/mm

σF lim Tensão máxima de flexão do dente, N/mm

σFP Tensão permissível de flexão do dente, N/mm2

σH Tensão de contato (Herziana), N/mm

σH lim Tensão limite de contato (Herziana), N/mm

σHP Tensão permissível de contato (Herziana), N/mm2

Rz Rugosidade vale Q Qualidade ISO 1328 HV Dureza Vickers 305. Definições geométricas para engrenagens cilíndricas a. Para engrenagens internas, zsão considerados com sinal negativo.

Zona de ação Linha de contato

PARTES COMUNS A TODOS NAVIOS - Título 11 MOTORES E MECÂNICA - Seção 5

- A a I e T

FIGURA F.H1.301.9 – CONTATO DE FACE

Razão de contato é em geral a quantidade de passos angulares através da qual a superfície de um dente gira do início ao fim do contato.

Razão transversal de contato, sendo definida como a razão entre o ângulo de ação e o

Ângulo de ação é o ângulo que a engrenagem percorre enquanto um determinado par de dentes fica engrenado, isto é, do primeiro ao último ponto de contato.

Razão de sobreposição ou razão de contato da face é a razão de contato num plano axial, ou a razão da largura da face com o passo axial. Para engrenagens cônicas e hipóides é a razão do avanço da face com o passo circular.

Razão de contato total é a soma da razão transversal de contato com a razão de contato da

Carga nominal tangencial

Carga nominal tangencial no cilindro de base na seção transversal

Tensão de flexão do dente, N/mm2

Tensão máxima de flexão do dente, N/mm2

Tensão permissível de flexão do dente,

Tensão de contato (Herziana), N/mm2

Tensão limite de contato (Herziana), N/mm2

Tensão permissível de contato (Herziana),

Rugosidade vale-ao-pico, em µm

Qualidade ISO 1328 – 1975

Dureza Vickers

Definições geométricas para engrenagens

a. Para engrenagens internas, z2, a, d2, da2, db2 e dw2 são considerados com sinal negativo.

Comprimento da linha de ação

Contato de face


REGRAS 2018 5-25

u = z2 / z1

u > 0 para engrenagens externas u < 0 para engrenagens internas Comprimento da linha de ação:

a. Para engrenagens externas, em mm: gα = 0,5 * √ ( d a1

2-d b12) + 0,5*√ ( d a1

2-d b12) - a sin αt w

b. Para engrenagens internas em mm: gα =0,5* √ ( d a1

2-d b12) - 0,5*√ ( d a1

2-d b12) - a sin α tw

c. Razão de contato transversal:

g α ε α = π * m n * cos αt / cos β d. Razão de contato da face:

b * sen β ε β = π * m n

e. Razão de contato total: ε γ= ε α + ε β f. Ângulo do hélice na base do cilindro: tan αn tan βb = cos β g. Diâmetro de referência:

z *m n d = cos β h. Diâmetro de base:

db = d cos αt = dw cos αtw i. Distância entre centros:

a = 0,5*(dw1 – dw2) j. Número virtual de dentes:

z zn = cos2 β b * cos β k. Módulo transversal:

m n m t = cos β tan α – π * α

inv α = (ângulos em °) 180 l. Velocidade linear no diâmetro do passo: v = d 1,2 * n 1,2 / 19099 306. Nomenclatura específica para engrenagens cônicas: a.Cone primitivo: os dentes de uma engrenagem cônica são executados em relação a um cone primitivo, em vez de um cilindro primitivo. Os elementos do cone primitivo se cruzam no vértice do cone. b.Cone dos topos ou externo: o cone formado pelos topos dos dentes c.Cone da raiz ou interno: cone formado pelas raízes dos dentes. d.Ângulo do cone primitivo: ângulo entre a geratriz do cone primitivo e o eixo

307. A conversão de engrenagens cônicas para engrenagens cilíndricas equivalentes (virtuais) é baseada na seção média da engrenagem cônica. 308. O índice v refere-se à engrenagem cilíndrica virtual (equivalente). 309. O índice m refere-se à seção média da engrenagem cônica. − δ1, δ2 = ângulo do passo do pinhão (coroa) − δa1, δa2 = ângulo de face do pinhão (coroa) − Σ = ângulo entre os eixos − βm = ângulo médio espiral − de1, de2 = diâmetro externo de passo do pinhão

(coroa) − dm1, dm2 = diâmetro médio de passo do pinhão

(coroa)

− dv1, dv2 = diâmetro de referência virtual de

engrenagem cilíndrica do pinhão (coroa) − Re1,2= distância externa do cone do pinhão

(coroa) − Rm= distância média do cone do pinhão (coroa) 310. Conversão e fórmulas específicas para engrenagens cônicas. Nota: a determinação das proporções de engrenagens cônicas é feita convertendo-as para


5-26 REGRAS 2018

engrenagens cilíndricas equivalentes e são então utilizadas as fórmulas para engrenagens cilíndricas. Número virtual de dentes de uma engrenagem cônica:

zv1 = z1 / cos δ1

zv2 = z2 / cos δ2

− Para Σ = 90° √ u2 + 1 zv1 = u zv2 = z2√ u2 + 1 Razão de redução da engrenagem cilíndrica virtual: uv = zv2 / zv1 − Para Σ = 90° uv = u2

Definições geométricas: − δ1 + δ2 = Σ

− tanαvt =( tanαn) / (cosβm)

− tanβbm =( tanβm) / (cosαvt)

− βvb = arc sen (sen βm*cos αn)

− Re = de1,2/ (2*sen δ1,2)

− Rm = Re – (b/2), para b ≤ R/3 Diâmetro de referência do pinhão, coroa, referente à seção média da engrenagem cônica: − dm1 = de1 – b * sen δ1 − dm2 = de2 – b * sen δ2 Módulos: − Módulo transversal externo: met = de2 / z2 = de1 / z1

− Módulo normal externo: mna = mt * cos βm

− Módulo normal médio: mmn = mmt * cos βm

mmn = met * (Rm/Re) * cos βm

− Diâmetro de referência da engrenagem cilíndrica

virtual:

dv1 = dm1 / cos δ1

dv2 = dm2 / cos δ2

Diâmetro virtual de base do pinhão (coroa):

dvb1 = dv1 * cos αvt

dvb2 = dv2 * cos αvt

dvb2 = dv2 * cos αvt Onde αvt é o ângulo de pressão transversal da engrenagem cilíndrica virtual dada por: αvt = arccos [(dvb1 + dvb2)/2*αv], αvt em graus e av é a distância de centro da engrenagem virtual: αv = 0,5 * (dv1 + dv1)


REGRAS 2018 5-27

FIGURA F.H1.303.1 – NOMENCLATURA BÁSICA DE ENGRENAGENS CLÍNDRICAS RETAS


5-28 REGRAS 2018

FIGURA F.H1.303.2 – NOMENCLATURA BÁSICA DE ENGRENAGENS CÔNICAS


REGRAS 2018 5-29

TABELA T.H1.303.1 – NOMENCLATURA BÁSICA DE ENGRENAGENS CÔNICAS REFERENTE A FIGURA F.H1.303.1

1. Forma usual 1. Usual form

2. Engrenagem de 45º 2. Mitre gear

3. Engrenagem de cruz 3. Crown gear

4. Engrenagem cônica interna 4. Internal bevel gear

5. Vértice do cone de passo 5. Apex of pitch cone

6. Cone facial 6. Face cone

7. Cone de passo 7. Pitch cone

8. Cone da raiz 8. Root cone

9. Ângulo de passo 9. Pitch angle

10. Contato de face 10. Face width

11. Adendum 11. Addendum

12. Dedendum 12. Dedendum

13. Ângulo do passo 13. Pitch angle

14. Diâmetro do passo interno 14. Outside pitch diameter

15. Diâmetro do passo externo 15. Inside pitch diameter

16. Diâmetro externo 16. Outside diameter

17. Distância do cone de trás 17. Back cone distance

18. Raio do passo da engrenagem reta equivalente

18. Pitch redius of equivalent spur gear

19. Ângulo dedendum 19. Dedendum angle

20. Ângulo Addendum 20. Addendum angle

21. Distância do cone 21. Cone distance

22. Ângulo facial 22. Face angle

23. Ângulo de passo 23. Pitch angle

24. Ângulo da raiz 24. Root angle

a. Organização das engrenagens a. Gear arrangements

b. Organização da engrenagens b. Gear terminology

c. Engrenagem em par c. Gear pair


5-30 REGRAS 2018

FIGURA F.H1.303.3 – CONVERSÃO DE ENGRENAGEM CÔNICA PARA ENGRENAGEM CILÍNDRICA EQUIVALENTE


REGRAS 2018 5-31

TABELA T.H1.301.2 – SÍMBOLOS UTILIZADOS NESTE CAPÍTULO H

Símbolo Descrição Unidade

A,B,C,D, E

pontos na linha de contato (raiz a topo do pinhão, independente do acionador, para considerações geométricas somente)

a distância entre centros mm α ângulo de pressão (sem índice, no cilindro de referência) ° B largura total da face de engrenagem de hélice dupla incluindo

a folga mm

b largura da face mm Β ângulo da hélice (sem índice, no cilindro de referência) ° C constante, coeficiente folga do flanco do dente µm c constante, coeficiente γ ângulo auxiliar ° D diâmetro de projeto mm d diâmetro (sem índice, diâmetro de referência) mm ∆ deflexão µm

E módulo de elasticidade N/mm2 Eh designação de material para aço forjado endurecido Eht profundidade da camada endurecida (ISO 6336-5) mm

e quantidade auxiliar ε razão de contato, razão de sobreposição, excentricidade relativa ς ângulo de rolagem (roll angle) ° F desvios compostos e cumulativos µm força ou carga N f Desvio de formação do dente µm

G módulo de cisalhamento N/mm2

GG designação de material para ferro fundido cinzento

GGG designação de material para ferro nodular fundido (estrutura perlítica, bainitica, ferrítica)

GTS designação de material para ferro fundido preto maleável (estrutura perlítica) g segmento de contato mm θ temperatura °C

HB dureza Brinell HRC dureza Rockwell (escala C)

HR 30N dureza Rockwell (escala 30 N) ver ISO 6336-5 HV dureza Vickers

HV 1 dureza Vickers na carga F = 9,.81 N - ver ISO 6336-5 HV 10 dureza Vickers na carga F = 98,10 N - ver ISO 6336-5

h altura do dente (sem índice, do círculo de raiz ao círculo de topo) mm Η viscosidade dinâmica efetiva do filme de óleo na temperatura média do filme m Pas IF designação de material para aço endurecido por indução ou chama i razão de transmissão bin

J Jominy hardenability - ver ISO 6336-5 K constante, fatores referentes à carga no dente L comprimentos de projeto mm l vão do rolamento mm Г parâmetro na linha de ação M momento de uma força Nm razão média de tensões

ME símbolos identificando requisitos MQ de tratamento térmico e materiais ML


5-32 REGRAS 2018


m modulo mm massa kg µ coeficiente de atrito

N quantidade, expoente, razão de ressonância NT designação de material para aço nitretado NV designação de material para aço com endurecimento do núcleo

n velocidade de rotação rpm número de ciclos de carga 1/min ν coeficiente de Poisson viscosidade cinemática do óleo mm2/s

P potência transmitida kW passo mm

p quantidade de engrenagens planetárias

inclinação da linha de avaria Woehler fator auxiliar

q

flexibilidade do par de dentes engrenados (mm*µm)/N

tolerância para o acabamento do material -ver ISO 6336-3 r raio (sem índice, raio de referência) ρ raio de curvatura densidade (para aço, ρ = 7,83 x 10 -6 kgmm3

S coeficiente de segurança s espessura do dente mm Σ Ângulo entre os eixos de engrenagens cônicas

σ tensão normal

R distância do cone T torque Nm tolerância para o acabamento do material -ver ISO 6336-3

τ tensão de cisalhamento passo angular

u relação de redução

v

velocidade tangencial (sem índice, no circulo de referencia)=velocidade tangencial no círculo do passo m/s

w carga específica (por unidade de largura da face, Ft/b) N/mm

ψ ângulo auxiliar x coeficiente de modificação de perfil

χ fator de operação (amaciamento) Y fator relacionado à tensão na raiz do dente (fator de Lewis)

y tolerância do amaciamento (somente com índice α ou β) µm Z fator relacionado a tensão de contato z número de dentes

ω velocidade angular rad/s

αen ângulo de pressão no ponto externo de um par de dentes ° em contato em engrenagens virtuais retas

αn ângulo de pressão normal °

αt ângulo de pressão tangencial °

αwt ângulo de pressão no cilindro do passo °

αFen direção do ângulo de carga, relevante à direção de aplicação da carga no ponto externo de um par de dentes em contato em engrenagens virtuais retas °

αPn ângulo de pressão normal na cremalheira de base para engrenagens cilíndricas °


REGRAS 2018 5-33


B* constante

bcal largura de face calculada mm

bc0 comprimento do tooth bearing pattern sem carga (marcação do contato)

beH largura efetiva da face mm

bred largura de fase reduzida (largura de face menos raio do topo) mm

bs espessura da alma mm

bB largura de face de uma hélice em engrenagem de dupla hélice mm

bI(II) comprimento do alívio do topo mm

βb ângulo de base da hélice °

βe fator de forma do ângulo da hélice na ponta do contato de dentes singelos °

βm ângulo médio da espiral °

Ca relevo do topo µm

Cay relevo do topo by running-in µm

CB fator básico da cremalheira

CB1 fator básico da cremalheira para pinhão

CB2 fator básico da cremalheira para coroa

CM fator de correção

CR fator do disco da engrenagem

CZL,ZR,ZV fatores para determinar o filme lubrificante

Cβ crowning height µm

CI(II) alívo do topo µm

cγ valor médio da rigidez de engrenamento por unidade de N/(mm*µm) largura da face

cγα valor médio da rigidez de engrenamento por unidade de N/(mm*µm)

largura da face usado para Kv, KHhα e KFα)

cγβ valor médio da rigidez de engrenamento por unidade de N/(mm*µm)

largura da face usado para KHβ e KFβ) C' máxima rigidez de dente por unidade da face (rigidez simples) de um par de dentes

c'th rigidez singela teórica N/(mm*µm)

