ponte rolante_ met

FACENS – Faculdade de Engenharia de Sorocaba Projeto Ponte Rolante

ÍNDICE:

I- DADOS TÉCNICOS E CARACTERÍSTICOS DO PROJETOI.A- DADOS TÉCNICOS DA PONTE ROLANTE ...................................................... 4I.B- AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA PONTE ROLANTE ..................... 5I.C- DADOS PARA O PROJETO DA PONTE ROLANTE ........................................ 8

II- ROTEIRO DE CÁLCULO DO PROJETO1. Escolha do número de cabos de sustentação / diagrama esquemático do cabeamento / seleção do moitão ........................................................... 92. Cálculo / Seleção do cabo de aço padronizado ....................................................... 103. Cálculo do coeficiente de segurança do cabo de aço .............................................. 114. Cálculo / Seleção do diâmetro das polias (compensadora / móveis / fixas) e tambor ................................................................... 115. Seleção dos rolamentos das polias (compensadora / móveis / fixas) ..................... 136. Escolha do diâmetro / comprimento do tambor / cálculo do tambor (espessura / peso total / eixo / flanges / nervuras / rolamento do pedestal) ............... 167. Cálculo da potência do motor de levantamento ..................................................... 278. Seleção do motor de levantamento .......................................................................... 279. Cálculo da potência do redutor de levantamento .................................................. 2910. Seleção do redutor de levantamento ....................................................................... 3011. Cálculo do acoplamento especial tambor / redutor ............................................... 3212. Seleção do acoplamento especial tambor / redutor ................................................ 3313. Cálculo do torque do freio de levantamento (parada) ........................................... 3514. Seleção do freio de levantamento (parada) ............................................................. 3515. Cálculo do acoplamento flexível de engrenagens motor / redutor ....................... 3616. Seleção do acoplamento flexível de engrenagens motor / redutor ........................ 3717. Estimativa do peso do carro (estrutura / mecânica / elétrica) .............................. 3918. Cálculo da potência do motofreio de direção do carro .......................................... 4019. Seleção do motofreio de direção do carro ............................................................... 4220. Cálculo do torque do freio da direção do carro (parada) ..................................... 4321. Seleção do freio de direção do carro ....................................................................... 4422. Cálculo da reação máxima, reação mínima e reação média por roda carro, verificação do diâmetro da roda / trilho e patinação das rodas motoras .................. 4523. Cálculo / Seleção dos rolamentos das rodas do carro ............................................ 4924. Cálculo da potência do redutor da direção do carro ............................................. 5625. Seleção do redutor da direção do carro .................................................................. 5826. Desenho de conjunto preliminar do carro (LAY-OUT) ........................................ 6027. Cálculo / Seleção dos pára-choques do carro ......................................................... 6228. Cálculo da estrutura do carro .................................................................................. 6329. Cálculo final do peso próprio total do carro (estrutura / mecânica / elétrica) .... 7530. Determinação do centro de gravidade do carro (CG) ........................................... 7531. Desenho definitivo de conjunto do carro em três vistas ........................................ 76

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32. Cálculos das vigas principais e cabeceiras da ponte rolante / tensões e flecha ... 7733. Seleção da secção das vigas principais e cabeceiras da ponte rolante ................10534. Estimativa do peso da ponte rolante (estrutura/ mecânica/elétrica) ................. 10835. Cálculo da potência do motofreio da translação da ponte rolante .................... 10836. Seleção do motofreio da translação da ponte rolante ......................................... 11037. Cálculo do torque do freio da translação da ponte rolante ................................ 11138. Seleção do freio da translação da ponte rolante .................................................. 11239. Cálculo da reação máxima, reação mínima e reação média por roda carro, verificação do diâmetro da roda / trilho e patinação das rodas motoras ................ 11340. Cálculo / Seleção dos rolamentos das rodas da ponte rolante ............................ 11941. Cálculo da potência do redutor da translação da ponte rolante ........................ 12742. Seleção do redutor da translação da ponte rolante ............................................. 12943. Cálculo / Seleção dos pára-choques da ponte rolante ......................................... 13144. Cálculo / Seleção do sistema festoon da ponte rolante ........................................ 13245. Cálculo do final do peso próprio total da ponte rolante (estrutura/mecânica/elétrica) ...................................................................................... 13746. Cálculo do caminho de rolamento da ponte rolante ........................................... 13847. Especificação do esquema de pintura da ponte rolante ...................................... 14448. Desenho definitivo de conjunto da ponte rolante ................................................ 144

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I- DADOS TÉCNICOS E CARACTERÍSTICOS DO PROJETO:

I.A- DADOS TÉCNICOS DA PONTE ROLANTE:

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I.B- AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA PONTE ROLANTE: - MECANISMO DE ELEVAÇÃO:

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- MECANISMO DE DIREÇÃO:

- MECANISMO DE TRANSLAÇÃO:

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- ESTRUTURAS:

- CABINA DE OPERAÇÃO:

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- ALIMENTAÇÃO DA PONTE:

- ALIMENTAÇÃO DO CARRO:

- ESPECIFICAÇÕES PARA OS EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS:Digite a equação aqui.

I.C - DADOS PARA O PROJETO DA PONTE ROLANTE:

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PROJETO PONTE ROLANTE - PARTE I

II- ROTEIRO DE CÁLCULO DO PROJETO:

1. Escolha do número de cabos de sustentação / diagrama esquemático do cabeamento / seleção do moitão.

- Capacidade nominal: 50ton (> 30ton.) Portanto: 08 cabos de sustentação

- Mecanismo de elevação: - Classe de funcionamento: V2 - Estado de solicitação: 2 - Grupo de mecanismo: 2m

Portanto: Moitão Nº 041.32.M5 (Peso – 1060 kgf)

TABELA: APAREJOS DE 4 POLIAS

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2. Cálculo / Seleção do cabo de aço padronizado.

- Cabos de aço com mais de 100 fios- Classificação 6x37, com alma de fibra, arames IPS 180-200kgf/mm²- Módulo de elasticidade:

- Carga de serviço = Carga útil(Q) + Moitão(Qo) 50000 + 1060 = 51060kgf- Rendimento do cabo:

- ηrol. = 0,98 - N = nº de cabos = 8

- Força no cabo: - Carga de serviço = Carga útil(Q) + Moitão(Qo) 50000 + 1060 = 51060kgf

- Grupo mec. 2m – Cabo Normal Q = 0,3

TABELA: VALORES MÍNIMOS DE Q

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- Diâmetro do cabo:

- Diâmetro do cabo normalizado:

Portanto: Øcabo norm. = 26,0mm Carga de ruptura = 37900kgf

3. Cálculo do coeficiente de segurança do cabo de aço.

- Cs = 5 (Equipamentos que não transportam metal líquido)- Trup.: carga de ruptura = 37900 kgf- Tc: Força no cabo = 6577,20 kgf

4. Cálculo / Seleção do diâmetro das polias (compensadora / móveis / fixas) e tambor.

TABELA: VALORES DE H1

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TABELA: VALORES DE H2

4.1. Diâmetros das polias livres/móveis:

Diâmetros das polias livres/móveis normalizado: 630mm

4.2. Diâmetros das polias compensadoras:

Obs: COMO A ALTURA DE ELEVAÇÃO É >= 25metros → UTILIZA-SE BALANCIM.

TABELA: POLIAS (ROLDANAS) NORMALIZADAS

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5. Seleção dos rolamentos das polias (compensadora / móveis / fixas) e tambor.

Rolamento autocompensador de rolos

5.1. Rolamento da polia compensadora:

Obs: utiliza-se BALANCIM.

5.2. Rolamento das polias fixas:

5.2.1. Diâmetro do eixo:

- Material - Aço 1045 - σrup = 5870 kgf/cm²- Grupo de mecanismo de direção: 2m

Caso solicitação: I

RA = RB = 2FcMf = RA x d = 13154,4 x 7,0 = 92080,8 kgf.cm

- Adotando diâmetro do eixo (D) = 90mm.

Wx = ( x D³)/32 Wx= ( x 9,0³) / 32 = 71,57 cm³

Valores de q:

Fator de serviço (Fsr):

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σf = Mf / Wx σadm.

σadm. = σrup / (Fsr x q)σadm. = 5870 / ( 2,8 x 1,12 ) = 1871,81 kgf

σf = Mf / Wxσf = 92080,8 / 71,57 = 1286,58 kgf/cm²

σf σadm.

1286,58 kgf/cm² 1871,81kgf/cm²

CATÁLOGO SKF ROLAMENTOS


Selecionado o rolamento autocompensador de rolos SKF 22218 CC/W33

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5.2.2. Verificação da capacidade dinâmica do rolamento:

- Grupo de mecanismo de elevação: 2m- L10h_adm. = 6300 hr (função do grupo de mecanismo da elevação)- Crol - Conforme catalogo SKF: 253000N = 25798,82 kgf- Pk = 10/3 para rolamentos auto-compensadores de rolos- Força equivalente: Peq= Tc + Y1 x Fa = 8484.588 kgf- Com: Y1 conforme catálogo da SKF : 2,9

Força axial: Fa= 0,1 x Tc = 657.72 kgf- Øpolia = 630 mm - Øeixo = d2 = 90 mm

- Rotação da polia:

L 10h > L10h_adm.

