CP. AUT. PROJ.PROJETOS INDUSTRIAIS

TREINAMENTO E CONSULTORIA TCNICA

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Elaborao: Proj. Carlos PaladiniVolume 5

ndice Vol. 5:

Clculos.....................................................................pg. 1

SIMBOLOGIA........................................................pg. 2

SELEO DE MOTORES.........................................pg. 3Tipos de correntes, Tipos de motores, Tipos de rotaes,Informaes.

ACOPLAMENTO....................................................pg. 6Escolha dos acoplamentos

CORREIAS...........................................................pg. 7Vantagens, desvantagens, classificao

CORREIA TRAPEZOIDAL......................................pg. 8

CORREIAS SINCRONIZADAS................................pg. 9Correias dentadas

ENGRENAGEM CILINDRICA DE DENTES RETOS....pg. 11 Fora no Engrenamento..................................pg. 11

I ENQUADRAMENTO DAS EXPRESSES................pg. 12 Dimensionamento pelo critrio de presso.......pg. 12

V5 - 1

Distncia de partida:

SA = 0,5 . 1000 . tA . v = ... mmSA = 0,5 . 1000 0,12 s . 0,5 m / s = 30,0 mm

Momento de freio:

Mf CH - 2 . MX . 2 = ... NmMf 6,9 Nm - 2 . 2,79 Nm . 0,82 = 3,3 Nm

Escolhendo da tabela 11.1 Nm Mf =4 Nm

Desacelerao:

Distncia de frenagem:

Sf = v . 1000 . (t2 + 0,5 . tf) = ... mmt2 = 0,01 s ( vide 11.1)Sf = 0,5 m / s . 1000 . (0,01 s + 0,5 . 0,06 s ) = 20 mm

B) Escolha do redutor.Velocidade de sada:

fs = 1,65 ( 24 h/ dia, tipo de carga III, vide diagrama 5.3).Momento de sada:

Foras radiais: No incidem pois o redutor de eixo oco, sendo fixado atravs debrao de toro.

s 0,06 )0,8 . Nm 2,79 Nm 4( . 9,55rpm 1680 . kgm 0,8) . 0,00162 000745,0(t

s ... ) . M (M . 9,55n .) . J J(t

2

2

f

2Xf

MXMf

=

+

+=

=

++

=

22

f

2

ff

s / m 8,33 s 06,0

s / m 5,0a

s / m ... tV

a

==

==

rpm 73,5 mm 130 .

1000 . 60 . m/s 0,5

rpm ... D .

1000 . 60 . v

==

==

a

a

n

n

Nm 118 ,651 . rpm 73,5

9550 .kw 55,0M

Nm ... f . n

9550 .PM

a

sa

Na

==

==

V5 - 2

Equipamento escolhido do catlogo SEW:KA66DZ80K4B

PN = 0,55 KWI = 24,25n = 1680 / 69 rpmMf = 4 Nm

SIMBOLOGIA

a Acelerao m/s2aA Acelerao na partida m/s2(aAO : aAC) com carga mnima / mximaaf Desacelerao na frenagem m/s2(afo : afc) com carga mnima / mximaau Desacelerao na comutao m/s2(auo : auc) com carga mnima / mximaCH Conjunto mdio de partida Nm(1 : 2) na velocidade baixa / altaCU Conjunto mdio na comutao Nmc Coeficiente de atrito lateral (flange da roda)D Dimetro da roda / tambor, etc. mmd Dimetro do mancal mmdo Dimetro primitivo do elemento de transmisso mmDT Dimetro da mesa mmFQ Fora radial NF Fora radial N( FO : FC) com carga mnima / mximaf Brao de alavanca da resistncia ao rolamento mmfs Fator serviofz Fator adicional para foras radiaisg Acelerao da gravidade m / s2i Reduo do redutoriv Reduo externaJM Momento de inrcia do motor kgm2JX Momento de inrcia da carga kgm2(JO : JC) com carga mnima / mximaJZ Momento de inrcia adicional (ventilador pesado) kgm2KP Fator de clculo do nmero de partidas / hora(Kpo : KPC) com carga mnima / mximaI Comprimento mLf Vida do freio at a prxima regulagem hMa Momento de sada do redutor NmMf Momento do ferio NmMX Momento de carga (reduzido ao eixo do motor) Nm(MO : MC) com carga mnima / mximam Massa kgna Rotao de sada do motor rpmnM Rotao nominal do motor rpm(1 : 2) na velocidade baixa / altans Rotao sncrona do motor rpm(1 : 2) na velocidade baixa / altaPN Potncia nominal do motor KWPX Potncia exigida KW(PO : PC) com carga mnima / mximaP Potncia exigida com carga de um lado KWR Faixa de variaor Raio mmSA Distncia de partida mm(SAO : SAC) com carga mnima / mxima