Dbe diâmetro do furo do mancal (mancais planos) mm

Dsh diâmetro do casquilho (mancais planos) mm

da1,2 diâmetro do topo do pinhão (coroa) mm

dbe diâmetro de base mm

de diâmetro do círculo passando pelo ponto externo de um único par de dentes em contato mm

df1,2 diâmetro de raiz do pinhão (coroa) mm

dNf diâmetro de forma da raiz mm

dsh diâmetro externo do eixo, nominal para deflexão mm

dshi diâmetro interno de um eixo vazado mm

dsoi diâmetro no começo da evoluta mm

dw diâmetro do passo mm

d1,2 diâmetro de referência do pinhão (coroa) mm

δ1,2 ângulo do cone de referencia do pinhão (coroa) °

δa1,a2 ângulo de topo do pinhão (coroa) °

δb th deflexão combinada de dentes engrenados assumindo µm


5-34 REGRAS 2018


carga igualmente distribuída na largura da face

δg diferença de espessura na medida por apalpador do µm desalinhamento do engrenamento

δS alongamento na fratura %

εα razão de contato transversal

εαn razão de contato virtual, razão de contato transversal de engrenagem reta virtual

εβ razão de sobreposição

εγ razão total de contato εγ = εα + εβ

ε1 razão de contato do adendum do pinhão ε1 = CE / pbt

ε2 razão de contato do adendum dda coroa ε2 = AC / pbt

ζaw ângulo de rolagem do ponto de passo de trabalho ° ao diâmetro de topo

ζfw ângulo de rolagem do diâmetro de raiz para o ponto de passo de trabalho °

Fbe r força radial no mancal N

Fbn carga nominal, normal à linha de contato N

Fbt carga nominal transversal no plano de ação N (base tangent plane)

Fm carga média tangencial transversal no círculo de referência N

relevante a cálculos de engrenamento, Fm = Ft*KA*Kv

Fm T carga tangencial transversal parcial no círculo de referencia N

Fmax máxima carga tangencial no dente para o N engrenamento calculado

Ft carga nominal tangencial transversal no cilindro de referencia N por engrenamento

Fth carga tangencial determinante num plano transversal N

para KHα e KFα Fth = Ft*KA*Kv*KHβ

Fα desvio total do perfil µm

Fβ desvio total da hélice µm

Fβ6 tolerância no desvio total de hélice par ISO 6 µm

Fβx desalinhamento equivalente inicial (depois do amaciamento) µm

Fβx cv desalinhamento inicial equivalente para determinação µm da altura da coroa (estimada)

Fβx T desalinhamento equivalente medido sob carga parcial µm

Fβy desalinhamento efetivo equivalente (depois do amaciamento) µm

fbe componente do desalinhamento equivalente devido µm deformação do mancal

fca componente do desalinhamento equivalente devido deformação do bloco

ffα desvio da forma do perfil µm

Fm desalinhamento do engrenamento devido desvios de fabricação µm

fpt desvio transversal de passo único µm

fpar não paralelismo dos eixos de pinhão e coroa (fabricação) µm

fpb desvio transversal do passo de base µm

fsh componente de desalinhamento devido deformações µm


REGRAS 2018 5-35


dos eixos de pinhão e coroa

fshT componente de desalinhamento devido deformações µm do eixo e do pinhão medidas em carga parcial

fsh0 deformação do eixo sob carga específica µm*mm/N

fHβ desvio de inclinação do hélice µm

fHβ6 tolerância do desvio de inclinação da hélice para ISO grau 6 µm

gα comprimento da linha de ação mm

haP adendum da cremalheira básica de engrenagens cilíndricas mm

h01,2 adendum da ferramenta do pinhão (coroa) mm

hfP dedendum da cremalheira básica de engrenagens cilíndricas mm

hf2 dedendum do dente de engrenagem interna mm

hmin espessura mínima do filme lubrificante mm

hFe braço de momento fletor para tensão de raiz do dente mm relevante a aplicação de carga no ponto externo de um único par de dentes em contato

ht altura da cabeça do dente mm

J* momento de inércia da largura da face kg*mm2/mm K' constante de estampagem do pinhão

Kv fator dinâmico

KA fator de aplicação

KFα fator de carga transversal (tensão de raiz)

KFβ fator de carga da face (tensão de raiz)

KHα fator de carga transversal (tensão de contato)

KHβ fator de carga da face (tensão de contato)

Kγ

fator de carga de engrenamento (leva em conta a distribuição não uniforme de carga entre as engrenagens de transmissões múltiplas

la comprimento efetivo do rolamento (mancal de rolamento) mm

lb ver gα

m* massa relativa individual da engrenagem por unidade de face kg/mm

referenciada à linha de ação mn módulo normal

mred

massa reduzida de par de engrenagens por unidade de face kg/mm

referenciada à linha de ação mm

mt módulo transversal NF expoente

Ni numero de ciclos até a falha do bin i mm

NL número de ciclos de carga

NS razão de ressonância na faixa principal de ressonância

n1,2 velocidade de rotação do pinhão (coroa)

ni número de ciclos do bin i

nE velocidade de ressonância min-1 / s-1

pbn passo normal de base

pbt passo transversal de base min-1

pd passo diametral externo mm

pr01, pr02 protuberância da ferramenta para pinhão, coroa mm

q' valor mínimo para a flexibilidade de um par de engrenagens acopladas mm


5-36 REGRAS 2018


qpr protuberância da ferramenta - ver ISO 6336-3 mm qs parâmetro de chanfro qs = sFn / 2 ρF (mm*m) / N qsk parâmetro do chanfro do corpo de prova

qsT parâmetro de chanfro do corpo de prova de engrenagem padrão qsT= 2,5

qα fator auxiliar

Ra média aritmética da rugosidade superficial, Ra = 1/6 Rz µm

Rm distância média do cone

Rz média da rugosidade do vale ao pico (ISO 4287 e ISO 4288) µm

Rzk rugosidade média medida-vale ao pico corpo de prova em bruto µm

RzT rugosidade média - vale ao pico de engrenagem de prova padrão, RzT = 10 µm

rb raio de base

ρfP raio do filete da raiz da cremalheira de base para engrenagens cilíndricas mm

ρg raio do chanfro

ρred rádio da curvatura relativa ρC raio da curvatura relativa na superfície do passo mm

ρF raio da raiz do dente na seção crítica mm

ρ' espessura da camada de deslizamento (slip layer) mm

SF fator de segurança para quebra do dente mm SH fator de segurança para pite (pitting) mm

sc espessura do filme do composto de marcação utilizado da determinação do padrão de contato µm

spr residual fillet undercut, spr = qpr - q

sFn corda da raiz do dente na seção crítica sR espessura da borda mm

σk lim tensão nominal para teste de Charpy (flexão) N / mm2

σp lim nominal plain-bar stress number (flexão) mm

σB resistência à tração (tensile strength) mm

σF tensão da raiz do dente

σFi tensão da raiz do dente para o bin i

σF lim tensão normal (flexão) N / mm2

σFE tensão permissível (flexão) σFE = σF lim YST N / mm2

σFG tensão limite da raiz do dente N / mm2

σFP tensão permissível da raiz do dente N / mm2

σF0 tensão nominal da raiz do dente

σH tensão de contato N / mm2

σHi tensão de contado para o bin i N / mm2

σH lim tensão permissível de contato N / mm2

σHG tensão limite para pitting N / mm2

σHP tensão permissível de contato N / mm2

σH0 tensão nominal de contato N / mm2

σS tensão de escoamento N / mm2

σi tensão para o bin i N / mm2

σ0,2 tensão de teste (0,2% pernabebt set) N / mm2


REGRAS 2018 5-37


T1,2 torque nominal no pinhão (ou coroa) N / mm2

Teq torque equivalente N / mm2

Ti torque para o bin i N / mm2

Tn torque nominal Nm

tg profundidade máxima do entalhe Nm

U soma das partes individuais danificadas Nm

wm carga média específica (por unidade de largura da face) N / mm

wt carga tangencial por unidade de largura do dente, incluindo fatores de sobrecarga N / mm

x1,2 coeficiente de modificação do pinhão (ou coroa)

χ* gradiente relativo de tensão na raiz de um chanfro mm-1 χβ fator caracterizando o desalinhamento equivalente depois do amaciamento

χ*p gradiente relativo de tensão em peça de teste lisa e polida mm-1

YDT fator de profundidade do dente

YF fator de forma do dente, para a influência sobre a tensão nominal de raiz do dente com carga aplicada no ponto externo de um par único de dentes em contato

YM fator de influência médio YNk fator de vida para tensão de raiz do dente, relevante ao corpo de prova chanfrado

YNT fator de vida para tensão de raiz do dente, relevante à peça polida YR fator de vida para tensão de raiz do dente para condições de referência de teste

YR rel k fator de rugosidade relativa, o quociente do fator de interesse da raiz do dente dividido pelo fator de chanfro do corpo de prova, YR rel k = YR / YRk

YR rel T fator de superfície relativa, o quociente do fator de interesse da raiz do dente dividido pelo fator de superfície da raiz do dente da engrenagem de referência de teste, YR rel k = YR / YRk

YS fator de correção de tensão para conversão da tensão nominal da raiz do dente determinada pela aplicação de carga no ponto externo de contato de um único par de dentes à tensão local do dente

YSg fatores de correção da tensão para dentes sem entalhe

YSk fator de correção de tensão relevante ao corpo de prova entalhado

YST fator de correção de tensão relevante às dimensões das engrenagens de teste de referência

YX fator de tamanho (raiz do dente)

Yβ fator de ângulo do hélice (raiz do dente)

Yδ fator de sensibilidade do entalhe para a engrenagem operante (relativa ao corpo de prova polido)

Yδk

fator de sensibilidade de corpo de prova entalhado(relativo ao corpo de prova polido sem entalhe)

YδT fator de sensibilidade do corpo de prova da engrenagem de referencia relativa a corpo de prova liso e polido do corpo de prova atual

Yδ rel k fator de sensibilidade relativo de entalhe, quociente do fator de sensibilidade de entalhe da engrenagem em estudo dividida pelo fator de entalhe do corpo de prova.

Yδ rel T fator de sensibilidade relativo de entalhe de teste, quociente do fator de sensibilidade de entalhe da engrenagem em estudo dividida pelo fator de entalhe do corpo de prova,

yα tolerância de amaciamento para um par de engrenagens Μm


5-38 REGRAS 2018


yβ tolerância de amaciamento (desalinhamento equivalente) µm

Zv fator de velocidade

ZB, Zd fatores de contato para um único par para pinhão (coroa) ZE fator de elasticidade ZH fator de zona

ZL fator de lubrificação

ZN fator de vida para tensão de contato

ZNT fator de vida para tensão de contato para condições de teste de referência

ZR fator de rugosidade afetando a durabilidade superficial

ZW fator de endurecimento operacional √N/mm2

ZX fator dimensional (pite)

Zβ fator do ângulo de hélice (pite)

Zε fator da razão de contato (pite)

zn número virtual de dentes para engrenagem helicoidal z1,2 número de dentes do pinhão (coroa)

ω1,2 velocidade angular do pinhão (coroa)


REGRAS 2018 5-39

H2. DOCUMENTOS 100. Documentos para aprovação 101. Antes da construção, todos os planos, especificações e cálculos listados abaixo os documentos da listagem abaixo devem ser submetidos e aprovados pelo RBNA. 102. As informações listadas abaixo, quando aplicáveis, devem ser submetidas juntamente com os documentos requisitados: − Informações a serem submetidas sobre engrenagens Nota: para visualização dos parâmetros, ver figuras F.H3.201.1, F.H3.203.1 e F.H3.203.2. 1. Potência nominal para cada engrenagem 2. Rotação por minuto de cada engrenagem na potencia

nominal 3. Comprimento e diâmetro dos mancais 4. Tamanho do vão entre hélices, se houver 5. Distância entre as extremidades internas dos mancais 6. Arranjo ou cálculo mostrando a forma do dente 7. Largura da face, líquida e total 8. Largura do dente na seção mais carregada 9. Ângulo da hélice nos diâmetro de referência e de passo 10. Desvio da hélice 11. Ângulo normal de pressão 12. Ângulo transversal de pressão no cilindro de referência 13. Ângulo transversal de pressão no cilindro do passo

operacional 14. Ângulo de referência do cone para engrenagens 15. Ângulo de topo das engrenagens 16. Distância entre cones das engrenagens 17. Distância média entre cones das engrenagens 18. Módulo normal 19. Módulo transversal

20. Momento fletor para a tensão de flexão da raiz do dente

para aplicação de carga no ponto de contato de um par único de engrenagens

21. Diâmetro do passo de trabalho das engrenagens

22. Diâmetro de topo das engrenagens 23. Diâmetro de raiz das engrenagens 24. Diâmetros de referência 25. Adendum 26. Coeficientes de modificação do adendum das

engrenagens 27. Dedendum 28. Diâmetro transversal do passo 29. Diâmetro normal do passo 30. Passo normal de base 31. Número de dentes das engrenagens 32. Número virtual de dentes retos para engrenagens 33. Distância entre centros para engrenagens

acopladas 34. Comprimento de contato no plano de rotação 35. Raio de canto de base de engrenagens na seção

crítica 36. Modificação do eixo de acionamento ou

desalinhamento, se houver, pára a referência 37. Método de corte e acabamento dos dentes de

engrenagens 38. Coeficiente de modificação da espessura dos

dentes (a meio da face) 39. Esquema da forma dos dentes da cremalheira de

base 40. Raio de raiz, adendum e dedendum da

cremalheira de base 41. Grau de acabamento do flanco dos dentes 42. Grau de precisão 43. Faixa de dureza dos dentes, incluindo a dureza

do núcleo e profundidade da camada endurecida, da superfície ao núcleo

44. Rugosidade média vale-pico dos cantos dos

dentes 45. Massa das peças rotativas

46. Dados de balanceamento 47. Dados das ranhuras


5-40 REGRAS 2018

48. Tolerância de acoplamento por interferência para rodas e cubos

49. Tipo de acoplamento entre as engrenagens de

acionamento e redução 50. Tipo e viscosidade do óleo lubrificante recomendado pelo

fabricante. Nota: para uma lista mais abrangente dos parâmetros, seus símbolos e unidades, referir-se à tabela T.H2.102.1. − Documentos a serem submetidos para aprovação Desenhos de construção dos eixos e flanges:

• Arranjo Geral

• Montagem transversal

• Detalhes das carcaças

• Diagrama de carga nos mancais

• Desenhos dos eixos com especificação do material

• Desenhos de construção de pinhão e coroa, incluindo

• Especificação e detalhes do procedimento de endurecimento:

a. Características mecânicas do núcleo e da superfície; b. Diagrama da profundidade da camada endurecida como

função dos valores de endurecimento;

• Especificação e detalhes dos processos de acabamento: a. Método de acabamento dos flancos dos dentes; b. Rugosidade superficial para flanco e raiz dos dentes; c. Correção do flanco dos dentes, se houver; d. Grau de precisão de acordo com PR-245 (baseada na DIN

3963 / 3967) ou ISO 1328; e. Cálculo da interferência de pinhões, rodas de coroas e/ou centro com indicação das tolerâncias para interferência mínima e máxima; f. Cálculo da capacidade de carga das engrenagens; e g. Desenhos construtivos da carcaça.