101780,03 hr > 6300 hr

5.2.3. Verificação da capacidade estática do rolamento:

- Força estática equivalente: P0eq = Tc + y0 x Fa = 8418.816 kgf- Com Y0= 2,8 conforme catálogo da SKF- Com C0rol - Conforme catálogo da SKF: 340000N = 34670,35 kgf

Sendo que P0eq C0rol temos uma verificação positiva 8418,82 kgf < 34670,35 kgf

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6. Escolha do diâmetro / comprimento do tambor / cálculo do tambor (espessura / peso total / eixo / flanges / nervuras / rolamento do pedestal).

- Material da chapa do tambor Chapa de aço – ASTM A36

Tensão de escoamento – σesc = 2530 kgf/cm²

6.1. Diâmetro do tambor:

6.2. Cálculo do tambor:- Diâmetro primitivo do tambor: D = 600mm- Altura de elevação: H =28000mm- Diâmetro do Cabo de aço: d = 26mm- Carga Nominal: Q = 50000kgf- Peso dos Dispositivos de Levantamento: Qo = 1060kgf- Número de cabos de sustentação: f = 8- Número de cabos presos no tambor: i = 2- Potência transmitida para o eixo do tambor: N = 65,63CV- Rotação do tambor: Nt = 9,34rpm

Valores Tabelados para Øcabo norm.(d)=26mm ou 1 polegada:

Conforme tabela:P = 29mm ; K = 3,00mm ; H = 16mm ; R = 13,5mm ; S = 9,7mm

6.2.1. Cálculo da quantidade de ranhuras:

Arredondando n = 62 ranhuras16


6.2.2. Cálculo do comprimento do tambor:

Adotando: g = 30mm ; e = 40mm

l = n x p l = 62 x 29 =1798 mm

F = 2 x g + 2 x e + 2 x l + 100 F = 2 x 30 + 2 x 40 + 2 x 1798 = 3836mm

6.2.3 Cálculo do diâmetro externo usinado:B = D – 2 x K B = 600 – 2 x 3,00 = 594mm

6.2.4. Cálculo da espessura mínima teórica:

6.2.4.1. Esquema com dimensões:

L = F + 70 L = 3836 + 70 = 3906mm

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6.2.4.2. Tensão de flexão devido ao efeito de viga:

- Força no cabo: Tc = 6577,20kgf Pl = Tc = 6577,20kgf

6.2.4.3. Tensão de Flexão local:

6.2.4.4. Tensão de Esmagamento:

6.2.4.5. Tensão total resultante:

σres < σadm 904,806 kgf/cm² < 1100 kgf/cm²

6.2.4.6. Análise da torção no casco:

6.2.4.6.1. Cálculo da tensão de torção:

τt < τadm 43,616 kgf/cm² < 780 kgf/cm²

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6.2.4.6.2. Cálculo do ângulo de torção:

G = 80000

θ < θadm = 0.003 graus

θt < θt adm. = 3 graus

6.5. Espessura da Chapa (T):

Conforme tabelas:

h = 16mm ; S = 9,7mm ; k = 3,00mm ; ζ = 6mm ; γ = 6mm

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Pela tabela adota-se: T = 45mm

6.6. Diâmetro interno bruto:

6.7. Diâmetro Externo bruto:

6.8. Verificação de sobre metal:

Bv > B + 2614,6mm > 596mm

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6.9. Cálculo das pontas de eixo:

6.9.1. Esquema:

6.9.2. Cálculo peso do tambor:

- De: Diâmetro externo do tambor - 0,6266m- Di: Diâmetro interno do tambor - 0,5366m- Df: Diâmetro da flange do tambor – De + 0,1m = 0,7266m- t1: Espessura da flange externa do tambor - 0,025m- t2: Espessura da flange interna do tambor – 0,0095m- F: Comprimento do tambor - 3,836m- Lf: Comprimento calandrado do tambor Lf = F – t1 Lf = 3836 – 50 = 3786mm = 3,786m- ρaço = 7,85 x 10³ kgf/m³

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Vtamb. = Vcil. + Vflan Vtamb. = 0,31129 + 0,02288 = 0,33417m³

Ptamb. = Vtamb. x ρaço Ptamb. = 0,33417 x (7,85 x 10³) = 2623,3 kgf

Adotaremos peso do tambor (W) igual a 2650 kgf.

- Conforme esquema no item 6.9.1:β = 1,15

j= 17cmb = 17,75cm

6.9.3. Tensão de flexão:

6.9.4. Tensão de cisalhamento devido a força cortante:

6.9.5. Tensão combinada:

σer < σer_adm.

334,08 kgf/cm² < 1250 kgf/cm²22


6.9.6. Cálculo das espessuras das flanges:

6.9.6.1. Tensão de esmagamento na flange interna:

- Conforme esquema no item 6.9.1:I = 20 cmJ = 17 cmj = 17 cmt2 = 0,95cm

σesi < σesi_adm.

192,64 kgf/cm² <1100 kgf/cm²

6.9.6.2. Tensão de esmagamento na flange externa:

- Conforme esquema no item 6.9.1:t1 = 2,5cm

σese < σese_adm 282,36 kgf/cm² < 1100 kgf/cm²

6.9.7. Cálculo da solda eixo – cubo - flange:

6.9.7.1. Tensão de flexão unitária:

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6.9.7.2. Tensão de cisalhamento devido a cortante:

6.9.7.3. Tensão resultante:

6.9.7.4. Espessura mínima do cordão de solda:

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6.10. Seleção do rolamento do tambor:

- Diâmetro do eixo do pedestal igual a 170mm.

CATÁLOGO SKF ROLAMENTOS Rolamento autocompensador de rolos

- Selecionado o rolamento autocompensador de rolos SKF 23034 CC / W 33

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6.10.1. Verificação da capacidade dinâmica do rolamento:

- Grupo de mecanismo de elevação: 2m- L10h_adm. = 6300 h (função do grupo de mecanismo da elevação) - Crol : Conforme catalogo SKF: 1060000N = 63324.4 kgf- Pk = 10/3 para rolamentos autocompensadores de rolos- Com: Y1 conforme catálogo da SKF: 2,9

L10h > L10h_adm. 786344,87 hr > 6300 hr

6.10.2. Verificação da capacidade estática do rolamento:

- Com Y0= 2,8 conforme catálogo da SKF- C0rol - Conforme catálogo da SKF: 1060000N = 108089,9 kgf

P0eq. < Corol.

10114,82 kgf < 108089,9 kgf

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7. Cálculo da potência do motor de levantamento.

- Q: carga útil = 50 ton ou 50000 kgf- Qo: carga do acessório = 1060 kgf- Velev.: velocidade de elevação = 4,4m/min

- ηmec.: rendimento mecânico do sistema:

- f1: fator de temperatura – f1 = 1,0 (para temp. ≤ 40 °C)- f2: fator de altitude – f2 = 1,0- f3: fator do sistema de controle – f3 = 1,23 (para inversor de frequência)

7.1. Potência do motor:

8. Seleção do motor de levantamento.

CONFORME CATÁLOGO WEG:

04 PÓLOS – 60 Hz

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- Norma: EB620- Carcaça: 225S/M- Potência: 75CV / 55,16 kW- Rotação: 1770rpm- Nº de pólos: 04 pólos - Tensão alim: 380 V / 3f / 60 Hz- Ponta de eixo secundária: Sim- Nº man/hora: 150 man/hora- %ED: 40%

8.1. Características mecânicas:

GD (valor da ponta de eixo do motor)

↓

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9. Cálculo da potência do redutor de levantamento.

- Nc_moitão : nº de cabos do moitão = 8- Øtambor: diâmetro mínimo do tambor = 0,600m

9.1. Rotação do tambor:

9.2. Redução do redutor:

9.3. Potência de saída do redutor:

Fator de serviço:

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10. Seleção do redutor de levantamento.

CONFORME CATÁLOGO TRANSMOTÉCNICA:

- Fabricante: Redutores TRANSMOTÉCNICA Ltda.- Modelo: MAXIDUR AH14 – 360- Potência: 51 kW- Redução: 1 / 196,23- Ø eixo entrada: 38 mm- Ø eixo saída: 170 mm

10.1. Recálculo do motor e do redutor com 4 (quatro) engrenamentos:

- Motor:

- Rendimento mecânico:

- Potência do motor:

Não há alteração na seleção do motor.

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- Redutor:

- Potência na saída do redutor:

Não há alteração na seleção do redutor.

10.2. Especificações da ponta de eixo:

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11. Cálculo do acoplamento especial tambor / redutor.

11.1. Cálculo do torque de acoplamento tambor / redutor:

- Grupo de mecanismo: 2m- Tc: força no cabo = 6577,20 kgf- Øtambor : diâmetro do tambor = 0,600m- ηrol.tambor : rendimento do rolamento do tambor: 0,98- K1acopl. : fator de serviço: 1,4

CATÁLOGO DO ACOPLAMENTO JAURE:

11.2. Cálculo da força no acoplamento especial tambor / redutor:

- Tc: força no cabo = 6577,20 kgf- Ptamb. : peso do tambor = 2650 kgf

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12. Seleção do acoplamento especial tambor / redutor.

CONFORME CATÁLOGO JAURE:

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CONFORME CATÁLOGO JAURE:

- Fabricante: JAURE acoplamientos- Modelo: TCB – 500- Torque adm. : 61400 N.m- Força adm. : 92000 N- Ø furo máximo: 195 mm- Ø furo mínimo: 98 mm

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13. Cálculo do torque do freio de levantamento (parada).

Nota – O freio é apenas de segurança e será selecionado apenas para garantir a parada da carga em operação de emergência ou falta de energia em um tempo t < tacel.

A frenagem em operação normal será feita 100% eletricamente, através do motor, comandado pelo inversor de frequência.

- Pm: Potência do motor = 68,63 CV- Nm.elev.: Rotação do motor: 1770 rpm (conforme catálogo do motor)- Freio eletrohidráulico – EMH: K1 freio = 2,0

14. Seleção do freio de levantamento (parada)

CONFORME CATÁLOGO EMH

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-

Fabricante: EMH – Eletromecânica e Hidráulica Ltda.- Modelo: FDI 14–I EDN 30/5- Ø disco: 400 mm- Torque adm. : 500 N.m

15. Cálculo do acoplamento flexível de engrenagens motor / redutor.

- Pm: potência do motor = 68,63 CV- Nm_elev. : rotação do motor: 1770 rpm (conforme catálogo do motor)- K2 acopl. : fator de serviço do acoplamento flexível de engrenagens = 2,0- Øeixo_motor : diâmetro do eixo do motor = 60mm (conforme item 8.1)

16. Seleção do acoplamento flexível de engrenagens motor / redutor.

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CONFORME CATÁLOGO VULKAN:

Dimensões:

OBS: o furo do acoplamento (44 mm) não é compatível com o diâmetro do eixo do motor (60 mm). Portanto seleciona-se o tamanho seguinte.

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Dimensões:

- Fabricante: VULKAN DENFLEX – NDV- Modelo: FF (duplamente flexível) - Torque adm. : 2200 N.m- Rotação máxima: 6500rpm- Ø furo máximo: 65mm- Ø furo mínimo: 18mm

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16.1. Limites de desalinhamento:

17. Estimativa do peso do carro (estrutura / mecânica / elétrica).

17.1. Peso total do mecanismo de elevação: P1mec.elev.

- Cabo de aço: 2,50 x 28 x 8 =.............................................. 560 kg- Moitão: (não considerado) ............................................... ------ kg- Tambor: ........................................................................... 2650 kg- Redutor da elevação: ....................................................... 1710 kg- Acopl. Especial tambor/redutor: ....................................... 146 kg- Polias fixas: ....................................................................... 350 kg- Acopl. Flexível de engrenagens: ........................................ 9,0 kg- Pedestal do tambor: ........................................................... 100 kg- Motor da elevação: ............................................................ 379 kg- Parte elétrica do carro: ...................................................... 500 kg- Balancim: .......................................................................... 180 kg

P1mec.elev. = 6584kg = 6,58 ton.

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17.2. Peso estimado da estrutura do carro: P2estrut.

- Q: carga útil = 50 ton- Helev.: altura de elevação = 28 m- Vcar.: vão do carro = 4,456 m- Lcar.: entre rodas do carro = 2,23 m

Nota – LAY-OUT preliminar do carro (ver item 26)

17.3. Peso total estimado do carro: Qc

18. Cálculo da potência do motofreio de direção do carro.

18.1. Cálculo da potência de regime do motor do mecanismo de direção

- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- Q: carga útil = 50 ton- Qo: peso do acessório = 1,06 ton- Qc: peso próprio do carro = 11,06 ton- Wt: resistência ao deslocamento das rodas = 8,0 kgf/ton- red.dir. : rendimento do redutor = 0,9854 = 0,9413

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18.2. Cálculo da potência de aceleração do motor do mecanismo de direção:

- g: aceleração da gravidade = 9,8 m/s²- : fator de inércia = 1,1- Vdir.: velocidade de direção do carro = 10 m/min- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- tacel.c : tempo de aceleração do carro

- red.dir. : rendimento do redutor = 0,9854 = 0,9413

18.3. Cálculo da potência do motor do mecanismo de direção.

- Pmrd: potência de regime = 1,20 CV- Pmad : potência de aceleração = 1,06 CV- f1: fator de temperatura – f1 = 1,0- f2: fator de altitude – f2 = 1,0- f3: fator do sistema de controle – f3 = 1,23 (inversor de frequência)- Rt: fator de partida para motor de gaiola – Rt = 1,5 (com inversor de frequência)- Nmd : quantidade de motores na direção – Nmd = 2,0

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19. Seleção do motofreio de direção do carro.


- Norma: EB620- Carcaça: 80- Potência: 01 CV / 0,75 kW- Rotação: 1730 rpm- Nº de pólos: 04 pólos - Tensão alim: 380V / 3f / 60 Hz- Nº man/hora: 150 man/hora- %ED: 40%

19.1. Características Mecânicas:

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20. Cálculo do torque do freio de direção do carro (parada).

- Pmrd : potência de regime = 1,17 CV- Pmad: potência de aceleração = 1,06 CV- Nmd: quantidade de motores na direção – Nmd = 2,0- Nm_dir. : rotação do motor da direção = 1730 rpm- K1 freio_d. : fator de serviço = 1,25

21. Seleção do freio de direção do carro

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- Fabricante: WEG- Carcaça: 80- Potência: 1,0 CV / 0,75 kW- Torque adm. : 5,0 N.m

22. Cálculo da reação máxima, reação mínima e reação média por roda carro, verificação do diâmetro da roda / trilho e patinação das rodas motoras.

22.1. Cálculo da reação máxima na roda carro:

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- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- Lcar. : distância entre rodas do carro = 2,23m- C: distância do moitão à roda do carro = 1,115m- Ncr : número de rodas do carro = 4

22.2. Cálculo da reação mínima na roda carro:

22.3. Cálculo da reação média na roda carro:

22.4. Pressão limite em função do limite de ruptura do material da roda:

22.5. Largura útil do botelho do trilho (bt):

- Trilho: TR 37

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Conforme tabela:a = 63 mm ; r = 7,9 mm

22.5.1. Características dos materiais empregados nos trilhos:

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- Para trilhos com superfície curva:

- Adotar folga na roda do carro

fc = 10mm

22.6. Coeficientes C1 e C2:

22.6.1. Coeficiente C1:

- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- Ørodas : diâmetro das rodas de direção do carro = 250mm (valor inicial adotado )


- Grupo de mecanismo de direção: 2m

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22.7. Verificação do par roda / trilho do carro:

22.7.1. Caso I e II de solicitação:

22.7.2. Caso III de solicitação:

22.8. Selecionar novamente o diâmetro das rodas (Ørodas):

- Ørodas : diâmetro das rodas de direção do carro = 315mm- C1 = 1,13- C2 = 1,0

22.8.1. Verificação do par roda / trilho do carro:

22.9. Diâmetro das rodas normalizadas conforme DIN 15046:

22.9.1. Resistência ao deslocamento das rodas com bordas (Wt):

48


22.10. Verificação da patinação das rodas motoras do carro:

22.11.1. Sem carga:

- Nmd: quantidade de motores na direção = 2- Rmin_rc. : Reação máxima na roda do carro = 3306,50 kgf- atrito: coeficiente de atrito roda / trilho = 0,2- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- Wt: resistência ao deslocamento das rodas = 8,5 kg/ton- g: aceleração da gravidade = 9,8 m/s²- tacel.c : tempo de aceleração do carro = 2,59 seg.- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- Rt: fator de partida para motor de gaiola – Rt = 1,5 (com inversor de frequência)

23. Cálculo / Seleção dos rolamentos das rodas do carro.

23.1. Cálculo do eixo da roda do carro:

49


Dados:

Material – SAE 1045Tensão de ruptura - σrup = 5870 kgf/cm2 = 60daN/mm²Grupo de mecanismo de elevação - 2mCaso de solicitação – 2Reação máx. na roda do carro: 15806,50 kgfd1 = 75mm d2 = 95mmr1 = 10mm x1 = 50mmC = 270mm

23.1.1. Tensão de ruptura:

- Coeficiente de possibilidade: q = 1,12

- Fator de serviço: Fsr = 2,8

50


23.1.2 Tensão admissível à fadiga:

- Coeficiente de dimensão: Kd = 1,55

Interpolação: d = 75mm

- Coeficiente de forma: Ks = 1,25

D / d = 95 / 75 = 1,2667f = 0,0574

- Coeficiente de rugosidade: Ku = 1,15- Coeficiente de corrosão: Kc = 1,0

51


- Tensão admissível de fadiga:

23.1.3. Verificação do eixo da roda do carro:

Dados:d1 = 7,5cm d2 = 9,5cmx1 = 5,0cm C = 27,0cmRmáx.rc = 15806,50 KgfKδ = 1,06

- Momento Fletor S1:

- Módulo de Resistência d1:

52


- Área d1:

- Tensão flexão S1:

- Tensão flexão a fadiga S1:

- Tensão de Cisalhamento S1:

- Tensão Combinada S1:

- Verificação a ruptura:

OK

- Verificação a fadiga:

OK

23.2. Rotação da roda do carro: Ncr

53


- Vdir. : velocidade de direção = 10 m/min- Ørodas : diâmetro das rodas de direção do carro = 0,315m

23.3. Seleção dos rolamentos da roda do carro:



54


- Selecionado o rolamento autocompensador de rolos SKF 22215 CC

23.4. Verificação da capacidade dinâmica do rolamento:

- Grupo de mecanismo de direção: 2m- L10h_adm. = 6300 h (função do grupo de mecanismo da direção)- Ncr : rotação da roda do carro = 10,11 rpm - Crol : Conforme catalogo SKF: 158000N = 16111,60 kgf- Pk = 10/3 para rolamentos autocompensadores de rolos- Com: Y1 conforme catálogo da SKF: 3,0- Peq. : força equivalente = 7705,66 kgf

L10h > L10h_adm.