• Diagrama operacional do sistema de lubrificação, com indicação de:

a. grau de óleo especificado b. temperatura de óleo esperada durante a operação c. viscosidade cinemática do óleo

• Diagrama operacional dos sistemas de controle, monitoramento e segurança

a. Corte transversal e longitudinal da montagem das engrenagens, com indicação do tipo de embreagem, especificando os materiais empregados inclusive com composição química, tratamento térmico e propriedades mecânicas, indicando também o processo de soldagem e alívio de tensões onde aplicável b. Formulário de cálculo das engrenagens. H3. PROJETO DE ENGRENAGENS DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA 100. Carga nominal tangencial Ft 101. Calculo da carga nominal tangencial: • Torque do pinhão (coroa): 9549 * P T 1,2 = n 1,2 Onde: P = potência (kW) n = rotação (rpm) • Carga tangencial: 2000 * T 1,2

Ft = d 1,2 Onde: Ft = carga tangencial (N) d = diâmetro de referência (mm) • Para engrenagens cônicas: 2000 * T 1,2

Fmt = d m1,2 onde: Fmt = carga tangencial para engrenagem cônica (N) T 1,2 = determinado acima d m1,2 = diâmetro médio do passo do pinhão (coroa)


REGRAS 2018 5-41

200. Fatores gerais de influência 201. Fator de aplicação K A O fator de aplicação K A refere-se a sobrecargas dinâmicas de fontes externas à engrenagem. Para engrenagens projetadas uso marítimo K A é definido como a razão entre o torque cíclico máximo repetitivo (vibração torsional) aplicado à engrenagem e o torque nominal. O fator de aplicação K A é dado na tabela T.H3.201.1 abaixo: TABELA T.H3.201.1 – FATOR K A

Propulsão K A

Motor diesel com acoplamento deslizante hidráulico ou eletromagnético

1,00

Motor diesel com acoplamento de alta elasticidade:

1,30

Motor diesel com outros tipos de acoplamento 1,50

Turbinas 1,05 Motor elétrico 1,05

Auxiliares K A Motor diesel com acoplamento deslizante hidráulico ou eletromagnético

1,00

Motor diesel com acoplamento de alta elasticidade:

1,20

Motor diesel com outros tipos de acoplamento 1,40 Motor elétrico 1,00 202. Fator de distribuição de carga K γ O fator de distribuição de carga leva em conta a distribuição desigual da carga em transmissões múltiplas tais como engrenagens epicíclicas, tandem, dupla hélice, etc. K γ é definido como a razão entre a carga máxima através de um determinado ramal e a carga igualmente distribuída. O fator depende da precisão e flexibilidade dos ramais. Os valores de são dados na tabela T.H3.202.1 abaixo: • Engrenagens duais em tandem: a. Sem eixo vazado K γ = 1,15 b. Com eixo vazado K γ = 1,30

• Engrenagens epicíclicas:

a. Com 3 ou menos planetárias K γ = 1,020 b. Com 4 ou menos planetárias K γ = 1,20 c. Com 5 ou menos planetárias K γ = 1,30 d. Com 6 ou menos planetárias K γ = 1,40 Nota: um eixo vazado é um eixo com flexibilidade torsional destinado a melhorar a distribuição de carga entre as engrenagens.

203. Fator dinâmico Kv

O fator dinâmico Kv leva em conta as cargas dinâmicas geradas internamente devido a vibrações do pinhão e da coroa uns contra os outros. Kv é definido como a razão entre a carga máxima que atua dinamicamente nos flancos do dente e a máxima carga externa aplicada (Ft*KA*Kγ)

O fator Kv é aplicado somente quando as seguintes condições forem satisfeitas: a. Engrenagens de aço com aros pesados b. Ft> 150 N / mm b c. z1< 50 d. Velocidade de operação na faixa sub-crítica: Para engrenagens helicoidais (v* z1)/ 100 < 14 Para engrenagens retas (v* z1)/ < 10 e. Este método pode ser aplicado a todo tipo de engrenagem se:

(v* z1)/ 100 < 3 f. Para engrenagens que não estejam de acordo com as especificações acima, deve ser aplicado o método B (cálculo por ressonância) da norma ISO 6336-1. g. Para engrenagens retas: Kv = Kv2 sendo Kv2 = 1 + K1 (vz1/100) Onde K1 tem os valores especificados na tabela T.H3.203.1. h. Para engrenagens helicoidais com εβ ≥ 1: Kv = Kv1sendo Kv1 = 1 + K1 (vz1/100) Onde K1 tem os valores especificados na tabela T.H3.203.1. i. Para engrenagens helicoidais com εβ< 1 Kv = Kv2 - εβ *( Kv2 - Kv1) Onde Kv2 é o Kv para engrenagens retas j. Para engrenagens cônicas: Respeitando as condições b), c) e d), utilizar as fórmulas acima com os seguintes parâmetros: • O z1 real deve ser usado em lugar do virtual zv1; • v deve ser substituído por vmt (velocidade

tangencial na seção média); e • Ft deve ser substituído por Fmt


5-42 REGRAS 2018

TABELA T.H3.203.1 – VALORES DE K1 PARA O CÁLCULO DE KV

K1 PARA ENGRENAGENS RETAS

3* 4 5 6 7 8

0,022 0,030 0,043 0,062 0,092 0,125

K1 PARA ENGRENAGENS HELICOIDAIS

3* 4 5 6 7 8

0,0125 0,0165 0,0230 0,0330 0,0480 0,0700

* Grau de precisão conforme ISO. No caso de engrenagens que se acoplam com diferentes graus de precisão, o grau correspondente à menor precisão deve ser empregado.

204. Fatores de distribuição de carga nas faces KHβ e KFβ Os fatores de distribuição de carga nas faces levam em conta os efeitos da distribuição não uniforme da carga ao longo da largura da face na tensão na superfície, fator KHβ e fator KFβ para tensão de flexão na raiz do dente, e podem ser definidos como sendo: a. Fator de carga de face para tensão de contato KHβ KHβ = Carga máxima por unidade de largura da face

Carga média por unidade de largura da face Isto é, KHβ = (F/b)max / (Fm/b) c. Fator de carga de face para tensão na raiz do dente KFβ

Tensão máxima de flexão na raiz do dente por unidade de largura da face

KFβ = Tensão média de flexão na raiz do dente por unidade de largura da face

As cargas tangenciais no cilindro de referência são empregadas para um cálculo aproximado, isto é, empregando a carga transversal específica: Fm / b = (Ft*KA*Kv)/b No cilindro de referência e o carregamento máximo local correspondente. Os valores de KHβ são aplicáveis somente para engrenagens conforme abaixo: • Dotadas de coroa, carcaça, eixo da coroa e mancais de

construção robusta;

• Pinhão montado em eixo sólido ou vazado com uma razão de diâmetro interno para diâmetro externo não excedendo 0,5 e localizado simetricamente entre os mancais; e

• Nenhuma carga externa atuando no eixo do

pinhão. 205. O fator de carga na face KHβ É calculado pela intensidade média de carga através da face (Fm/b) o fator de rigidez de engrenamento (cγβ) e o desalinhamento total efetivo (Fβy). O valor do desalinhamento efetivo a ser empregado deve ser obtido pela combinação de dois elementos: a. o efeito de erros de fabricação de todos os

elementos relevantes é considerado através do coeficiente fma

b. o efeito de deflexões elásticas do pinhão e eixo do

pinhão é considerado através de fsh A maneira pela qual os dois elementos são combinados depende da modificação do hélice (abaulamento, correção do hélice, alívio do topo ou nenhum). Uma das duas equações abaixo pode ser empregada dependendo se o ponto de contato é calculado sobre toda a largura da face. a) bcal / b ≤1 correspondente a:

(Fβy* cγβ )/(2Fm/b) ≥ 1 KHβ = √( 2* Fβy*cγβ)/ (Fm/b) ≥ 2

bcal / b = √( 2*Fm/b)/ (Fβy*cγβ ) b) bcal / b >1 correspondente a

(Fβy*cγβ)/( 2Fm/b) < 1

KHβ= 1+[(Fβy*cγβ)/ (2*Fm/b)]

bcal / b = 0,5+[ (Fm/b)/( Fβy*cγβ)]

Onde: • Fm = (Ft*KA*Kv)

• Ft calculado em H3.101

• KA calculado em H3.201

• Kv calculado em H3.202 c. KHβ para engrenagens cônicas KHβ = 1,5*(0,85/Bb)*KHβbe


REGRAS 2018 5-43

O fator para mancais representando a influência do arranjo dos mancais sobre a distribuição da carga da face é dado por:

FATOR KHβbe Ambos os membros montados em duplo suporte : 1,10 Um membro montado em duplo suporte: : 1,25 Nenhum membro montado em duplo suporte: : 1,50 206. Fβy é o desalinhamento efetivo equivalente após o amaciamento e é dado por: Fβy = Fβx - yβ = Fβx*χβ Onde: Fβx:verificar item 207 yβ: eχβ: verificar item 210 207. Fβx desalinhamento inicial, isto é, a soma das deformações, deslocamentos e desvios de fabricação do pinhão e coroa medidos no plano de ação e que podem ser determinados conforme segue. Fβx = 1,33 * B1*fSh + B2*yβ

Onde: fSh: verificar item 208 Caso a: Par de engrenagens nas quais as dimensões e adequação do padrão de contato não foram testadas e o comportamento do mancal sob carga é imperfeito: Fβx = 1,33 * B1*fSh + B2*fma com Fβx ≥ Fβx min

Onde: fma: verificar item 209

Sendo B1 e B2 obtidos pela tabela T.H3.207.1 Caso b: Par de engrenagens com verificação da posição favorável do padrão de contato, (como por exemplo, pela modificação dos dentes ou ajuste dos mancais): Fβx = | 1,33 * B1*fSh - fHβ6 | com Fβx ≥ Fβx min Sendo: B1 obtido pela tabela T.H3.207.1 fHβ6definido como sendo a tolerância total do desvio do hélice para um grau de precisão ISO 6.

TABELA T.H3.207.1 – MODIFICAÇÃO DA HÉLICE

Constantes

N° Tipo Valor B1 B2

1 Nenhum - 1 1

2 Abaulamento central

Cβ = 0,5 fma (a) 1 1

3 Abaulamento central

Cβ = 0,5(fma + fsh ) (a) 0,5 0,5

4 Correção de hélice (b)

Forma comercial calculada para combinar com o torque sendo analisado

0,1(c)

0,1

5 Correção da hélice mais abaulamento central

Caso 2 + caso 4 0,1(c)

0,5

6 Alívio de ponta Quantidade apropriada de CI(II) (d)

0,7 0,7

(a) Cβ é a altura de arredondamento (ver apêndice D da norma em referencia) (b)Predominantemente aplicado em condições constantes de carga (c) Valido somente para as melhores práticas de fabricação, caso contrário utilizar os valores apropriados (mais altos) (d)CI(II) Alívio da extremidade, (ver anexo E da norma em referência)

Caso c: Engrenagens com padrão ideal de contato, modificação completado hélice,sob carga (para ambas as hélices no caso de engrenagens dom dupla hélice): Fβx = Fβx min A definição de Fβx min nas equações acima é como segue: Fβx min = (0,005 mm*µm / N) * (Fm / b) Ou: Fβx min = 0,005 * fHβ onde: fHβ = desvio da inclinação da hélice As regras para utilização das equações acima estão na tabela T.H3.207.2


5-44 REGRAS 2018

TABELA T.H3.207.2 – REGRAS PARA DETERMINAÇÃO DE FβxEM RELAÇÃO AO PADRÃO

DE CONTATO

Fig Padrão de contato Determinação de Fβx

a Posição de contado situa-se na direção do meio do vão central dos mancais

Fβx calculado de acordo com a equação do caso b (compensatório)

b Posição de contado situa-se na direção oposta ao meio do vão central dos mancais

Fβx calculado de acordo com a equação do caso a (aditivo)

c Posição de contado situa-se na direção do meio do vão central dos mancais

Fβx calculado de acordo com a equação do caso a K’*l*sl*da

2(d1 / dsh)4≤ B (aditivo) Fβx calculado de acordo com a equação do caso b K’*l*sl*da

2(d1 / dsh)4> B

(compensatório)

d Posição de contado situa-se na direção oposta ao meio do vão central do s mancais

Fβx calculado de acordo com a equação do caso a K’*l*sl*da

2(d1 / dsh)4≤ B–0,3 (aditivo) Fβx calculado de acordo com a equação do caso b K’*l*sl*da

2(d1 / dsh)4> B-0,3

(compensatório)

e Padrão de contato situa-se na direção do mancal

Fβx calculado de acordo com a equação do caso a (aditivo)

f Padrão de contato situa-se na direção oposta ao mancal

Fβx calculado de acordo com a equação do caso b (compensatório)

208. Desalinhamento equivalente fsh : O valor fsh leva em conta os componentes do desalinhamento equivalente resultantes de flexão e torção do eixo do pinhão e coroa. Nota: para eixos vazados, as equações abaixo fornecem resultados suficientemente precisos desde que o diâmetro do furo não exceda 0,5 vezes o diâmetro do eixo. a. Para engrenagens retas e com hélice simples:

fsh = (Fm/b) * 0,046*{[B + K´(ls/d12)*(d1/dsh)

4 - 0,3] + 03}*(b/d1)

2 Para Fm / b ver Parte, Titulo 11, Seção 5, capítulo H3, item 204 acima. Onde: B deve ser tomado como 1 se a potência total for transmitida por um só engrenamento. b. Para engrenagens com hélice dupla: fsh = (Fm/b) * 0,046*{[B + K´(ls/d1

2)*(d1/dsh)4 - 0,3] +

03}*(bB/d1)2

Onde: B deve ser tomado como 1,5 se a potência total for transmitida por um só engrenamento. bB= b/2 é a largura de uma hélice 209. fma Fator de desalinhamento do engrenamento devido a desvios na fabricação. fma é a separação máxima entre os flancos dos dentes engrenados em engrenagens acopladas, quando os dentes estão em contato sem carga significante, e depende dos desvios dos componentes individuais no plano de ação combinada, isto é , se o desvio de inclinação da hélice fHβ de cada engrenagem e o desvio de alinhamento dos eixos São aditivos ou complementares, ou se o alinhamento dos eixos é ajustável (por meio de mancais ajustáveis). • Método simplificado de cálculo de fma No estágio de projeto: fma= 1,0 * F β. Para pares de engrenagem com dispositivos de ajuste ou modificação apropriada da hélice: fma= 0,5*F β


REGRAS 2018 5-45

Para desvios de hélice devido a imprecisão de fabricação: fma= 0,5*F β(F β = desvio total da hélice)

TABELA T.H3.208.1 – FATOR K’ PARA CÁLCULO DO FATOR DE DESCENTRALIZAÇÃO DO PINHÃO

210. Tolerância de amaciamento yβe fator de amaciamentoχβ yβ é a quantidade pela qual o desalinhamento equivalente inicial é reduzido pelo amaciamento desde que a operação foi iniciada. χβ é o fator que caracteriza o desalinhamento equivalente depois do amaciamento. É conveniente utilizar χβ em cálculos, mas somente quando yβ for proporcional a Fβx.

a. Para materiais:

• St (aço básico normalizado σB< 800 N/mm2) ;

• St (fundido);

• V aço forjado especial com endurecimento do núcleo;

• liga ou carbono com σB ≥ 800 N/mm2);

• Vfund aço fundido endurecido no núcleo;

• GGG (ferro fundido nodular perlitico;

• Bainitico;

• estrutura ferrítica.); e

• GTS (aço fundido preto maleável, estrutura perlitica).

Nota: Ver a norma ISO 6336-5 em referência para as especificações e procedimentos dos diversos tratamentos térmicos. A constante K’ permite tolerância para a posição do pinhão em relação à extremidade do torque, e deve ser tirado da tabela T.H3.208.1. yβ=320 *Fβx. / σH lim)

χβ= 1 – (320 / σH lim) 76 Onde: − yβ ≤ Fβx e χβ≥ 0;

− v≤ 5 m/s – não há restrições;

− 5 m/s ≤ v ≤ 10 m/s – o limite superior de yβ é de

25 600/σH lim correspondendo a Fβx = 80 µm;

− v> 10 m/s – o limite superior de yβ é de 12 800/σH lim correspondendo a Fβx = 40 µm;

Fator K’ Fig Arranjo Sem Com

enrijecimento 0,48 0,80 a com s/l < 0,3

-0,48 -0,80 b com s/l < 0,3

1,33 1,33 c com s/l < 0,3

-0,36 -0,60 d com s/l < 0,3

-0,6 -1,0 e com s/l < 0,3

Notas: 1. Em eixos vazados, quando d1/dsh ≥ 1,15,

considera-se como enrijecido. Caso d1/dsh< 1,15 é considerado sem enrijecimento. Quando o pinhão desliza sobre o eixo sobre uma chaveta ou acessório semelhante, considera-se o eixo como não enrijecido.

2. Té a extremidade em que está aplicado o torque de entrada ou de saída, independente do sentido de rotação.

3. Linhas pontilhadas indicam a hélice menos deformada ou uma hélice dupla.


5-46 REGRAS 2018

b. Para materiais: − GGG (ferro fundido nodular perlitico., bainitico,

estrutura ferrítica.); − GG (ferro fundido cinzento e ferro fundido nodular ,

estrutura ferritica.). yβ=0,55 *Fβx.

χβ= 0,45 Onde:

− v≤ 5 m/s – não há restrições;

− 5 m/s ≤ v ≤ 10 m/s – o limite superior de yβ é de 0,45 µm correspondendo a Fβx = 80 µm;

− v> 10 m/s – o limite superior de yβ é de 22 µm correspondendo a Fβx = 40 µm; c. Para materiais: − Eh aço forjado endurecido em lingote: − IF aço forjado especial endurecido por indução ou chama: − NV aço forjado endurecido no núcleo, nitretado e

nitrocarburetado. yβ=0,15 *Fβx.

χβ= 0,85 Para todas as velocidades, sendo o limite superior para de µm, correspondente a Fβx = 40 µm Quando o material do pinhão diferir do material da coroa, yβ1 e χβ1 para o pinhão, e yβ2 e χβ2 para a cora devem ser determinados separadamente. Os valores médios para cada: yβ= 0.5 · (yβ1 + yβ2) χβ= 0.5 · (χβ1 + χβ2) devem ser empregados no cálculo 211. Determinação deσHlimeσFlim

Os valores das tensões limite admissíveis para σHlim e σFlim podem ser calculados pela seguinte equação: σHlim = A*x + B σFlim = A*x + B A e B são constantes definidas abaixo. A faixa de dureza é restrita pelos valores mínimo e máximo dados na tabela T.H3.210.1 a seguir:


REGRAS 2018 5-47

TABELA T.H3.210.1 – CÁLCULO DE σ Hlim E σ Flim

MATERIAL TIPO

SIG

LA

FIG

UR

A*

QU

ALI

DA

DE

** CONTATO

σ Hlim FLEXÃO

σ Flim DUREZA

H V

DUREZA MÍNIMA

DUREZA MÁXIMA

Aços forjados endurecidos no núcleo

Aços carbono

V 5 6

MQ 0,925 HV+360 0,240HV10+163

135 115

210 215

Aços liga V 5 6

MQ 1,313 HV+373 0,425 HV10+187

200

360

Aços fundidos endurecidos no núcleo

Aços carbono

V fund

7 8

ML-MQ 0,831HV+300

0,224HV+117

130

215

Aços liga V fund

7 8

ML-MQ 1,276HV+298

0,364HV+161

200 360

Aços forjados com endurecimento de superfície (case hardened)

Grau normal

Eh 9 10

MQ 1500 425

660 800

Especial de alta qualidade

Eh 9 10

ME 1650 525

660 800

Aços fundidos e forjados endurecidos por chama ou indução

IF 11 12

MQ 0,541HV+882

0,138HV+290

369

500 500 570

615 570 615

Aço nitretado a gás: endurecido, temperado e nitretado a gás

Nitretado (nitriding)

NT nit

13 a 14 a

MQ 1250

420

650 650

900 900

Endurecido no núcleo (thorugh hardened)

NV nit

13b 14b

MQ 998 363

450 450

650 650

* Conforme norma ISO 6336-5 item 5.3.2 ** Qualidade: A classificação quanto à qualidade conforme norma ISO 6336-5:

ML – adequado às demandas mais modestas tanto no que se refere ao tratamento térmico quanto à qualidade do material; MQ – adequado a fabricação por fabricantes com experiência a um custo moderado ME – adequado a requisitos associados a um alto grau de confiabilidade operacional

σHlim = tensão máxima permitida para contato σFlim = tensão nominal de flexão σFE = tensão de flexão permitida para regime elástico, sendo σFE = σFlim * YST

YST é um fator de correção referente às dimensões das engrenagens de teste em referência e será definido mais adiante.


5-48 REGRAS 2018

212. Determinação do fator KFβ KFβdeve ser determinado pela seguinte fórmula: KFβ = KHβ

1 / 1 + ( h/b) + (h/b)^2

Onde b/h é o menor entre b1/h1 e b2/h2 mas não deve ser tomado como menor que 3. a. Para engrenagens de hélice dupla, bB deve ser usado no lugar de b. b. Para casos em que a ponta do dente está com carga leve ou sem carga, isto é, com alívio da ponta do dente, temos que: KFβ = KHβ c. Para engrenagens cônicas: KFβ = KHβ / KFO

KFO = 0,211*( reo / Rm )q + 0,789 (Para engrenagens cônicas em espiral) q = (0,279 / log(sin βm) Onde: KF0 = 1 para engrenagens retas ou com inclinação 0 (zero bevel) reo = raio de corte, mm Rm = distância média do cone Restrições para KF0 Se KF0<1, usar KF0 = 1 Se KF0>1,15 usar KF0 =1,15 213. Fatores de distribuição de carga transversal KHα e KFα Os fatores de distribuição de carga transversal KHα para tensões de contato e KFα para tensões de flexão na raiz do dente levam em conta os efeitos dos erros de passo e perfil na distribuição de carga transversal entre dois ou mais pares de dentes engrenados. Os fatores transversais são definidos como a razão entre a carga máxima no dente ocorrendo durante o acoplamento de um par de engrenagens próximo de zero -1 e a carga máxima de um par de engrenagens similar mas que esteja livre de imperfeições. As influências principais são: • Deflexões sob carregamento • Modificações de perfil • Precisão de fabricação dos dentes • Efeitos do amaciamento

a. Valores de KHα eKFαpara razão de contato εγ ≤ 2 KHα =KFα= (εγ / 2) {0,9 + 0,4[ cγα (fpb - ya ) / FtH/b]} b. Valores de KHα eKFαpara razão de contato εγ>2 KHα =KFα= {0,9 + 0,4√ 2(εγ – 1) /εγ* [cγα(fpb - ya ) / FtH / b] } cγα = rigidez de engrenamento; fpb = o maior desvio de passo, do pinhão ou da coroa, deve ser empregado; ya = tolerância de amaciamento; FtH = carga tangencial determinante num plano transversal, sendo FtH = Ft*KA*KV*KHβ

• Para engrenagens cônicas: FmtH = Fmt*KA*KV*KHβ

Para engrenagens cônicas, fpt, εvγ, FmtH, Fmt e αvt (equivalentes) devem ser empregados em lugar de fpb, εv, FtH, Ft e αt • Restrições a KHα KHα>εv / (εα * Zε

2)

� Substituir então KHα por εv / (εα * Zε

2) e

seKHα< 1, usar 1,0 para KHα Zε = √ [(4- εα) / 3] * (1- εβ) + (εβ / εα) , para o fator de contato (pite) para engrenagens helicoidais εβ< 1 Zε =√ 1 / εα , para o fator de contato (pite) para engrenagens helicoidaisεβ ≥ 1

Zε =√ (4 - εα) / 3 , para o fator de contato (pite) para engrenagens retas • Para engrenagens cônicas: Quando KHα> εvγ / ( εvα * ZLS

2) usar KHα> εvγ / (εvα *

ZLS2)

Para cálculo do fator de distribuição de carga ver H3.309 abaixo. • Restrições a KFα KFα > (εv /0,25 * εα + 0,75) 300. Cálculo da durabilidade da superfície


REGRAS 2018 5-49

Nota: Este item 300 está baseado na norma ISO 6336 – Parte 2 e na Recomendação M56 da Associação Internacional de Sociedades Classificadoras - IACS (International Association of Classification Societies ltd.). Para engrenagens cônicas, está baseado na norma ISO DIS 10300. 301. O critério para a durabilidade da superfície é baseado na tensão de contato (pressão Hertziana) no ponto do passo ou no ponto interior de contato de um par conjugado de engrenagens. A tensão de contato σH não deve exceder a tensão permissível de contato σHP 302. Tensão de contato A tensão de contato σH deve ser determinada como segue: σH = σHO √KA Kγ Kν KΗα KΗβ ≤ σHP Onde: σHO = valor básico da tensão de contato para o pinhão e a coroa • Para engrenagens cilíndricas retas com εβ= 0 Para o pinhão: σHO = ZBZHZEZ ε Z β Ft ( u+1) √ d1b u Para a coroa: σHO = ZDZHZEZ ε Z β Ft ( u+1) √ d1b u Onde: ZB : fator para pinhão de par conjugado – ver H3.304 ZD : fator para coroa de par conjugado – ver H3.304 ZH : fator de zona – ver H3.305 ZE : fator de elasticidade - ver H3.306 Z ε : fator da razão de contato – ver H3.307 Zβ : fator de ângulo de hélice – ver H3.308 Ft = carga nominal tangencial no cilindro de referencia na seção transversal b : largura de face comum d1 : diâmetro de referência do pinhão u : razão de redução (positivo para engrenagens externas e negativo para engrenagens internas) Para os fatores KA, Kγ, Kν,, KΗα e KΗβ ver H3.200 acima.