19269,05 hr > 6300 hr

55


23.4.1. Cálculo da força equivalente (Peq.):

- Rmax.rc : reação máxima na roda do carro = 15806,50 kgf- Fa: força axial = 592,74 kgf

23.4.2. Coeficiente para determinação da reação transversal na roda do carro (KFa):

- Vcar. : vão do carro = 4,456m- Lcar. : distância entre rodas do carro = 2,23m

Vcar. / Lcar. = 4,456 / 2,23 = 1,998

KFa = 0,05

23.5. Verificação da capacidade estática do rolamento:

- Com Y0: conforme catálogo SKF: 2,8- Corol.adm.: conforme catálogo SKF: 208000 N = 21210,21 kgf- Poeq. : força estática equivalente

Poeq. < Corol.adm.

7587,11 kgf < 21210,21 kgf

24. Cálculo da potência do redutor da direção do carro.

24.1. Cálculo da redução necessária no redutor do mecanismo de direção:

- Ncr : rotação da roda do carro = 10,11 rpm- Nmdir. : rotação do motor da direção = 1730 rpm

56


24.2. Cálculo da potência necessária na entrada no redutor do mec. de direção:

- Pmrd : potência de regime do motor da direção = 1,17 CV- Pmad : potência de aceleração do motor da direção = 1,06CV- Nmd : quantidade de motores na direção = 2,0- Rt: fator de partida para motor de gaiola = 1,5 (com inversor de frequência)- fred.dir. : fator de serviço (conforme catálogo do redutor SEW)

24.2.1. fs: fator de serviço normal

- II choques moderados ou fator de aceleração das massas 3,0- Classe de partida = 150 man/hora- Regime de trabalho = 8 horas/diafs = 1,25

24.2.2. fs1: fator de serviço em função da temperatura

- II choques moderados ou fator de aceleração das massas 3,0- Temperatura ambiente = 40 °Cfs1 = 1,4

57


24.2.3. fs2: fator de serviço em função da duração do serviço

- Intermitência (% ED) = 40 %fs2 = 0,9

24.3. Cálculo do torque requerido na saída do redutor do mecanismo de direção:

- Pred.dir. : potência necessária na entrada no redutor da direção = 1,17 CV- Ncr: rotação da roda do carro = 10,11 rpm- red.dir. : rendimento do redutor da direção = 0,9854 = 0,9413

25. Seleção do redutor da direção do carro

58


CONFORME CATÁLOGO SEW:

- DIMENSÕES:

59


- Fabricante: SEW DO BRASIL - MOTOREDUTORES- Modelo: FA 67- Torque: 820 N.m- Redução: 1 / 170,85- Eixo saída: OCO

26. Desenho de conjunto preliminar do carro (LAY-OUT)

60


61


62


27. Cálculo / Seleção dos pára-choques do carro.

27.1. Cálculo dos pára-choques do carro:

- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso do próprio carro = 11060 kgf- Vdir.: velocidade de direção = 10 m/min- Npc: número de pára-choques por lado do carro = 2,0

27.2. Seleção dos pára-choques do carro:

CONFORME CATÁLOGO WAMPFLER:

- Fabricante: WAMPFLER - pára-choques- Modelo: Neoprene – 017110-050x040- Diâmetro nominal: 50 mm- Energia adm. : 90 N.m

63


28. Cálculo da estrutura do carro.

28.1. Dados Gerais:

Norma: Nbr-8400/84

Grupo de estrutura: Grupo 03

- Velocidade de Elevação Principal: 4,4 m/min- Velocidade do carro/ponte: Vc = 10 m/min Vp = 20 m/min- Tempo de aceleração do carro: tac = 2,59 s ac = 0,064 m/s2

- Tempo de aceleração da ponte: tap = 3,69 s ap = 0,090 m/s2

- Capacidade da elevação principal: Q = 50000 kgf- Peso do moitão: Qo = 1060 kgf- Elevação principal: S = 2- Coeficiente de impacto: ψ = 0,15- Coeficiente de Majoração: Mx = 1

- Relação número de rodas acionadas / total de rodas: - Para o carro: Nac: 0,5

- Para a ponte: Nap: 0,5

28.2. Vigas Cabeceiras:

28.2.1. Carregamentos e esforços:

Dados: Material ASTM-A36X1 = 200mm X2 = 1115mmC = 175mm C2 = 415mmDr = 2230mm Dt = 600mmσy = 2530 kgf/cm2

Carregamentos:Peso do tambor: Gt1 = 2650 kgf

64


Peso do redutor: Gr1 = 1710 kgfNúmero de cabos: nc = 8

28.2.2. Características geométricas da viga cabeceira:

- Dados:b = 350mm hc = 320mmtalma = 13mm d = 300mmtaba = 13mm

A1 = b x taba

A1= 35 x 1,3 = 45,5 cm2

A2 = hc x talma

A2= 32 x 1,3 = 41,60 cm2

At = 2 x (A1 + A2 ) At = 2 x (45,5 + 41,6) = 174,20 cm2

qcab = At x 7850 kgf/m3 qcab =(174,2 x 10-4) x 7850 = 136,75kgf/m

- Peso da vida cabeceira:Gcab = qcab x Dr x 1,1 Gcab = 136,75 x 2,23 x 1,1 = 335,45kgGv1 = qviga x v x 1,1 Gv1= 213,52 x 4,456 x 1,1 = 1046,59 kgf

28.2.3. Propriedades mecânicas da viga cabeceira:

65


28.2.4. Cálculo dos esforços da viga cabeceira:

66


Tensões admissíveis: Material ASTM-A36

28.2.5. Verificação ao limite elástico e flambagem:

67


: Momento estático da aba

1max = 719,33 kgf/cm2 < ta = 1686,67 kgf/cm2

2max = |-717,29| kgf/cm2 < caba = |-1443| kgf/cm2

3max = 158,06 kgf/cm2 < a = 973,80 kgf/cm2

3comb = 767,76 kgf/cm2 < ta = 1686,67 kgf/cm2

4comb = 804,91 kgf/cm2 < calma = 1686,67 kgf/cm2

68


28.2.6. Verificação à fadiga:

Dados:R1 = 0mmR2 = 0mm

Tensão mínima: Devido ao peso próprio somente

Tensão na aba inferior da viga:

69


σFMax = 524 kgf/cm² < σaf = 1686,67 kgf/cm²

28.2.7. Verificação das soldas:

Cordão de solda aba / alma:

Cortante máxima:

τsmáx = 58,04 kgf/cm² < τas = 1192,66 kgf/cm²

28.3. Viga principal do carro:

28.3.1. Carregamentos e esforços:

Dados do Material: ASTM –A36V = 4456 mm B = 265 mmZ1 = 715 mm c2 = 415 mmTensão de escoamento= 2530kgf/cm2

Carregamentos:P2 = 14679,75 kgfP3 = 14679,75 kgfPeso do motor = 379 kg

28.3.2. Características geométricas da viga principal:

Dados:b = 350 mm hc = 500 mmtalma = 16 mm d = 280 mm

70


taba = 16 mm c2 = 415 mmc = 175 mmVcar = v = 4456mm

A1 = b x taba

A1 = 35 x 1,6 = 56 cm2

A2 = hc x talma

A2 = 50 x 1,6 = 80 cm2

At = 2(A1 + A2)At = 2 x (56 + 80) = 272 cm2

qviga = At x 7850 qviga = (272 x 10-4) x 7850 = 213,52 kgf/m

Peso da viga principal:Gv1 = qviga x v x 1,1 Gv1 = 213,52 x 4,456 x 1,1 = 1046,59 kgf

28.3.3. Propriedades mecánicas da viga principal:

71


28.3.4. Cálculo dos esforços na viga:

28.3.5. Verificação ao limite elástico e flambagem:

72


: Momento estático da aba centro

: Momento estático da aba extremidade

σ1 máx. = 1153,71 kgf/cm2 < σta = 1686,67 kgf/cm2

σ2 máx. = |-1149,20| kgf/cm2 < σcaba = |-1464| kgf/cm2

73


3 max = 285,55 kgf/cm2 < a = 973,80 kgf/cm2

σ3 comb = 1251,11 kgf/cm2 < σcalma = 1686,67 kgf/cm2

4comb = 1284,40 kgf/cm2 < calma = 1686,67 kgf/cm2

28.3.6. Verificação à fadiga:

Tensão mínima: Devido ao peso próprio somente

Tensão na aba superior da viga

74


28.3.7. Verificação das soldas:

Cordão de solda aba / alma: no trecho de altura hc = 500mm

extremidade da viga principal – trecho de altura variável hcab = 320mm

Cortante / Momento torsor máxima:

Qymáx = 22080,44 kgf Mt = 609209,63 kgf.cm

75


29. Cálculo final do peso próprio total do carro (estrutura / mecânica / elétrica).

29.1. Peso total do mecanismo de direção:

- Motofreio de direção do carro = 2 x 16 = 32 kg- Redutor de direção do carro = 2 x 47 = 94 kg- Rodas livres / motoras = 4 x 60,91 = 243,64 kg

P4mec.dir. = 370 kg = 0,37 ton

29.2. Peso da estrutura real do carro:

29.3. Peso total do carro:

Ptcarro = P1mec.elev. + P2estrut.real + P4mec.dir.

Ptcarro = 6,58 + 1,717 + 0,37Ptcarro = 8,667ton

30. Determinação do centro de gravidade do carro (CG).

76


77


31. Desenho definitivo de conjunto do carro em três vistas.

- Desenhos em 2D em anexo.

PROJETO PONTE ROLANTE - PARTE II

32. Cálculos das vigas principais e cabeceiras da ponte rolante / tensões e flecha.

Norma: Nbr-8400/84

Dados do Material: ASTM –A36Tensão de escoamento= 2530kgf/cm2

32.1. Pré-seleção do perfil da viga principal da ponte rolante:

32.1.1. Flecha admissível (fadm):

- L: vão da ponte rolante = 17,5m = 1750cm

78


Obs: Calculado no item 32.3.8.3

- R1: reação máxima na roda do carro = 15806,5kgf- d: distância entre rodas do carro = 223cm-E: módulo de elasticidade = 2,1 x 10^6kgf /cm²

32.1.2. Momento de inércia da viga principal (Jxx):

Utilizaremos Jx para pré selecionar a viga caixão na tabela:

Jxx = 1,5 x 750451,21 = 1125676,81 cm4

32.2. Características geométricas da viga principal da ponte rolante:

79


Dados:- Viga principal tipo VCN 125- b1 = 550mm - b2 = 550mm- taba.1 = 19mm - taba.2 = 16mm- talma.1 = 8mm - talma.2 = 8mm- h1 = 1300mm- d1 = 480mm- Jxx = 1125476cm4

- Jyy = 172372cm4

- Wxx = 17544cm3

- Wyy = 6268cm3

- carga distribuída = 314 kgf/cm

32.3. Etapa de cálculo e verificação:

32.3.1. Proporções das vigas principais da ponte rolante:

Para o caso de adoção de uma viga que não conste na tabela, recomenda-se:

32.3.2. Cargas na viga principal:

32.3.2.1. Cargas distribuídas – SG1:

80


- Passadiço da ponte = 100 kgf/m- Parte elétrica da ponte = 200 kgf/m- Trilho do carro + fixações = 40,8 kgf/mNota: Para fixação adotar 10% do peso do trilho.

32.3.2.2. Cargas concentradas – SG2:

- P1: peso total do carro = 8667kgf- P2: peso MEC. Translação da ponte = 0kgf- P3: peso cabina na extremidade = 600kgf

32.3.3. Carga de serviço:

- Q: carga útil = 50000kgf- Pm: peso do moitão = 1060kgf

32.3.3.1. Cargas dinâmicas:

32.3.3.2. Cargas provenientes da frenagem da ponte:

- ap: aceleração da ponte = 0,09m/s²- Vtrans.: vel. Trans. Da ponte = 0,0733m/s- ta.p:

81


32.3.3.3. Cargas devido ao vento:

Nota: Não se aplica, eupamento trabalhando em ambiente coberto sem vento.

32.3.3.4. Cargas devido ao choque contra batente:

→ Energia cinética devido ao choque:

- Qo: peso do acessório = 1060kgf- Qc: peso próprio do carro = 8667kgf- Qp: peso próprio da ponte = 1318kgf

→ Energia devido a deflexão da mola dos pára-choques:

- α: desaceleração da ponte

- : deflexão do pára-choque ponte = 0,2m

82


32.3.4. Esforços solicitantes no centro da viga principal:

Nota: Considerando agindo na seção central apenas os momentos fletores desprezando-se os esforços cortante / torção / força normal:

32.3.4.1. Momento devido aos pesos próprios:

→ Cargas distribuídas – SG1:

- q: carga distribuída – SG1 = 654,8kgf/m- L: vão da ponte rolante = 17,5m

→ Cargas concentradas – SG2:

- GG: dist. da carga resultante e roda mais próxima:

- YY: dist. da carga de serviço a roda mais próxima = d/2 = 111,5cm- P1: peso total do carro = 8667kgf-SL: carga de serviço = 51060kgf- d: dist. entre rodas do carro = 223cm- L: vão da ponte rolante = 1750cm

- X: dist. do apoio da roda da ponte à roda do carro:

→ Momento devido ao peso próprio do carro:

→ Momento devido ao mecanismo de translação da ponte:

→ Momento devido a cabina equipada na extremidade:

83


-P3: peso da cabina na extremidade = 600kgf- c: dist. da cabina ao apoio a roda da ponte = 100cm

→ Momento total devido ao SG2:

→ Momento total devido aos pesos próprios:

32.3.4.2. Momento devido a carga de serviço – SL:

- SL: carga de serviço = 51060 kgf- L: vão da ponte rolante = 1750cm-X: dist. de apoio da roda da ponte à roda do carro = 763,5cm- YY: dist. da carga de serviço a roda mais próxima = 111,5cm

32.3.4.3. Momentos provenientes da aceleração ou frenagem da ponte:

32.3.4.4. Momentos provenientes do vento limite de serviço – SW:

MW = 0 kgf x cm

32.3.4.5. Momento proveniente do vento máximo – SW máximo:

84


MWmáx. = 0 kgf x cm

32.3.5. Coeficiente de majoração - Mx:

32.3.6. Esforços combinados para os casos de solicitação:

→ CASO I:- Mx: coeficiente de majoração = 1

- : coeficiente de impacto = 1,15- ML: momento devido a carga de serviço – SL = 9746078 kgf xcm- MG: momento total devido aos pesos próprios = 4194793 kgf xcm- MH: momento provenientes da aceleração da ponte = 128251 kgf xcm

→ CASO II:Obs: Não se aplica, pois a ponte trabalha em lugar fechado e sem vento.

32.3.7. Tensões na seção central para os três casos de solicitação:

32.3.7.1. Cálculo das tensões:

→ CASO I:

- Mx: coeficiente de majoração = 1

- : coeficiente de impacto = 1,15- ML: momento devido a carga de serviço – SL = 9746078 kgf xcm- MG: momento total devido aos pesos próprios = 4194793 kgf xcm- MH: momento provenientes da aceleração da ponte = 128251 kgf xcm- Wxx: módulo de resistência referente ao eixo xx = 17544cm3

- Wyy: módulo de resistência referente ao eixo yy = 6268cm3

85



→ CASO III:

- : ensaio dinâmico = 1,2

- : ensaio estático = 1,4

86


32.3.7.2. Cálculo das tensões admissíveis:

Tensão de escoamento – Material ASTM A-36

→ CASO I:


→ CASO III:

32.3.8. Flecha nas vigas principais:

32.3.8.1. Cálculo da flecha devido a cargas distribuídas:

- q: cargas distribuídas = 6,548 kgf/cm- L: vão da ponte rolante = 1750cm- E: módulo de elasticidade do aço = 2,1 x 106 kgf/cm²- Jxx: momento de inércia da viga = 1125476cm4

87


32.3.8.2. Cálculo da flecha devido a cargas concentradas:

- R1: reação máxima na roda do carro = 15806,5 kgf- d: distância entre rodas do carro = 223cm

32.3.8.3. Cálculo da flecha máxima / adm da viga principal:

- L: vão da ponte rolante = 1750 cm- C: para pontes rolantes industriais = 800

32.3.9. Esforços solicitantes nas extremidades da viga principal:

32.3.9.1. Cálculo da força cortante máxima - VA:

- Mx: coeficiente de majoração = 1

- : coeficiente de impacto = 1,15

88


- q: cargas distribuídas = 6,548 kgf/cm- L: vão da ponte rolante = 1750cm- SL: carga de serviço = 51060 kgf- P1: peso próprio do carro = 8667 kgf- P3: peso cabina na extremidade = 600kgf-c: dist. da cabina ao apoio da roda da ponte = 100cm- e: dist. da carga + carro ao apoio a roda da ponte = 150cm

32.3.9.2. Cálculo dos esforços de torção na seção m-n da viga principal:

→ Momento devido as reações na roda do carro – MT1:

89


- Mx: coeficiente de majoração = 1- R1: reação máxima na roda do carro = 15806,5 kgf- Xt: dist. do centro da viga ao centro do trilho = 24,4cm

→ Momento devido as cargas verticais excêntricas – MT2:

- Mx: coeficiente de majoração = 1- Xi: dist, dos painéis ao centro da viga principal = 74,8cm

- Xp: dist. dos painéis a alma da viga principal = 50cm- Pi: peso do painel = 150kgf- ni: número de painéis = 5- Hp: altura dos painéis elétricos = 200cm- Lp: largura dos painéis elétricos = 80cm- Pp: profundidade dos painéis elétricos = 50cm

→ Momento devido as cargas laterais agindo no topo do trilho – MT3:

90


- Mx: coeficiente de majoração = 1- L: vão da ponte rolante = 1750cm- R1: reação máxima na roda do carro = 15806,5 kgf- e: dist. da carga + carro ao apoio a roda da ponte = 150cm- ht: altura do trilho = 12,22cm (conf. Item 22.5)- Hvt: dist. do centro do carro ao topo do trilho = 79,12cm

- ap/g: cargas provenientes da frenagem da ponte = 0,0092

→ Momento de torção total na seção da extremidade da viga principal – MTt:

32.3.10. Características da seção na extremidade da viga principal:

91


Dados:-VCN – 125- taba.1 = 1,9cm- taba.2 = 1,6cm- talma.1 = 0,8cm- talma.2 = 0,8cm- b1 = 55cm- b2 = 55cm- h1 = 130cm → h1* = 44,5cm- d1 = 48cm

32.3.10.1. Módulo de resistência a torção na extremidade da viga principal – Wte:

32.3.10.2. Área de cisalhamento na extremidade da viga principal – Se:

32.3.11. Tensões na seção na extremidade da viga principal:


→ Tensão devido ao momento torçor – MTt:92


→ Tensão devido a força cortante – Se:

→ Tensão atuante máxima:

32.3.11.2. Cálculo da tensão admissível:

Tensão de escoamento – Material ASTM A-36

→ CASO I:

32.3.12. Verificação da alma da viga principal:

32.3.12.1. Tensão de compressão:

Para verificar a compressão local nas almas, a carga nas rodas R1, considera-se uma distribuição uniforme ao longo do trecho de comprimento bo.

93


→ CASO I:- Mx: coeficiente de majoração = 1

- : coeficiente de impacto = 1,15- R1: reação máxima na roda do carro = 15806,5 kgf- ht: altura do trilho = 12,22cm (conf. Item 22.5)- bt: comprimento de contato do par roda / trilho = 5cm

-

32.3.12.2. Espaçamento entre os diafragmas da viga principal:

O espaçamento entre os diafragmas deve ser calculado baseado a flambagem das almas da viga principal, devido a força cortante VA.

94


→ Tensão de cisalhamento na alma da viga, devido a força cortante VA:

- VA: força cortante máxima na extremidade = 37100 kgf- h1: altura da alma da viga principal = 130cm- talma.1 : espessura da alma da viga principal = 0,8cm

→ Dist. entre os diafragmas na viga principal – Ddf:

Nota: A distância entre diafragmas (Ddf) deve ser no máxima igual a altura da alma (h1) da viga principal.

Portanto a distância entre diafragmas (Ddf) adotada é igual a 130cm.

32.3.13. Flambagem da aba superior da viga principal:

95


Verificar a relação abaixo:

32.3.14. Flambagem das almas da viga principal:

- m: largura do diafragma longitudinal = 9cm- n: espessura do diafragma longitudinal = 2cm

96


32.3.14.1. Inércia do diafragma longitudinal:

Para um reforço:

Para dois reforços:

32.3.14.2. Verificação da necessidade do diafragma longitudinal:

- Cdf: sem reforço longitudinal = 81- Cdf: para um reforço longitudinal = 162- Cdf: para dois reforços longitudinais = 243- K: fator de inversão da tensão: = 1- : caso I = 898,4 kgf/cm²

97


- Mdf: sem reforço longitudinal = 188- Mdf: para um reforço longitudinal = 376- Mdf: para dois reforços longitudinais = 564- h1: altura da alma da viga principal = 130cm- talma.1 : espessura da alma da viga principal = 0,8cm

Portanto não precisa de reforço.

32.4. Cálculo da viga cabeceira:

32.4.1. Cargas na viga cabeceira da ponte rolante:

32.4.1.1. Esforços solicitantes nas extremidades da viga principal com o carro na máxima aproximação do gancho:

- Mx: coeficiente de majoração = 1- ψ: coeficiente de impacto = 1,15

98


- q: carga distribuída – SG1 = 6,548 kgf/cm- qaux.: carga dist. na viga cabeceira = 3,548 kgf/cm- L: vão da ponte rolante = 1750cm- Lc: vão do carro da ponte rolante = 445,6cm- SL: carga de serviço = 51060 kgf- P1: peso próprio do carro = 8667 kgf- P3: peso cabina na extremidade = 600kgf-c: dist. da cabina ao apoio da roda da ponte = 100cm- e: dist. da carga + carro ao apoio a roda da ponte = 150cm

→ Coeficiente de majoração (Mx):

32.4.1.2. Reações nas rodas da viga cabeceira com o carro na máxima aproximação do gancho:

99


- qcab.: carga dist. na viga cabeceira = 0,4 x qaux. = 1,419 kgf/cm- LF: folga entre a alma da viga e o centro da roda = 30cm- talma.1: espessura da alma oposto ao trilho – VP = 0,8cm- talma.2: espessura da alma debaixo do trilho – VP = 0,8cm- d1: distância entre as almas – VP = 48cm

32.4.1.3. Coeficiente para determinação da reação transversal na roda da ponte (KFa):

100


Interpolando: KFa = 0,072

32.4.2. Esforços solicitantes na viga cabeceira:

32.4.2.1. Momento devido as cargas verticais:

- qcab.: carga dist. na viga cabeceira = 0,4 x qaux. = 1,419 kgf/cm- R1: reação máxima na roda da ponte, lado da cabina = 37110 kgf- R3: reação máxima na roda da ponte, lado oposto da cabina = 34759 kgf- Lm: distância da roda da ponte ao trilho do carro = 79,6cm

32.4.2.2. Momento devido as cargas horizontais:

101


32.4.2.3. Esforços combinados para o caso I da solicitação:

→ Caso I: operação normal:

32.4.3. Características geométricas na viga cabeceira da ponte rolante:

Dados:-VCN – 20- taba.1 = 1,25cm- taba.2 = 1,25cm- talma.1 = 0,63cm

102


- talma.2 = 0,63cm- b1 = 35cm- b2 = 35cm- h1 = 55cm - d1 = 30cm- Jxx = 86695 cm4

- Jyy = 25189 cm4

- Wxx = 3015cm³- Wyy = 1439 cm³- P/m = 100 kgf/m

32.4.4. Tensões na seção crítica na viga cabeceira (pontos A e C):


→ Caso I - operação normal: ponto A

→ Caso I - operação normal: ponto C

Nota: Para a viga cabeceira só será verificado o caso I de solicitação.


Tensão de escoamento – Material ASTM A-36: = 2530 kgf/cm²

103


32.4.5. Tensões na seção da extremidade da viga cabeceira:

32.4.5.1. Características da seção na extremidade da viga cabeceira:

Onde:

104


Dados: VCN 20 - taba.1 = 1,25cm - talma.1 = 0,63cm - b1 = 35cm


→ Tensão devido à força cortante – R1:

- R1: reação máxima na roda da ponte, lado da cabina = 37110 kgf- talma*: espessura da alma na extremidade viga cab. = 3,15cm- h1*: altura da alma na extremidade viga cab. = 18,33cm

→ Tensão devido à força cortante – R3:

- R3: reação máxima na roda da ponte, lado oposto da cabina = 34759 kgf


Tensão de escoamento – Material ASTM A-36: = 2530 kgf/cm²

→ Caso I – operação normal:

105


32.4.6. Verificação da flecha na viga cabeceira:

32.4.6.1. Cálculo da flecha devido a cargas distribuídas:

- qcab.: carga dist. na viga cabeceira = 0,4 x qaux. = 1,419 kgf/cm- Lw: distâncias entre rodas da ponte = 604,8cm- E: módulo de elasticidade do aço = 2,1 x 106 kgf/cm²- Jxx: momento de inércia da viga = 86695 cm4

106


32.4.6.2. Cálculo da flecha devido a cargas concentradas:

- Vméd: reação média na roda do carro: (VA+VC)/2 = 71010 kgf- VA: força cortante máx. na cab., lado da cabina = 37100kgf- VC: força cortante máx. na cab., lado oposto da cabina = 33910kgf- Lm: distância da roda da ponte ao trilho do carro = 79,6cm- Lw: distâncias entre rodas da ponte = 604,8cm- E: módulo de elasticidade do aço = 2,1 x 106 kgf/cm²- Jxx: momento de inércia da viga = 86695 cm4

32.4.6.3. Cálculo da flecha máxima / adm. da viga cabeceira:

- Lw: distâncias entre rodas da ponte = 604,8cm- C: para pontes industriais = 800

33. Seleção da secção das vigas principais e cabeceiras da ponte rolante.

33.1. Seleção das vigas principais:

107


Características geométricas das vigas caixão:

SECÇÃO TRANSVERSAL TÍPICA

Número da viga tabelada adotada: VCN 125Jxx = 1125476 cm4

Obs: Como o coeficiente de segurança para o cálculo do momento de inérica da viga

108


principal é de 1,5 (150%) não vimos problema em adotar um Jxx = 11254764 (200cm4 menor em relação ao Jxx calculado).