• Para engrenagens cônicas: σHO1 : fator básico de tensão de contato para o pinhão σHO1 = ZM-BZHZEZLS Z β ZK Fmt ( u+1) uv + 1 √ dv1*lbm uv Para o ângulo Σ = δ1 + δ2 = 90° σHO1 = ZM-BZHZEZLS Z β ZK Fmt ( u+1) u2 + 1 √ dm1*lbm u Onde: ZM-B : fator de meia zona ZH : fator de zona (ver H3.305) ZE : fator de elasticidade (ver H3.306) ZLS : fator de distribuição de carga (ver H3.309) Z β : fator de ângulo de hélice (ver H3.308) ZK: fator de engrenagem cônica “flanco” (ver H3.310) Fmt : carga nominal tangencial b : largura de face comum dm1 : diâmetro médio de passo do pinhão cônico dv1 : diâmetro virtual de referência do pinhão u : razão de redução (positivo para engrenagens externas e negativo para engrenagens internas) uv : razão de redução virtual (equivalente) da engrenagem cilíndrica

303. Tensão permissível de contato A tensão permissível de contato σHP deve ser avaliada separadamente para pinhão e coroa; σHP = (σHlim*ZN/SH)* ZL*Zv*Zr*Zw*ZX Onde: σHlim : limite de resistência para tensão de contato ZN : fator de vida para tensão de contato (ver H3.312) SH : fator de segurança para a tensão de contato (ver H3.318) ZL : fator de lubrificação (ver H3.313) Zv = fator de velocidade (ver H3.314) Zr = fator de rugosidade (ver H3.315) Zw = fator da razão de dureza (ver H3.316)


5-50 REGRAS 2018

ZX = fator dimensional para a tensão de contato (ver H3.317) 304. Fatores de engrenamento de par conjugado ZB e ZD Os fatores de engrenamento para par conjugado, ZB para pinhão e ZD para cora, levam em conta a influência das tensões de contato da curvatura do flanco do dente no ponto interno de contato do par conjugado em relação a ZH. Os fatores transformam as tensões de contato determinadas no ponto do passo para tensões de contato considerando a

curvatura de flanco no ponto interno de contato de um par conjugado. a. Para engrenagens cilíndricas retas quando εβ = 0 : ZB = M1 ou 1, o que for maior; ZD = M1 ou 1, o que for maior

tan αwt M1 = √ [ √ (da1/db1 )

2 – 1 – (2π/z1) ]*[√ (da2/db2 )2 – 1 – ( εa -1)*(2π/z2) ]

tan αwt M2 = √ [ √ (da2/db2 )

2 – 1 – (2π/z2) ]*[√ (da1/db1)2 – 1 – ( εa -1)*(2π/z1) ]

b. Para engrenagens cônicas quando εβ = 0: Nas fórmulas de M1 e M2 do item acima:

� αwt deve ser substituídos por αvt � da deve ser substituídos por dva � db deve ser substituídos por dvb � εa deve ser substituídos por εva � z deve ser substituídos por zv

c. Para engrenagens cilíndricas helicoidais quando εβ ≥ 1:

ZB = ZD = 1 d. Para engrenagens cônicas quando εβ ≥ 1 ZM-B = M ou 1, o que for maior;

tan αvt M = √ [ √ (dva1/dvb1 )

2– 1–εa(π/zv1) ]*[√ (dva2/dvb2 )2 –1–( εa )*(2π/zv2) ]

e. Para engrenagens helicoidais cilíndricas quando 0

<εβ< 1 os valores de ZB e ZD são determinados por interpolação linear entre os valores de ZB e ZD para engrenagens retas, e entre os valores de ZB e ZD para engrenagens helicoidais com εβ< 1.

Assim sendo: ZB = M1 – εβ(M1-1) e ZB ≥ 1

ZD = M2 – εβ(M2-1) e ZD ≥ 1 f. Para engrenagens cônicas quando 0 <εβ< 1 ZM-B = M ou 1, o que for maior, onde:

tan αvt M = √ [ √ (dva1/dvb1 )

2– 1–(2+(εa-2)* εβ)* (π/zv1) ]*[√ (dva2/dvb2 )2 –1–(2*( εa-1)+(2- εa )* εβ)* (π/zv2) ]

305. Fator de zona ZH O fator de zona ZH leva em conta a influência da pressão Hertziana na curvatura do flanco do dente no ponto do passo e relaciona a força tangencial no cilindro de referência à força normal do cilindro do passo. O fator de zona, ZH, pode ser calculado como segue: a. Para engrenagens cilíndricas:

ZH = √(2*cos βb*cos αwt) / (cos2 αt * sen αwt) b. Para engrenagens cônicas: ZH = 2*√ cos βvb / sen (2*αvt) 306. Fator de elasticidade ZE

O fator de elasticidade ZE leva em conta a influência do módulo de elasticidade E e da razão de Poisson υ na pressão de Hertz. O fator de elasticidade ZE, para engrenagens de aço (E = 206000 N/mm2, υ = 0,3) é igual a:


REGRAS 2018 5-51

ZE = 189,8 N ½ / mm Para outros materiais, devem ser consultados os valores de E e υ em tabelas especializadas. 307. Fator da razão de contato Zε O fator da razão de contato, Zε, leva em conta a influência da razão transversal de contato e a razão de sobreposição na superfície específica de carga das engrenagens. O fator Zε pode ser calculado como segue: a. Para engrenagens retas: Zε = √ (4-εα)/3 b. Para engrenagens helicoidais com εβ< 1 4-εα εβ Zε =√ * (1-εβ) + 3 εα c. Para engrenagens helicoidais com εβ ≥ 1 Zε = √ (1/ εα ) 308. Fator de ângulo de hélice Zβ O fator de ângulo de hélice, Zβ, leva em conta a influência do ângulo de hélice na durabilidade da superfície, incluindo variáveis tais como a distribuição da carga ao longo das linhas de contato e depende somente do ângulo da hélice. O fator de ângulo de hélice, Zβ, pode ser calculado como segue: Zβ = √ cosβ Onde β é o ângulo de referência da hélice. 309. Fator de distribuição de carga ZLS para engrenagens cônicas O fator de distribuição de carga ZLS leva em conta a distribuição de carga entre um ou mais pares conjugados em contato. Para: εvγ≤ 2: ZLS = 1 Para: εvγ> 2 e εvβ> 1 ZLS = [ 1 + 2 * {1- (2/εvγ)

1,5}*√ 1-(4/εvγ2)] - 0,5

Para outros casos consultar a norma em referência (ISO/DIS 10300)

310. Fator de flanco para engrenagens cônicas, ZK

O fator de flanco para engrenagens cônicas, ZK, leva em conta a diferença entre o carregamento para engrenagens cilíndricas e para engrenagens cônicas e ajusta as tensões de contato de forma que as tensões permissíveis sejam aplicáveis. ZK = 0,8 311. Tensão de contato limite σHlim Para um dado material, σHlim é o limite de tensões repetidas de contato que podem ser permanentemente suportadas. O valor de σHlim pode ser visto como o nível de tensão de contato que o material irá suportar sem pitting por no mínimo 50 x 106 ciclos de carga. Para esta finalidade, o pitting é definido como: • Para engrenagens sem endurecimento

superficial: • Área com pitting > 2% do área ativa total de

flanco Para engrenagens com endurecimento superficial: • Área de pitting > 0,5% da área ativa total de

flanco; ou • 4% de uma área de flanco de um dente em

particular Os valores deσHlim devem corresponder a uma probabilidade de falha de 1% ou menor. A tensão de contato limite σHlim pode ser determinada de acordo com os valores indicados na norma ISO 6336/5, reproduzidos no item H3.211 acima. 312. Fator de vida ZN O fator de vida ZN leva em conta a tensão mais alta permissível quando for requerida vida limitada (número de ciclos limitado). O fator de vida ZN pode ser determinado na tabela T.H3.312.1, extraída da referência ISO 6336-2. TABELA T.H3.312.1 – FATOR DE VIDA ZN


5-52 REGRAS 2018

Material Quantidade de ciclos de carga

Fator de vida ZN

St, V GGG (perlitico,

bainitico) GTS (perlitico)

Eh, If Somente quando

certo grau de pitting for tolerado

NL< 6 x 105 estático 1,6

NL = 107 1,3

NL = 109 1,0

NL = 1010 0,85

Excelente material, manufatura, lubrificação e

experiência

1,0

St, V GGG (perlitico,


Eh, If

NL = 105 1,6

NL = 5 x 107 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

GG, GGG (perlitico) NT (nitretado) NV (nitretado

NL = 105 1,3

NL = 25 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

NV (nitrocarburetado)

NL = 105 1,1

NL = 25 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

St aço básico normalizado σB< 800 N/mm2 V aço forjado especial com endurecimento do núcleo, liga ou carbono com σB ≥ 800 N/mm2 GGG ferro fundido nodular (perlitico., bainitico, estrutura ferrítica), GTS (aço fundido preto maleável, estrutura perlitica). GG ferro fundido cinzento Eh Aços forjados com endurecimento de superfície (case hardened) IF Aços fundidos e forjados endurecidos por chama ou indução NT Aço nitretado a gás NV (nitretado) Aço nitretado, endurecido, temperado e nitretado a gás NV (nitro carburetado) Aço endurecido, temperado, nitro carburetado Nota: Ver a norma ISO 6336-5 em referência para as especificações e procedimentos dos diversos tratamentos térmicos. 313. Fator de lubrificação ZL O fator de formatação ZL leva em conta a influência do tipo de lubrificante e sua viscosidade na capacidade de resistência da superfície. O fator ZL pode ser calculado da seguinte equação: 4*(1,0-CZL) ZL = CZL + (1,2 + 134/υ 40)2

Na faixa de 850 N / mm2 CZL = [(σHlim – 850 ) * 0,08/350)] + 0,83 Caso σHlim< 850 N/mm2 considerar CZL = 0,83 Caso σHlim> 1200 N/mm2 considerar CZL = 0,91 Onde:

υ40 = viscosidade cinemática nominal do óleo a 40°C, em mm2/s considerada conforme a classificação ISO de viscosidade, representada na tabela T.H3.313.1 abaixo:

TABELA T.H3.3132.1 – GRAU DE VISCOSIDADE DE LUBRIFICANTE

CONFORME ISO

Grau de viscosidade

de lubrificante

conforme ISO

VG 32

VG 46

VG 68

VG 100

VG 150

VG 220

VG 320

Viscosidade média υ40 N/mm2

32 46 68 100 150 220 320

Viscosidade média υ50 N/mm2

21 30 43 61 89 125 180

314. Fator de velocidade Zv O fator de velocidade Zv leva em conta a influência da velocidade da linha de passo na capacidade de resistência da superfície, e pode ser calculado como segue: 2*(1,0-CZv) Zv = CZv + √ 0,8 + 32/v Na faixa 850 N/mm2≤σHlim≤ 1200 N/mm2 CZv pode ser calculado como segue: CZL = [(σHlim – 850 ) * 0,08/350)] + 0,85 315. Fator de rugosidade ZR O fator de rugosidade ZR leva em conta a influência da rugosidade da superfície na capacidade de resistência da superfície. O fator de rugosidade ZR pode ser calculado pelas seguintes equações: ZR = (3/Rz10) * CZR Onde: Rz = (Rz1 + Rz2) / 2 A rugosidade vale a pico determinada para o pinhão ZR1e para a coroa ZR2são valores médios para a rugosidade vale a pico medida em diversos flancos de dentes (ZR definido como no padrão de referência). Rz10 = Rz 10 3√ ρred Onde o raio relativo de curvatura é dado por: ρred = ρ1* ρ2 / (ρ1+ ρ2)


REGRAS 2018 5-53

Sendo: ρ1,2 = 0,5 db1,2 * tan αtw (para engrenagens internas, db tem sinal negativo). Se a rugosidade declarada for um valor Ra, também conhecido como média aritmética (AA) e média de linha de centro (CLA), a seguinte relação aproximada pode ser adotada: Ra = CLA = AA = Rz/6 Na faixa 850 N/mm2≤σHlim≤ 1200 N/mm2 CZR pode ser calculado como segue: CZR = 0,32 – 0,0002* σHlim Caso σHlim< 850 N/mm2 considerar CZR = 0,150 Caso σHlim> 1200 N/mm2 considerar CZR = 0,080 316. Fator de razão de dureza ZW O fator de razão de dureza ZW leva em conta o aumento da durabilidade de um acoplamento de uma engrenagem de aço macio com uma engrenagem de material significativamente mais duro com superfície lisa. O fator de razão de dureza ZW pode ser calculado pelas seguintes equações: ZW = 1,2 – (HB-130)/1700 Onde: HB = dureza Brinell para o material mais macio Para HB < 130, ZW = 1,2 será adotado. Para HB > 470, ZW = 1,0 será adotado. 317. Fator dimensional Zx O fator dimensional Zx leva em conta a influência das dimensões do dente na tensão permissível de contato e reflete a não-uniformidade das propriedades dos materiais. O valor de Zx é dado na Tabela T.H3.317.1 abaixo: TABELA T.H3.317.1 – VALORES DE Zx

TRATAMENTO TÉRMICO DO PINHÃO ZX

Endurecimento por carburetação e indução

mn ≤ 10 10 <mn< 30 30 ≤ mn

1,00 1,05 - 0,005mn 0,9

Nitretado mn< 7,5 7,5 <mn< 30 30 ≤ mn

1,00 1,08 - 0,011mn 0,75

Endurecimento do núcleo

Todos os módulos 1,00

Para engrenagens cônicas, o mn (modulo normal) deve ser substituído por mmn (modulo normal no meio da largura da face).