Jxx = 1,5 x Jx1125476 = CS x 750451,21CS = 1,4997

Com o Jxx adotado o CS (coeficiente de segurança) é igual a 1,4997, não interferindo os futuros cálculos.

33.2. Seleção das vigas cabeceiras:

Características geométricas das vigas caixão:

109


SECÇÃO TRANSVERSAL TÍPICA

Número da viga tabelada adotada: VCN 20Jxx = 86695 cm4

Obs: Selecionamos a viga cabeceira VCN 20, pois foi a primeira viga tabelada a suportar todos os esforços solicitados.

34. Estimativa do peso da ponte rolante (estrutura / mecânica / elétrica).

110


34.1. Peso total estimado da ponte (Qp):

- Viga mais carregada: 17,5m x 654,8kgf/m = 11459,4kg- Viga menos carregada: 17,5m x 354,8kgf/m = 6209,4kg- Cabina de comando = 600kg- Viga cabeceira (2x): 604,8cm x 1,42kgf/cm = 1717,6kg- Sist. de transl. (2x) + Cj rodas (4x) = 370kg (adotado igual ao do carro – item 29.1)- Parte elétrica ponte = 1500kg

Qp = 21856,4 kg = 21,86 ton.

35. Cálculo da potência do motofreio da translação da ponte rolante.

35.1. Cálculo da potência de regime do motor do mecanismo de translação:

- Vtrans. : velocidade de translação do carro = 20 m/min- Q: carga útil = 50 ton- Qo: peso do acessório = 1,06 ton- Qc: peso próprio do carro = 11,06 ton- Qp: peso próprio da ponte = 21,86 ton.- Wt: resistência ao deslocamento das rodas = 7,0 kgf/ton- red.trans. : rendimento do redutor da translação = 0,9853 = 0,9557

35.2. Cálculo da potência de aceleração do motor do mecanismo de direção

- g: aceleração da gravidade = 9,8 m/s²- : fator de inércia = 1,1- Vtrans.: velocidade de translação do carro = 20 m/min- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- Qp: peso próprio da ponte = 21860 kgf

- tacel.p : tempo de aceleração da ponte

111


- red.trans. : rendimento do redutor = 0,9853 = 0,9557

35.3. Cálculo da potência do motor do mecanismo de translação.

- Pmrt: potência de regime = 2,66 CV- Pmat : potência de aceleração = 3,84 CV- f1: fator de temperatura – f1 = 1,0- f2: fator de altitude – f2 = 1,0- f3: fator do sistema de controle – f3 = 1,23 (inversor de frequência)- Rt: fator de partida para motor de gaiola – Rt = 1,5 (com inversor de frequência)- Nmt : quantidade de motores na translação – Nmt = 2,0

112


36. Seleção do motofreio da translação da ponte rolante.


- Norma: EB620- Carcaça: 90L- Potência: 03 CV / 2,2 kW- Rotação: 1710 rpm- Nº de pólos: 04 pólos - Tensão alim: 380V / 3f / 60 Hz- Nº man/hora: 150 man/hora- %ED: 40%

113


36.1. Características Mecânicas:

37. Cálculo do torque do freio da translação da ponte rolante (parada).

- Pmrt : potência de regime = 2,73 CV- Pmat: potência de aceleração = 3,84 CV- Nmt: quantidade de motores na translação – Nmt = 2,0- Nm_transl. : rotação do motor da translação = 1710 rpm- K1 freio_t. : fator de serviço = 1,25

114


38. Seleção do freio da translação da ponte rolante (parada).


- Fabricante: WEG- Carcaça: 90S/L- Potência: 3,0 CV / 2,2 kW- Torque adm. : 8,0 N.m

115


39. Cálculo da reação máxima, reação mínima e reação média por roda ponte, verificação do diâmetro da roda / trilho e patinação das rodas motoras.

39.1. Cálculo da reação máxima na roda da ponte:

- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- Qp: peso próprio da ponte = 21860 kgf- L: vão da ponte rolante = 17,5m- e: dist. da carga + carro ao apoio a roda da ponte = 1,5m- Nrp : número de rodas da ponte = 4

39.2. Cálculo da reação mínima na roda da ponte:

39.3. Cálculo da reação média na roda da ponte:

116


39.4. Pressão limite em função do limite de ruptura do material da roda:

39.5. Largura útil do botelho do trilho (bt):

- Trilho: TR 37

117


Conforme tabela:a = 63 mm ; r = 7,9 mm

39.5.1. Características dos materiais empregados nos trilhos:

- - ----- Para trilhos com superfície curva:

- Adotar folga na roda da ponte

fc = 10mm

39.6. Coeficientes C1 e C2:


- Vtrans. : velocidade de translação = 20 m/min- Ørodas : diâmetro das rodas de translação da ponte = 250mm (valor inicial adotado )

118



- Grupo de mecanismo de translação: 1Am

39.7. Verificação do par roda / trilho da ponte:

39.7.1.1. Caso I e II de solicitação:

39.7.2. Caso III de solicitação:

119


39.8. Selecionar novamente o diâmetro das rodas (Ørodas):

Obs: Selecionando os diâmetros das rodas (Ørodas) de 315mm, 400mm e 500mm não foram atendidas as verificações acima. Portanto foi selecionado o diâmetro de 630mm.

- Ørodas : diâmetro das rodas de translação da ponte = 630mm- C1 = 1,13- C2 = 1,12

39.8.1. Verificação do par roda / trilho do carro:

120


39.9. Diâmetro das rodas normalizadas conforme DIN 15046:

39.9.1. Resistência ao deslocamento das rodas com bordas (Wt):

39.10. Verificação da patinação das rodas motoras do carro:

39.10.1. Sem carga:

- Nmt: quantidade de motores na translação = 2- Rmin_rp. : Reação mínima na roda da ponte = 6427,37 kgf- atrito: coeficiente de atrito roda / trilho = 0,2- Q: carga útil = 50000 kgf- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso próprio do carro = 11060 kgf- Qp: peso próprio da ponte = 21860 kgf- Wt: resistência ao deslocamento das rodas = 7,0 kg/ton- g: aceleração da gravidade = 9,8 m/s²- tacel.p : tempo de aceleração da ponte = 3,69 seg.- Vtrans. : velocidade de translação da ponte = 20 m/min- Rt: fator de partida para motor de gaiola – Rt = 1,5 (com inversor de frequência)

OK

121


40. Cálculo / Seleção dos rolamentos das rodas da ponte rolante.

40.1. Cálculo do eixo da roda da ponte:

40.1.1. Esquema do eixo da roda da ponte rolante:

Dados:

Material – SAE 1045Tensão de ruptura - σrup = 5870 kgf/cm2 = 60daN/mm²Grupo de mecanismo de translação – 1AmCaso de solicitação – 1 a 3Reação máx. na roda da ponte: 33314,27 kgfd1 = 100mm d = 120mm

122


r1 = 10mm x1 = 61mmC = 294mm

40.1.2. Tensão adm. ruptura:

- Coeficiente de possibilidade: q = 1

- Fator de serviço: Fsr = 2,8

40.1.3. Tensão adm. fadiga:

- d1 = 100mm- Coeficiente de dimensão: Kd = 1,65

- Coeficiente de forma: Ks = 1,3

123


D / d = 120 / 100 = 1,2f = 0,07

r = r1 = 10mm

- Coeficiente de rugosidade: Ku = 1,15- Coeficiente de corrosão: Kc = 1,0

124


40.1.4. Verificação do eixo da roda da ponte rolante:

Dados:d1 = 10cm d2 = 12cmx1 = 6,1cm C = 29,4cmRmáx.rp =33314,27 kgfKδ = 1

- Momento Fletor S1:

- Módulo de Resistência d1:

- Área d1:

- Tensão flexão S1:

- Tensão flexão a fadiga S1:

- Tensão de Cisalhamento S1:

125


- Tensão Combinada S1:

- Verificação a ruptura:

OK

- Verificação a fadiga:

OK

40.1.5. Rotação da roda da ponte rolante:

- Vtrans. : velocidade de translação = 20 m/min- Ørodas : diâmetro das rodas de translação da ponte = 0,630m

40.2. Cálculo do rolamento da roda da ponte:


126



- Selecionado o rolamento autocompensador de rolos SKF 23120 CC/W33

127


40.3. Verificação da capacidade dinâmica do rolamento:

- Grupo de mecanismo de translação: 1Am- L10h_adm. = 3200 h (função do grupo de mecanismo da translação)- Nrp : rotação da roda da ponte = 10,11 rpm - Crol : Conforme catalogo SKF: 322000N = 32857,14 kgf- Pk = 10/3 para rolamentos autocompensadores de rolos- Com: Y1 conforme catálogo da SKF: 2,3- Peq. : força equivalente = 16200,58 kgf

L10h > L10h_adm.

17377,92 hr > 3200 hr

128


40.3.1. Cálculo da força equivalente (Peq.):

- Rmax.rp : reação máxima na roda da ponte = 33314,27 kgf- Fa: força axial = 592,74 kgf

40.3.2. Coeficiente para determinação da reação transversal na roda da ponte (KFa):

- Vpon. : vão da ponte rolante = 17,5m- Lpon. : distância entre rodas da ponte = 4,456m

Vcar. / Lcar. = 17,5 / 4,456 = 3,927

KFa = 0,0982

40.3.3. Média cúbica convencional (Mcub):

129


40.4. Verificação da capacidade estática do rolamento:

- Com Y0: conforme catálogo SKF: 2,2- Corol.adm.: conforme catálogo SKF: 490000 N = 50000 kgf- Poeq. : força estática equivalente

Poeq. < Corol.adm.

15981,51 kgf < 50000 kgf

41. Cálculo da potência do redutor da translação da ponte rolante.

41.1. Cálculo da redução necessária no redutor do mecanismo de translação:

- Nrp : rotação da roda da ponte = 10,11 rpm- Nm.trans. : rotação do motor da translação = 1710 rpm

41.2. Cálculo da potência necessária na entrada no redutor do mec. de translação:

- Pmrt : potência de regime do motor da translação = 2,66 CV- Pmat : potência de aceleração do motor da translação = 3,84CV- Nmt : quantidade de motores na translação = 2,0

130


- Rt: fator de partida para motor de gaiola = 1,5 (com inversor de frequência)- fred.trans. : fator de serviço (conforme catálogo do redutor SEW)

41.2.1. fs: fator de serviço normal

- II choques moderados ou fator de aceleração das massas 3,0- Classe de partida = 150 man/hora- Regime de trabalho = 8 horas/diafs = 1,25

41.2.2. fs1: fator de serviço em função da temperatura

- II choques moderados ou fator de aceleração das massas 3,0- Temperatura ambiente = 40 °Cfs1 = 1,4

131


41.2.3. fs2: fator de serviço em função da duração do serviço

- Intermitência (% ED) = 40 %fs2 = 0,9

41.3. Cálculo do torque requerido na saída do redutor do mecanismo de translação:

- Pred.trans. : potência necessária na entrada no redutor da translação = 3,51 CV- Nrp: rotação da roda da ponte = 10,11 rpm- red.transla. : rendimento do redutor da translação = 0,985³ = 0,9557

42. Seleção do redutor da translação da ponte rolante.

CONFORME CATÁLOGO SEW:

- DIMENSÕES:132


133


- Fabricante: SEW DO BRASIL - MOTOREDUTORES- Modelo: FA 87- Torque: 3000 N.m- Redução: 1 / 179,97- Eixo saída: OCO

43. Cálculo / Seleção dos pára-choques da ponte rolante.

134


43.1. Cálculo da energia cinética para 100% Vtrans.:

- Vpon. : vão da ponte rolante = 17,5m- e: dist. da carga + carro a roda da ponte = 1,5m- Qo: peso do acessório = 1060 kgf- Qc: peso do próprio carro = 11060 kgf- Qp: peso próprio da ponte = 21860 kgf- Vtrans.: velocidade de translação = 20 m/min- Npp: número de pára-choques por lado da ponte = 2,0

43.2. Seleção dos pára-choques do carro:

CONFORME CATÁLOGO WAMPFLER:

- Fabricante: WAMPFLER - pára-choques- Modelo: Neoprene – 017110-125- Diâmetro nominal: 125 mm- Energia adm. : 1600 N.m

135


44. Cálculo / Seleção do sistema festoon da ponte rolante.

- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- Grupo de mecanismo de direção: 2m- Vpon. : vão da ponte rolante = 17,5m- Ac: aproximação máxima do carro = 1,5m- D: distância entre rodas do carro = 2,23m- h: altura do loop do festoon = 1,85m- e: folga do festoon = 200mm

Lista de cabos do festoon:

- Pm: peso total por metro do cabo = 6,16 kg/m- Lc.min. : largura mínima da bandeja do carro = 176,4mm

44.1. Esquema do festoon:

136


44.2. Esquema de distribuição dos cabos:

44.3. Perfil do caminho de rolamento do festoon:

44.4. Carros do sistema festoon: Conforme catálogo WAMPFLER

44.4.1. Determinação do programa para o carro do festoon:

- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- Grupo de mecanismo de direção: 2m- h: altura do loop do festoon = 1,85m- Pm: peso total por metro do cabo = 6,16 kg/m- Carga máxima por carga do festoon = 2 x h x Pm = 22,8 kg

137


Programa do carro: 320

44.4.2. Determinação do modelo do carro do festoon:

- øc.max. : diâmetro máximo do cabo do festoon = 30,5mm- øb.min : diâm. Mínimo da bandeja do carro = 10 x øc.max. = 305mm- Lc.min. : largura mínima da bandeja do carro = 176,4mm

138


44.4.3. Modelo dos carros do festoon:

44.5. Número de cable trolley:

- e: folga do festoon = 200mm- Vpon. : vão da ponte rolante = 17500mm- Ac: aproximação máxima do carro = 1500mm- D: distância entre rodas do carro = 2230mm- h: altura do loop do festoon = 1850mm- dA: diâmetro da bandeja do carro = 320mm- LW: comprimento total do carro = 400mm- Vdir. : velocidade de direção do carro = 10 m/min- fcab.: cable fators: catálogo Wampfler = 1,10

139


Arredondando para cima: Nct = 4

140


45. Cálculo final do peso próprio total da ponte rolante (estrutura / mecânica / elétrica).

- Pcarro: peso total do carro = 8,667 ton (item 29.3)

45.1. Peso total do mecanismo de translação:

- Motofreio de translação da ponte = 2 x 23 = 46 kg- Redutor de translação da ponte = 2 x 115 = 230 kg- Rodas livres / motoras = 4 x 319,09 = 1276,36 kg

P4mec.trans. = 1552,36 kg = 1,552 ton

45.2. Peso da estrutura real da ponte:

- Viga mais carregada: 17,5m x 654,8kgf/m = 11459,4kg- Viga menos carregada: 17,5m x 354,8kgf/m = 6209,4kg- Cabina de comando = 600kg- Viga cabeceira (2x): 604,8cm x 1,42kgf/cm = 1717,6kg- Parte elétrica ponte = 1500kg

P2estrut.real = 21486,4 kg = 21,486 ton.

45.3. Peso total da ponte:

Ptponte = Pcarro. + P2estrut.real + P4mec.dir.

Ptponte = 8,667 + 1,552 + 21,486Ptponte = 31,705ton

141


46. Cálculo do caminho de rolamento da ponte rolante.

46.1. Caminho de rolamento – Viga de concreto:

46.1.1. Junta de dilatação dos trilhos:

142


46.1.2. Batente do caminho de rolamento:

46.2. Tolerância de montagem do caminho de rolamento:

46.2.1. Variação de afastamento entre a LC dos trilhos:

143


46.2.2. Desnível entre os trilhos da direita e da esquerda:

46.2.3. Desnível do mesmo trilho:

46.2.4. Desvio lateral do eixo do trilho:

144


46.2.5. Inclinação do trilho:

46.2.6. Desalinhamento das juntas dos trilhos:

46.2.7. Folga entre pontas das juntas do trilho:

145


46.3. Cálculo do caminho de rolamento da ponte rolante:

46.3.1. Tensão flexão do trilho:

- Wx.trilho : módulo de resistência do trilho = 150cm³- Jx.trilho : momento de inércia do trilho = 952cm4

- btrilho: largura da base do trilho = 12,2 cm- Ec: módulo de elasticidade do concreto = 2,9 x 105 kgf/cm²- E: módulo de elasticidade do aço = 2,1 x 106 kgf/cm²- Rmax.rp: reação máxima na roda da ponte = 33314,27 kgf

46.3.1.1. Tensão admissível do trilho:

- σrup.trilho: Tensão ruptura ABNT 1060 = 7060 kgf/cm²- Grupo de mecanismo da translação = 1Am

146


46.3.2. Pressão sobre concreto:

- Padm: pressão admissível no concreto = 100 kgf/cm²

46.3.3. Distância máxima entre os chumbadores:

147


47. Especificação do esquema de pintura da ponte rolante.

- Tipo de ambiente: ambiente normal interno sujeita a pó e baixa umidade.- Preparação da superfície: todas as peças serão jateadas até o padrão Sa 2 ½ da norma SSPC.SP, com abrasivos específicos para cada peça.- Pintura de fundo: a pintura de fundo será aplicada por pulverização na espessura indicada abaixo:

- Pintura intermediária: a pintura intermediária será aplicada por pulverização, após a devida preparação da pintura de fundo, na espessura indicada abaixo:

- Pintura de acabamento: a pintura intermediária será aplicada por pulverização, após a devida preparação da pintura intermediária ou de fundo, na espessura e na cor indicada abaixo:

148

Características da camada

Nome do produto

Números de mãos

CorEspessura da

película

fundoPrimer

Alquidico01 - 25 micra


Nome do produto

Números de mãos

CorEspessura da

película

Intermediária - - - -


48. Desenho definitivo de conjunto da ponte rolante.

- Desenhos em 2D em anexo.

149


Nome do produto

Números de mãos

CorEspessura da

película

acabamentoEsmalte

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