318. Fator de segurança para tensão de conato SH O fator de segurança para tensão de contato, SH, será adotado conforme a tabela T.H.318.1 abaixo:

TABELA T.H3.318.1 – FATORES DE SEGURANÇA PARA TENSÃO DE

CONTATOSH min / FATORES DE SEGURANÇA PARA TENSÃO DE FLEXÃO DO DENTESFH min

Aplicação SH min SF min

Engrenagens para propulsão 1,40 1,80

Engrenagens para propulsão para iates e embarcações pequenas de um hélice

1.25 1,50

Engrenagens para propulsão para iates e embarcações pequenas mais de um hélice

1,20 1,45

Engrenagens auxiliares 1,15 1,40

400. Tensão de flexão do dente da engrenagem 401. O critério para a tensão de flexão do dente é o limite permissível da tensão local no canto da raiz. A tensão de raiz σF e a tensão permissível de raiz σFP serão calculadas separadamente para pinhão e coroa. σF não deve exceder σFP. Este capítulo H3.400 aplica-se a engrenagens possuindo espessura maior que 3,5 mm e para todos os perfis básico de evoluta de cremalheiras, com ou sem protuberância, com as seguintes restrições: • As tangentes de 30° devem contatar a curva de

raiz do dente gerada pela cremalheira básica da ferramenta


5-54 REGRAS 2018

• A cremalheira básica da ferramenta tenha raio de raiz ρfp

maior que 0 a. Os dentes da engrenagem sejam gerados utilizando uma

ferramenta tipo cremalheira 402. Tensão de raiz de dente para pinhão e coroa a) Para engrenagens cilíndricas Ft σF1,2 = *YF *YS*Yβ*KA*Kγ*KFa*KFβ≤σFP1,2 N/mm2 b*mn

b) Para engrenagens cônicas Fmt σF1,2 = *YFα *YSα*Yε*YK*YLS*KA*Kγ*KFa*KFβ ≤σFP1,2 N/mm2 b*mn

Onde: YF, YFa: fator de forma do dente (ver H3.404) YS, YSa: fator de concentração de tensão (ver H3.405) Yβ: fator de ângulo da hélice (ver H3. 406 ) Yε: fator da razão de contato (ver H3.105) YK: fator de engrenagem cônica (ver H3.407) YLS: fator de distribuição de carga (ver H3.406) Ft, : carga tangencial (ver H3.101) Fmt,: carga tangencial para engrenagens cônicas (ver H3.101) KA: fator de aplicação (ver H3.201) Kγ : fator de distribuição de carga (ver H3.202) Kv : fator dinâmico (ver H3.203) KFa: Fatores de distribuição de carga transversal (ver H3.211) KFβ: fator de carga para tensão na raiz do dente (ver H3.204) b : largura da face (ver H1.301) mn : módulo normal (ver H1.301) mmn : módulo normal médio (ver H1.304) 403. Tensão permissível de raiz de dente para pinhão e coroa σmt σFP1,2 = * Yd *YN*YδrelT *YRrelT*YX N/mm2 S F

Onde:

Yd : fator de projeto (ver H3.408) YN : fator de vida (ver H3.409) YδrelT: fator de sensibilidade relativo de entalhe (ver H3.410) YRrelT : fator de superfície relativa (ver H3.411) YX= fator dimensional (ver H3.412) σFE : limite de resistência à flexão SF : fator de segurança para tensão de flexão de dente 404. Fator de forma do dente YF, YFa Os fatores de forma do dente YF,YFa representam a influência sobre a tensão nominal de flexão da forma do dente pela carga aplicada no ponto externo de contato de um único par de dentes conjugados. YF deve ser determinado em separado para o pinhão e para a coroa. No caso de engrenagens helicoidais, os fatores de forma devem ser determinados na seção normal, isto é, para a engrenagem reta virtual com um número virtual de dentes zn. Para engrenagens cilíndricas: 6 * hF cos αFen mn YF = (sFn / mn )

2 cosαn

6 * hFa cos αFan mmn YF = (sFn / mmn )

2 cosαn

Onde: hf, hfa: braço do momento fletor para tensão de flexão de raiz para uma carga aplicada no ponto externo de contato de um único par de dentes conjugados sFn : corda de raiz do dente na seção crítica αFen, αFan : ângulo normal de pressão na ponta do dente, em graus FIGURA F.H3.404.1 - SEÇÃO NORMAL DE UM DENTE (PARA CÁLCULO DE HF,, SFN, ΑFEN)


REGRAS 2018 5-55

405. Engrenagens externas a) Para engrenagens cilíndricas: Largura do dente na corda normal da raiz do dente, sFn

sFn π G ρa0 = zn* sen - υ + √3 * - mn 3 cosυ mn G υ = 2* * tan υ - H zn ρa0 ha0

G = - + x mn mn 2 π E π H = * - - zn 2 mn 3 z zn= cos2βb*cosβ βb= arccos √ 1-(senβ*cosαn)

2

π Sprρa0 E = * mn - ha0 * tan αn+ *(1-senαn) 4 cosαn cosαn

Spr = pr0– q Spr = 0 (engrenagem sem protuberância)

FIGURA F.H3.404.2 - PERFIL BÁSICO DENTE

FIGURA F.H3.404.3 - PERFIL BÁSICO DENTE

em graus a ser calculado por iteração


5-56 REGRAS 2018

• E , ha0 , αn, Spr , pr0, qe ρa0 são mostrados na figura

F.H3.404.2. ha0 = adendum da ferramenta; mm Spr= ressalto residual deixado pela protuberância; mm pr0 = protuberância da ferramenta; mm q= tolerâncias de material para a máquina de acabamento; mm ρa0= raio da ponta da ferramenta; mm

zn= numero virtual de dentes x= coeficiente de modificação do adendum αFen= ângulo para aplicação da carga no ponto mais alto do engrenamento de um par singelo de dentes αen= ângulo de pressão no ponto mais alto do engrenamento de um par singelo de dentes Braço do momento fletor hF:

hF 1 dem π G ρa0 = * (cosγe–sen γe * tanαFem)* - zn*cos - υ - + mn 2 mn 3 cos υ mn ρFρa0 2 * G2 = + mn mn cos υ*( zn*cos2υ – 2*G) • ρF = arredondamento do canto da raiz na seção crítica da tangente de 30°, em mm (ver figura F.H3.404.1). • αFen, αFan = ângulo normal de pressão na ponta do dente, em graus • αFen= αen- γe graus • αen= arccos(dbn / den) graus 0,5*π + 2*x*tanαn 180 γe = + inv αn– inv αen * graus znπ • dan1 = dn1 +da1 – d1 mm • dan2 = dn2 +da2 – d2 mm • dn1,2 = zn1,2 *+mn mm


REGRAS 2018 5-57

• dbn1,2 = dn1,2 * cosαn mm 2 2 2 2 den1 = 2*z1 * dan1 - dbn1 - π * d1 * cosβ * cosαn * (εαn – 1) + dbn1 + dbn1 mm |z1| √2 2 |z1| 2 2 2 2 2 2 den2 = 2*z2 * dan2 - dbn2 - π * d2 * cosβ * cosαn * (εαn – 1) + dbn1 + dbn1 mm |z2| √2 2 |z2| 2 2 εαn = (εα / cos2βb) b) Para engrenagens cônicas: sFn π G ρa0 = zvn* sen - υ + √3 * - Mmn 3 cosυ mmn G υ = 2* * tan υ - H zvn ρa0 ha0 G = - + xhm

mmn mmn 2 π E π H = * - - zvn 2 mmn 3 πSprρa0 E = *mmn-xmn*mmn-ha0* tan αn * (1-sen αn) * 4cos αncos αn Spr = pr0 - q • E , ha0 , αn, Spr , pr0, qe ρa0 são mostrados na figura F.H3.404.2. ha0 = adendum da ferramenta; mm Spr= ressalto residual deixado pela protuberância; mm pr0 = protuberância da ferramenta; mm q= tolerâncias de material para a máquina de acabamento; mm ρa0= raio da ponta da ferramenta; mm zvn= numero virtual de dentes

em graus a ser calculado por iteração


5-58 REGRAS 2018

xhm= coeficiente de modificação perfil xsm= coeficiente de modificação da espessura do dente (no meio da face) αFan= ângulo para aplicação da carga no ponto mais alto do engrenamento de um par singelo de dentes αan= ângulo de pressão no ponto mais alto do engrenamento de um par singelo de dentes a. Braço do momento fletor hFA: hFa 1 dvan π G ρa0 = * (cosγa–sen γae * tanαFan)* - zvn*cos - υ - + mmn 2 mmn 3 cos υ mmn ρFρa0 2 * G2 = + mmn mmn cos υ*( zvn*cos2υ – 2*G) ρF = arredondamento do canto da raiz na seção crítica da tangente de 30°, em mm (ver figura F.H3.404.1). Pressão normal de carga na ponta do dente αFan= αan – γa αan= arccos(avbn/dvan) graus 0,5*π*2*(xhm*tanαn+ xsm) 180 γa = + inv αn– inv αan * graus zvnπ βbm = arccos √ 1-(sen βm * cos αn)

2 graus dvan1 = dvn1 +dva1 – dv1 mm dvan2 = dvn2 +dva2 – dv2 mm dan2 = dn2 +da2 – d2 mm dvn1,2 = zvn1,2 * mn mm dvbn1,2 = dvn1,2 * cosαn mm 405. Fator de correção de tensões YS O fator de correção de tensões é empregado para converter a tensão nominal de flexão à tensão local da raiz do dente, levanto em conta que não são somente tensões de flexão que estão presentes na raiz, e deve ser calculado em separado para o pinhão e coroa. a) Para engrenagens cilíndricas: YS = (1,2 + 0,13) qs (1/(1,1 + 2,3/L) Onde: qs = sFn/2*ρF Sendo que a equação é válida para a faixa 1 ≤ qs ≤ 8 b) Para engrenagens cônicas:

YSa = (1,2 + 0,13) qs (1/(1,1 + 2,3/La) Onde: qs = sFn/2*ρF Sendo: ρF = arredondamento do canto da raiz na seção crítica da tangente de 30°, em mm (ver figura F.H3.404.1). L = sFn / hF para engrenagens cilíndricas La = sFn / hFa para engrenagens cônicas hFm hFa, sFn, ρF ver figura F.H3.404.1 - Seção normal de um dente (para cálculo de hf,, sFn, αFen) 406. Fator do ângulo da hélice Yβ


REGRAS 2018 5-59

O fator do ângulo da hélice Yβ converte a tensão calculada em um ponto de uma viga carregada em balanço, representando o dente substituto, para a tensão induzida por uma carga ao longo de uma linha de carga oblíqua em uma placa em balanço que representa um dente helicoidal. Yβ = 1 – εβ*(β/120) Onde: β é o ângulo de referência da hélice em graus. Quando εβ> 1,0, adotar = 1,0, e adotar um ângulo de30° quando β> 30°. 407. Fator de engrenagem cônica YK YK = (1/2) + (b/4*l´b) + (l´b/4*b) l´b = lb*cosβbm 408. Fator de distribuição da carga YLS O fator de distribuição da carga YLS leva em conta a diferença entre dois ou mais pares de dentes para εγ>2 YLS = ZLS

2 ≥ 0,7 Para ZLS ver item H3.309 acima. 407. Limite de resistência à flexão σFE Para um dado material, σFE é a tensão local na raiz do dente que pode ser suportado de forma permanente. Conforme o padrão adotado, a quantidade 3 x 106 ciclo é a referência para o início do limite de resistência. σFE é definido como a tensão pulsante multi-direcional com um mínimo de zero (desprezando tensões residuais devidas a tratamento térmico) Outras condições tais como tensão alternante ou pré-tensão serão cobertas pelo fator Yd. Para os valores de σFE ver notas da tabela T.H3.210.1. 408. Fator de projeto Yd O fator de projeto Yd leva em conta a influência da reversão da carga e pré-tensão de interferência na resistência da raiz do dente, relativo a tensão da raiz do dente com carga unidirecional como definida para σFE. • Yd = 1,00 em geral; • Yd = 0,90 para engrenagens com carga parcial

ocasional na direção reversa tal como em caixas de reversão; e

• Yd = 0,70 para engrenagens de tensão.

409. Fator de vida YN O fator de vida leva em conta a maior tensão de raiz do dente permissível quando uma vida limitada (número de ciclos) for requerida. YN é calculado pela tabela T. H3.409.1 abaixo.


5-60 REGRAS 2018

TABELA T. H3.409.1 – FATOR DE VIDA YN

Material Quantidade de ciclos de carga

Fator de vida YN

V GGG (perlitico,


NL≤ 103 estático 2,5

NL = 3 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

Eh, If


NL = 3 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

GG, GGG (perlitico)

NT (nitretado) NV (nitretado)

St


NL = 3 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

NV

(nitrocarburetado)


NL = 3 x 106 1,0

NL = 1010 0,85


experiência

1,0

1) Abrebviaturas: St aço básico normalizado σB< 800 N/mm2 V aço forjado especial com endurecimento do núcleo, liga ou carbono com σB ≥ 800 N/mm2 GGG ferro fundido nodular (perlitico., bainitico, estrutura ferrítica), GTS (aço fundido preto maleável, estrutura perlitica). GG ferro fundido cinzento Eh Aços forjados com endurecimento de superfície (case hardened) IF Aços fundidos e forjados endurecidos por chama ou indução NT Aço nitretado a gás NV (nitretado) Aço nitretado, endurecido, temperado e nitretado a gás NV (nitro carburetado) Aço endurecido, temperado, nitro carburetado 2) NL = n*60*HPD*DPY*YRS N = rotação (rpm) HPD = horas de operação por dia DPY = dias por ano YRS = anos (vida útil normal de um navio = 25 anos) Nota: Tabela acima conforme a norma ISO 6336-3;ver norma ISO 6336-5 em referência para as especificações e procedimentos dos diversos tratamentos térmicos.

410. Fator de sensibilidade relativa de teste, YδrelT O fator de sensibilidade relativa de teste, YδrelT leva em conta a extensão até a qual a tensão concentrada teórica se situa acima do limite de resistência à fadiga.. O fator de sensibilidade relativa de teste, YδrelT pode ser determinado como segue: Para parâmetros de entalhe incluídos na faixa 1.5 < qs < 4, poder ser adotado: YδrelT = 1,0 Para parâmetros de entalhe incluídos na faixa qs < 1.5, poder ser adotado: YδrelT = 0,95 Para parâmetros de entalhe fora da faixa acima, YδrelT pode ser determinado conforme o padrão ISO 6336-3. 411. Fator relativo de acabamento de superfície YRrelT O fator relativo de acabamento de superfície leva em conta a dependência entre a resistência da raiz do dente e a condição superficial no canto da raiz do dente, principalmente a dependência da rugosidade superficial pico a vale. O fator YRrelT deve ser calculado pela tabela T.H3.411.1 abaixo.

TABELA T.H3.411.1 – FATOR YRrelT

1 ≤ Rz ≤ 40 Rz < 1

Para aços temperados até o núcleo, carburetados e endurecidos por indução (σb< 800 N/mm2)

YR rel T = 1,675 − 0,53 (Rz + 1)0,1

1,120

Para aços nitretatos:

YR rel T = 4,3 − 3,26 (Rz + 1)0,005

1,025

Para aços normalizados (σb< 800 N/mm2)

YR rel T = 5,3 − 4,2 (Rz + 1)0,001

1,070

Onde:


REGRAS 2018 5-61

Rz = rugosidade média pico a vale dos cantos dos dentes σb = tensão de tração em N/mm2 O método aqui aplicado somente é válido quando arranhões ou defeitos similares tenham profundidade mentos que 2*Rz. Caso a rugosidade informada seja um valor Ra, também conhecido com média aritmética (AA) e média de linha de centro (CLA), a seguinte expressão aproximada poderá ser utilizada:

Ra = CLA = AA = Rzr /6 412. Fator dimensional Yx O fator dimensional Yx leva em conta a diminuição da resistência com o aumento das dimensões. O fator Yxpode ser determinado pela tabela T.H3.412.1 abaixo: TABELA T.H3.4121.1 – FATOR Yx

Yx = 1,00 Para mn< 5 Em geral

Yx = 1,03-0,06 mm

Para 5 < mn< 30 Aços normalizados com endurecimento do núcleo

Yx = 0,85 Para mn ≥ 30

Yx = 1,05 – 0,010 mm

Para 5 < mn< 25 Aços com endurecimento superficial

Yx = 0,80 Para mn ≥ 25

413. Fatores de segurança SFmin para tensão de flexão da raiz do dente. Ver Tabela T.H3.318.1 acima. H4. ENGRENAGENS 100. Eixos 101. O diâmetro do eixo das engrenagens na região dos mancais não deve ser menor que o diâmetro requerido para o eixo intermediário acrescido de: • 10% onde a roda é acionada por dois pinhões

aproximadamente a 180o; e • 15% onde a roda é acionada por apenas um pinhão ou por

dois pinhões aproximadamente a 120o. 102. Os materiais para os eixos devem estar de acordo com a Parte III, Titulo 62, capítulo C1 destas Regras. 200. Dentes

201. Os dentes devem ser projetados para suportar uma carga linear correspondente ao torque máximo transmitido pela caixa redutora quando em serviço contínuo. Ver capítulo para o dimensionamento das engrenagens. 202. A dureza dos dentes do pinhão deve ser no mínimo 20% maior que a dureza dos dentes da engrenagem correspondente. Ver Parte III, Título 62, Capítulo C2 destas Regras quanto aos materiais para engrenagens. 203. Em geral o acabamento da superfície dos dentes não deve apresentar rugosidade maior que 1.05 µm, na média aritmética ou de centro. Contudo, engrenagens com potência inferior a 3728 kW (5000 HP) e com rugosidade maior que 1.05 µm poderão ser especialmente consideradas tendo em conta o lubrificante recomendado pelo fabricante. 300. Carcaça 301. As carcaças das caixas redutoras devem ter construção robusta a fim de minimizar as deflexões elásticas e manter a precisão da montagem das engrenagens. Devem ser projetadas para suportar em operação, sem apresentar deflexões prejudiciais: a. cargas elásticas; b. forças geradas pela energia transmitida; e c. efeitos de inércia das engrenagens dentro da carcaça, devido às forças dinâmicas da embarcação, devidos a acelerações horizontais de 1 g e verticais de 2g., onde g = aceleração da gravidade. 302. A construção da carcaça deve ser feita de forma a prever uma quantidade suficiente de pontos para inspeção adequada das engrenagens, verificação do contato dos dentes e medição da folga dos mancais de escora. Métodos alternativos para visores especiais podem ser analisados pela Classificadora. 400. Balanceamento 401. As caixas redutoras devem ter seus eixos, engrenagens e pinhões balanceados estática e dinamicamente. 402. Para caixas redutoras onde a rotação não ultrapasse 150 RPM será exigido só balanceamento estático. 500. Acessórios 501. As caixas redutoras devem ser providas de instrumentos adequados para verificação de:


5-62 REGRAS 2018

a. nível de óleo; b. temperatura do óleo; e c. pressão do óleo. 502. As bombas de óleo lubrificante, quando acopladas à caixa redutora, devem ter fácil acesso para comando e manutenção. 503. Para rolamentos de casquilhos, a máxima pressão admissível, espessura mínima da camada de óleo, temperatura máxima interna estimada e carga máxima estática devem estar de acordo com os padrões industriais aplicáveis. 504. Para rolamentos de esfera a vida não deve ser menor que 20.000 horas para acionamento AV e 5.000 horas para acionamento AR. Os cálculos devem estar de acordo com os padrões industriais aplicáveis. H5. ACOPLAMENTOS 100. Acoplamentos dentados 101. Os dentes devem ser efetivamente lubrificados. Pequenos acoplamentos poderão ser lubrificados por salpicos. 102. Para grandes acoplamentos ou acoplamentos do motor principal de propulsão deve ser utilizada lubrificação forçada. 200. Acoplamentos flexíveis 201. Os acoplamentos flexíveis devem ser adequadamente dimensionados, de forma que seu momento estático de ruptura seja igual ou maior que oito vezes o momento nos elementos acoplados. 202. Se, em operação, um acoplamento flexível causar empuxo axial sobre os elementos acoplados, deve ser previsto meio para absorver este empuxo. 203. Acoplamentos flexíveis para grupos Diesel-geradores serão dimensionados para absorverem aumentos súbitos de torque causados por curto-circuito.

CAPÍTULO I PROPULSORES CONTEÚDO DO CAPÍTULO I1. ABORDAGEM I2. DIMENSIONAMENTO E

CONSTRUÇÃO DE HÉLICES COMUNS I3. HÉLICES DE PÁS REMOVÍVEIS I4. HÉLICE DE PASSO CONTROLÁVEL I5. BALANCEAMENTO I6. PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO I1. ABORDAGEM 100. Aplicação 101. Estas Regras são explícitas para propulsores constituídos por hélices. 102. Outros tipos de propulsores terão análises especiais de seus projetos para aprovação. 103. Os dados e detalhes necessários para verificação do projeto de propulsores, bem como as características do material empregado na sua fabricação, devem ser submetidos à aprovação do RBNA. 104. A fabricação do hélice é supervisionada pelo RBNA. I2. DIMENSIONAMENTO E CONSTRUÇÃO DE HÉLICES COMUNS 100. Espessura de pás 101. As espessuras das pás serão verificadas pelo RBNA. 102. Hélices de bronze manganês dimensionados pelas séries sistemáticas Troost, Kaplan e Schaffran, de modo geral, têm espessuras que atendem as presentes Regras. 103. As pás, o bosso e todas as superfícies externas do hélice devem ser bem acabadas e polidas. 200. Chaveta do hélice 201. A chaveta deve ter um ajuste preciso no bosso. Quando o hélice for instalado sem chaveta, devem ser apresentados para verificação do RBNA


REGRAS 2018 5-63

as instruções para ajuste e os cálculos detalhados das tensões. 300. Ajustagem ao eixo 301. Ver Parte 1, Título 02, seção 2, Sub-Capítulo B3 destas Regras. I3. HÉLICE DE PÁS REMOVÍVEIS 100. Montagem 101. A face do flange deve apoiar-se integralmente na do bosso, devendo ser reduzidas ao mínimo as folgas. 102. O dimensionamento da fixação, por parafusos ou outros meios, deve ser compatível com a resistência da raiz da pá no engastamento ao bosso.

I4. HÉLICE DE PASSO CONTROLÁVEL 100. Definição de características 101. As características do sistema de controle do passo variável devem ser apresentadas ao RBNA para aprovação. 200. Sistema hidráulico de controle de passo 201. Quando o mecanismo de ajuste do passo for operado hidraulicamente, devem ser instaladas duas bombas de acionamento por força motriz independente. 202. Para instalações de potência até 149 KW (200 BHP), uma das bombas pode ter acionamento manual, contanto que o tempo para movimentar as pás, da posição de vante para ré, seja da ordem de 10 (dez) segundos. 300. Indicadores 301. O sistema de passo variável deve ser dotado de indicador de posição das pás instalado na praça de máquinas e no local de controle. 302. O dimensionamento da fixação, por parafusos ou outros meios, deve ser compatível com a resistência da raiz da pá no engastamento ao bosso.

400. Controle do passo em emergência 401. Deve ser previsto um dispositivo para controle do passo em caso de emergência.

I5. BALANCEAMENTO 100. Controle 101. Os hélices devem ser balanceados estaticamente. O desbalanceamento residual deve ser tal que a força centrífuga resultante na rotação de serviço não ultrapasse 2 % do peso do hélice. I6. PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO 100. Contato hélice x eixo 101. As partes de aço do eixo, desprotegidas, devem ter todos os espaços entre a proteção da porca, o bosso, o cubo do hélice e o eixo enchidos com sebo ou massa de zarcão ou outro material anti-corrosivo adequado, para evitar a entrada de água. 102. Deve ser evitado o contato do bronze com o aço em presença de água. 103. Um anel de borracha macia e bem ajustado deve ser instalado na extremidade de vante do hélice. Quando o anel de borracha for montado externamente, o rebaixo do bosso deve ser preenchido com material insolúvel em água e não corrosivo e as folgas devem ser as mínimas possíveis. 104. Quando o anel de borracha for montado internamente, deve ser mantida uma folga adequada entre a camisa e o bosso e o anel deve ter suas dimensões aumentadas, a fim de ser montado com aperto no espaço vazio, quando o hélice for apertado contra o eixo. Ver Figura F.I6.104.1.

FIGURA F.I6104.1


5-64 REGRAS 2018

CAPÍTULO T TESTES CONTEÚDO DO CAPÍTULO T1. MOTORES E OUTROS EQUIPAMENTOS DE

MÁQUINAS T2. ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO T3. TESTES DE MOTORES DE LINHA NOS

FABRICANTES T4. TESTES PARA SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO T5. TESTES ADICIONAIS PARA SISTEMAS DE

AUTOMAÇÃO AUT-1 T1. MOTORES E OUTROS EQUIPAMENTOS DE MÁQUINAS 100. Provas de cais e de mar 101. Será preparado um Programa de Vistorias e Testes, a ser aprovado pelo RBNA, com provas de cais, para aferição de funcionamento antes de navegação, e com provas de mar, do qual resultará um Relatório de Vistorias e Testes, onde estarão registrados os índices e desempenho dos motores e equipamentos de máquinas. 102. A aferição de desempenho dos motores de propulsão compreende quatro horas de funcionamento ininterrupto na rotação de serviço. 200. Temperatura dos compartimentos de máquinas 201. Com os motores em regime normal de trabalho, após um mínimo de 1 (uma) hora, e aberturas, que não sejam de ventilação, fechadas, medir temperaturas do ar ambiente em vários locais dos compartimentos de máquinas. Não devem ultrapassar 45o C. 202. Durante a prova de mar deverão ser medidas as superfícies de superfícies tantos expostas como isoladas motores de combustão, caldeiras e suas redes de descarga para detecção de pontos com temperaturas acima de 220°C. 203. Os pontos mais críticos a serem examinados são os seguintes: a.“corpo” do motor; b. válvulas indicadoras ; c. capas dos cilindros; d. tubulação de descarga partindo de cada cilindro ; e. conexão com a rede principal de descarga (tie in to exhaust manifold);

f. tubulação de descarga, em particular sobreposição entre placas metálicas e isolamento ; g. bases e suportes da rede de descarga; h. turboalimentadores, em particular as flanges dos mesmos ; i. saídas para sensores de temperatura, pressão etc. ; j. superfície de refletores de iluminação; e k. Pontos mais críticos que estatisticamente tem sido causa de incêndios. 300. Folgas e tolerâncias 301. São aferidas as tolerâncias de mancais e acoplamentos na prova de mar. T2. ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO 100. Mancais, camisas e buchas para mancais 101. Além dos requisitos da Parte III das Regras, as camisas e mancais de bronze ou de outros materiais aprovados devem ser de composição rastreada, isentas de porosidades e/ou defeitos prejudiciais e com estanqueidade testada hidrostaticamente na pressão de 20 N/mm² (2 Kgf/mm²). 102. As temperaturas dos mancais são aferidas na prova de mar. T3. TESTE DE MOTORES DE LINHA NO FABRICANTE 100. Aplicação 101. As Regras contidas neste sub-capítulo aplicam-se a motores de combustão interna fabricados em linha de produção, para que façam jus ao “Certificado de Modelo Aprovado” (“Type approval”) do RBNA. 102. Nestas Regras estes motores são denominados motores de linha. Ocorrendo a citação motores em linha, ela se refere a motores com cilindros em linha. 103. Os motores de linha de fabricação são assim considerados quando: a. São produzidos em quantidade;

b. Têm materiais, componentes, sobressalentes e maquinaria de usinagem ou manufatura sob controle


REGRAS 2018 5-65

de qualidade do fabricante reconhecido em Certificado de Modelo Aprovado. 104. No caso de fornecimento de sub-contratantes dos fabricantes, também se aplica o parágrafo acima. 105. Estas Regras aplicam-se a motores com diâmetro de cilindros até 300 mm. 106. As condições para emissão de “Certificado de Modelo Aprovado” pressupõem também atendimento dos fabricantes ao sub-capítulo que segue. 107. “Certificados de Modelo Aprovado” de outra origem podem ser apresentados e analisados, a critério do RBNA. Quando ocorrer aceitação de origem, os documentos indicados no sub-capítulo E2. desta Seção das Regras devem ser apresentados com a aprovação ou visto da entidade certificadora. 108. Os testes dos motores de linha com “Certificado de Modelo Aprovado” são indicados no sub-capítulo T2. desta Seção das Regras. 200. Aprovação de fabricantes de motores de linha 201. Os procedimentos para a emissão de Certificado de Modelo Aprovado compreendem a aprovação dos fabricantes às prescrições no que se segue. 202. A aprovação de um fabricante de motores de linha se refere a um modelo/série por solicitação do fabricante. 203. Para ser aprovado, os procedimentos internos de garantia da qualidade do fabricante e os processos de fabricação do motor devem ser aprovados pelo RBNA. 204. A fabricação de cada motor, individualmente, deve atender às exigências de qualidade reconhecidas pelo RBNA, e os testes estipulados pelo RBNA podem ser executados pelo fabricante do motor. Os certificados de teste de trabalho do motor são aceitos como componentes para o teste compulsório. 205. O teste do motor completo a ser classificado deve ser executado na presença de um vistoriador do RBNA antes que o mesmo seja entregue. 300. Documentos para a aprovação 301. Os documentos para aprovação encontram-se listados no sub-capítulo E2. desta seção. 400. Garantia da qualidade no processo de fabricação de motores de linha 401. São apresentados para aprovação: a. Os deveres, estrutura e organização do controle de qualidade ou procedimentos de garantia de qualidade definidos e disponíveis;

b. Evidências;

c. Resultados de controle da qualidade são guardados e podem a qualquer momento serem recrutados para avaliação;

d. Os equipamentos para fabricação e testes devem ser frequentemente supervisionados pelo departamento de garantia da qualidade, e motores devem ser selecionados em intervalos regulares de fluxo da produção após um determinado período de experiência de trabalho, e inspecionados em condição parcialmente ou inteiramente desmontada; 40. Em intervalos de tempo regulares, o RBNA deve verificar se as condições para aprovação e garantia da qualidade continuam satisfatórias. 500. Testes para o modelo a aprovar 501. A escolha do motor para os testes deverá ser realizada dentro da produção atual em acordo com o vistoriador responsável do RBNA. 502. Os equipamentos necessários para realização dos testes devem estar de acordo com as regras prescritas pelo RBNA. Se o teste não puder ser realizado com todos os equipamentos necessários na bancada de teste, o equipamento que não for testado deverá ser apresentado e/ou testado em outro motor da série. 503. As condições para o teste descritas acima devem ser combinadas no ciclo de testes, que devem ser repetidos consistentemente durante todo o período especificado. 504. O programa de testes deve ser aprovado pelo RBNA. Para motores com várias aplicações envolvendo condições de deferimento de velocidade e potência, o programa do “Certificado de Modelo Aprovado” e os períodos de teste devem ser incrementados a fim de cobrir toda a saída e escala de velocidade do tipo de motor. Para motores de óleo pesado ou misturado, é requerida uma prova da capacidade de operação do óleo pesado. 505. O relatório do teste contendo os resultados deve ser analisado pelo RBNA para conclusão da aprovação. No relatório deve conter: a. Dados técnicos do motor; b. Condições as quais o teste foi submetido:

b.1. Temperatura ambiente;

b.2. Pressão barométrica;

b.3. Umidade relativa do ar;

b.4. Características do combustível e óleo lubrificante;


5-66 REGRAS 2018

b.5. Temperatura de entrada da água de resfriamento externa;

c. Parâmetros de operações, que devem ser medidos em intervalos regulares em vários pontos críticos:

c.1 rotação do motor; c.2 potência do motor; c.3 torque ou carga de ruptura; c.4 índice de escurecimento da fumaça de

exaustão; c.5 pressão máxima de combustão; c.6 temperatura e pressão do óleo lubrificante; c.7 temperatura e pressão da água de resfriamento;

c.8 temperatura do gás de exaustão na exaustão do

manifold e se possível, na saída de cada cilindro; d. Para motores com turbo alimentador:

d.1. Rotação do turbo alimentador; d.2. Temperatura e pressão do gás de exaustão na

entrada e saída da turbina a gás; d.3. Temperatura de entrada da água de

resfriamento do ar de alimentação; d.4. Temperatura e pressão do ar no turbo

alimentador e na entrada e saída do resfriamento do ar de alimentação;

e. Após o teste realizado, todas as maiores partes do motor devem ser desmontadas para inspeção. As partes mais importantes devem ser fotografadas, e os resultados da inspeção devem ser inseridos no relatório.

600. Validade da aprovação do fabricante 601. A aprovação é baseada nos procedimentos de fabricação e de garantia da qualidade no momento do teste, e tem validade de 6 anos a partir da data em que foi editada. 602. A validade da aprovação pode ser renovada. O fabricante do motor deve notificar o RBNA quaisquer mudanças significativas de projeto ou funcionais, e mudanças de características operacionais do motor, cabendo ao RBNA decidir a necessidade de testes complementares para manutenção da aprovação. 603. Se as circunstâncias necessárias à aprovação forem transgredidas por deficiências no procedimento da garantia da qualidade de fabricação, ou por defeitos que afetam o motor, o RBNA pode restringir ou retirar a aprovação, e sob sua supervisão, requerer inspeção dos componentes individuais.

700. Teste de motores de linha na fábrica 701. Os motores de linha com aprovação emitida e que receberão suporte pela classe do RBNA, serão submetidos às exigências que seguem ao longo deste sub-capítulo. a. O fabricante deve testar e identificar as evidências do teste aplicado a todos os componentes sujeitos a inspeção compulsória sob as Regras do RBNA. Não são exigidos carimbos dos componentes individuais pelo RBNA. b. O fabricante do motor deve garantir que os sobressalentes e partes reservas sujeitos a inspeção compulsória sob as Regras do RBNA estão de acordo com as regras vigentes. As peças devem ser marcadas para que possam ser reconhecidas como sobressalentes originais. Não são exigidos carimbos dos componentes individuais pelo RBNA. c. Para testes dos materiais do eixo de manivelas e bielas, os Certificados do Teste de Aceitação, de acordo com a norma DIN 50 049 – 3.1.B, devem ser apresentados ao um vistoriador do RBNA para que sejam indicadas as exigências e valores reais das características mecânicas e composições químicas do material. Deve ser possível identificar os componentes por referência aos Certificados de Trabalhos. 702. Testes de bancada a. Cada motor ao receber suporte pela classe do RBNA está sujeito a testes de bancada sob supervisão do RBNA. b. Os valores de operação devem ser medidos e gravados pelo fabricante do motor. Todos os resultados devem ser anexados a um protocolo de aceitação a ser emitido pelo fabricante do motor. c. Em todos os casos, as medições devem ser realizadas em operação de estado estacionário. Para potência a 100% (potência nominal a rotação nominal) devem ser feitas 2 leituras em um intervalo de pelo menos 30 minutos. d. Motores principais para propulsão direta:

d.1. 110% de potência a 103,2% da rotação nominal - 45 minutos;

d.2. 100% de potência (potência nominal) a 100% da rotação (rotação nominal) - 1 hora;

d.3. 25%, 50%, 75%, 90% de potência, de acordo com a curva nominal do propulsor;

d.4. Determinação da rotação mínima com carga;


REGRAS 2018 5-67

d.5. Manobras de partida e reversão, testes do regulador, teste do dispositivo de proteção contra sobre-velocidade; Após o funcionamento na bancada de teste, a potência é limitada à potência nominal (100%), para que não atinja a potência com sobrecarga em serviço.

e. Motores principais para propulsão elétrica:

e.1. Após o teste, a potência do gerador do motor diesel deve ser ajustada para que seja conseguida a potência com sobre-carga (110%) em serviço após instalado a bordo, de modo que as características de governo, incluindo ativação do dispositivo de proteção do gerador possa ser cumpridas todas as vezes.

e.2. 100% de potência (potência nominal) - 1 hora;

e.3. 110% de potência - 45 minutos;

e.4. 25%, 50% e 75% de potência bem como em

marcha lenta;

e.5. Testes de partida e teste do regulador, teste do dispositivo de proteção contra sobre-velocidade;

f. Os testes para motores auxiliares e acionadores principais de geradores elétricos estão descritos acima, com mesmo escopo dos testes para motores principais para propulsão elétrica; g. O RBNA se reserva no direito de exigir um programa especial de teste de acordo com o caráter da instalação.

h. Para motores principais e acionadores principais de geradores elétricos, a potência nominal deve ser verificada como a potência mínima. 703. Documentos do motor a serem apresentados pelo fabricante ao vistoriador do RBNA na ocasião do teste de bancada: a. comprovação do fabricante do motor de que o motor apresentado para classificação encontra-se de acordo com os requisitos de qualidade do fabricante do motor baseado na aprovação de motores de linha pelo RBNA. b. certificados de teste de trabalho para testes do material do eixo de manivelas, testes do material da haste de conexão para motores com cilindros de furos com diâmetros maiores que 150mm, acessórios importantes onde requeridos pelo vistoriador do RBNA.

704. O certificado do teste com o número da aprovação será emitido pelo RBNA para cada motor da linha, após a conclusão dos testes. Cada motor receberá um carimbo com o número da aprovação e data do teste, conforme tabela abaixo:

TABELA T.T37604.1 – CARIMBO

R B N A

2 5 0 A 2 23 . 08 . 2002


5-68 REGRAS 2018

TABELA T.T3.502.1 – PROGRAMA DE TESTES Ver figura F.T3.502.1 - Diagrama Potência/ Rotação

PROGRAMA DE TESTES

Potência nominal (contínua) 80 horas Ponto 1

100% da potência

100% do torque

100% da rotação

Potência a 100% 1 hora Ponto 2

100% da potência

Rotação máxima permissível

Torque máximo permissível 8 horas

Ponto 3

100% do torque

100% da rotação

Ponto 3a

Potência máxima permissível (geralmente 110%)

Rotação de acordo com a curva nominal do propulsor

Rotação mínima permissível para operação intermitente

0,5 hora Ponto 4 100% do torque

0,5 hora Ponto 5 90% do torque

Operação com carga parcial 8 horas

Ponto 6

75% da potência nominal


Ponto 7



Ponto 8



Pontos 9, 10 e 11

Partida de rotação nominal com as configurações do regulador constantes

Carga intermitente - -

100% da potência

Sem carga

Teste funcional - -

Inverter manobras, quando aplicável

Teste do regulador de velocidade

Teste dos sistemas de segurança - Dispositivo contra rotação excessiva - Contra falha do sistema de óleo lubrificante

Teste do motor com turbo alimentador inoperante

Teste de velocidade mínima com carga para motores de propulsão principais e em marcha lenta para motores auxiliares


REGRAS 2018 5-69

FIGURA F.T3.502.1 - DIAGRAMA POTÊNCIA/ ROTAÇÃO

T4. TESTES DO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO COMUNS TODAS AS MENÇÕES 100. Qualificação dos componentes 101. Os fabricantes dos sistemas de controle devem certificar que os componentes mecânicos, elétricos e de estado sólido, fabricados por ele, foram testados individualmente com resultados satisfatórios ou que foram testadas amostras de lotes, visando estabelecer sua adequação para o serviço requerido, incluindo atendimento às condições descritas no capítulo C. acima, como segue. 200. Testes de pressão 201. A tubulação hidráulica e pneumática deve ser testada a um valor de 1,5 vezes o valor de pressão de regulagem das válvulas de segurança.

202. Deve-se utilizar o fluido do sistema para os testes hidráulicos 203. Deve-se utilizar o ar seco ou gás inerte para os testes nos sistemas pneumáticos. 204. Devem ser previstos meios de retirar automaticamente a umidade do interior da tubulação antes da alimentação dos sistemas pneumáticos de controle. 300. Testes elétricos 301. Todos os circuitos elétricos de controle e monitoração devem ser verificados para assegurar que não há pontos imprevistos de aterramento e curto circuito, bem como componentes elétricos ou eletrônicos com defeito.


5-70 REGRAS 2018

400. Testes de oficina e certificações 401. O fabricante deve realizar testes na presença de vistoriador do RBNA para demonstrar o funcionamento satisfatório de todos os controles, instrumentos e alarmes. 402. Os testes devem simular todas as funções de controle e alarme presentes no Manual de Operações até onde for praticável. 403. Os testes a serem realizados devem obedecer ao que segue: a. fonte de alimentação tal como indicada no Manual e nas condições atmosféricas reinantes; b. realizar simulação de perda de alimentação; c. ter tensão da fonte elétrica com variação de ± 10%, e simultaneamente a freqüência com variação de ± 5%; d. controles com operação satisfatoriamente dentro dessas variações. 404. Quando os componentes tiverem sido testados dentro desses parâmetros antes de sua montagem no painel, não será necessário retestá-los na montagem final. 405. Todos os circuitos elétricos de alimentação do servo-motores e atuadores com tensão nominal acima de 100 V devem ser submetidos a testes de resistência dielétrica, pela aplicação de tensão durante 60 segundos, como segue: a. Para tensão nominal acima de 600 V: 2,5 vezes a tensão nominal mais 2000 V; b. Para tensão nominal entre 35 e 600 V: duas vezes a tensão nominal mais 1000 V; c. Para tensão nominal abaixo de 35 V: a uma tensão de 500 V. 406. Quando o teste for realizado em consoles, painéis ou sub-montagens envolvendo diversos componentes, o teste pode ser realizado a uma tensão 15% abaixo da tensão de teste mais baixa requerida para componentes individuais da montagem. 407. Em adição aos testes acima descritos, o primeiro console, sub-montagem ou componentes de um projeto de controle tais como: microprocessadores, controladores, etc. devem ser submetidos a um teste de vibração na presença de um vistoriador do RBNA, para demonstrar que estão em conformidade com o item C1. 103 acima. A verificar.

408. Caso o teste seja realizado sem energia, a montagem/componente deve ser submetida a um teste de desempenho após o teste de vibrações. 500. Provas de cais e mar 501. Após o término da instalação, o sistema de automação deve ser submetido a provas de cais e de mar para demonstrar que todo o sistema opera de forma satisfatória durante as condições de prontidão, manobras, operação contínua e transferência entre estações. T5. TESTES ADICIONAIS PARA A MENÇÃO AUT-F - Int 100. Verificações e simulações adicionais 101. Adicionalmente, realizar para sistemas AUT-F - Int: a. Verificação do sistema de detecção de incêndio;

b. Verificação da condição adequada de operação da detecção de incêndio em economizadores, caldeiras de gás de descarga dotadas de tubos aletados, etc.;

c. Verificação da condição operacional adequada dos sistemas integrados de computação utilizados para monitoramento, controle e segurança da maquinaria em particular; d. Inspeção visual; e. Operação funcional da estação de controle; f. Transferência do controle entre estações;

g. Função de inibição de alarmes;

h. Procedimentos de reconhecimento de alarmes; e

i. Simulação de falhas internas e externas do sistema integrado, incluindo perda ou variação da fonte de alimentação. Rgim18pt-pIIt11s5-abcdefghit-00

parte ii título 11 seção 5 00 2018 - rbna.org.br 11... · conicidade e extremidade roscada ......

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