V5 - 3

sf Distncia de frenagem mm(Sfo ; Sfc) com carga mnima / mximasc Distncia percorrida pela mesa mmsU Distncia percorrida pela comutao mmtA Tempo de acelerao s(tAO ; tAC) com carga mnima / mximatf Tempo de frenagem s(tfo : tfc) com carga mnima / mximatU Tempo de passagem na comutao st1 Tempo de reao de alvio do freio st2 Tempo de reao do freio sU Tenso do motor Vv Velocidade m / svT Velocidade da mesa m / sWf Trabalho do freio por frenagem JWN Trabalho admissvel pelo freio at a prxima regulagem JXA Nmero de motoresXf Preciso de posicionamento mm(Xfo ; Xfc ) com carga mnima / mximaZ Nmero de dentes(1 :2) pinho / engrenagemZadm N. de partidas admissveis do motor S /hZ... N. de partidas necessrias S /hZO N. de partidas admissveis em vazio S /h n Diferena da rotao rpm Rendimento geralp Rendimento do variadorG Rendimento do redutorG Rendimento reverso do redutork Rendimento da transmisso por correnteL Rendimento da carga

...Rendimento da reduo externa

- Coeficiente de atrito para mancais Coeficiente de atrito deslizanteo Coeficiente de atrito esttico

SELEO DE MOTORESMotor uma mquina girante que transforma a energia eltrica em energia mecnica.

A) Tipos de correntes: Alternada ContnuaA unidade da corrente expressa em Ampre (A)1) Corrente Alternada (CA)Nos terminais das tomadas de nossas casas temos uma (CA) de freqncia 60 HZ(HZ = Hertz = ciclos / segundo).Denomina-se (CA) quando h troca de polaridade (+) e (-) em funo do tempo, e estamuda de sentido).

V5 - 4

2) Corrente contnua (CC)Denominamos (CC) toda corrente de sentido e intensidade constante com o tempo.Temos a pilha como exemplo.

B) Tipos de motores1) Corrente Alternada:Este tipo de motor normalmente no pode variar a velocidade por ter rotaoconstante em regime; mas se adaptarmos no quadro de comando um inversor defreqncia, poderemos variar sua velocidade.

Obs.: Induo = Torque constante em funo do motor. Trifsico = Trs fases de tenso (R,S,T).

Motor de induo monofsico

Possui apenas uma fase de potncia limitada a 12,5 CV. Acima deste valor invivelconstru-lo.Exemplo: Moto-bomba, ventilador.

Motor de induo trifsico:

normalmente usado na indstria, possui trs fases e sua carcaa em relao aomonofsico menor.

Motor de induo trifsico de dupla velocidade:

Este motor tem caracterstica interna de transmitir duas velocidades distintas ou duplapolaridade.

Motor trifsico de anis:

A caracterstica principal o alto torque na partida.Exemplo: Ponte rolante.

Motor de torque:

Possui um escorregamento alto e rendimento baixo. Funciona como um freio detenso, sendo usado onde h necessidade de um torque de trao e velocidadeconstante.

Moto-freio:

Tem acoplado um freio mono-disco, ideal para equipamentos que exigem paradasrpidas por questo de segurana, posicionamento e economia de tempo.

2) Corrente Contnua:Este motor possibilita a variao de sua velocidade externamente de 20 rpm at anominal escolhida do motor.De 0 at 20rpm o torque no constante.De 20 at nominal o torque constante.

Servo motor:Este no tem campo de excitao. Possui im permanente e alto rendimento. Pode-semudar o sentido de giro num tempo muito curto sem diminuio do torque, porque constante. usado normalmente em tornos CNC ou para acionamentos deespalhadores.

V5 - 5

Importante:Devemos prestar ateno para que a corrente em regime de trabalho no ultrapasse acorrente nominal do motor. Isto , se a amperagem em regime de trabalho for maiorque a do motor, este pode se queimar. Admite-se que na partida do motor aamperagem possa subir at 1,5 vezes a normal em 1 minuto.

C) Tipos de rotaes:1) Sncrona (ns):Esta rotao a terica no motor. A frmula para seu clculo baseada emfreqncia e polaridade.

Onde:F = freqncia (HZ).P = nmero de plos.

Obs.:No Brasil a freqncia de 60 HZ e na Argentina 50 HZ.O nmero de polaridade determina a rotao do motor. Esta padronizada em 2,4,6 e8 plos.

Obs.: Quanto maior o nmero de plos, maior e mais caro o motor.

2) Assncrona(nas) a rotao real do motor. Leva em considerao o fator de escorregamento distintopara cada motor. adquirida utilizando o catlogo fornecido pelo fabricante e, quandono o possumos, podemos admitir um valor aproximado considerando um fator de 5%de escorregamento.

Nas = ns. (1 0,05) ou nas =ns. 0,95.D) Outras informaes:Para concluir temos que analisar certas informaes que o fabricante necessita paraproduzir o motor, tais como: Classe de isolamento ( temperatura ambiente onde ir trabalhar) Categoria (tipos de partida, conjugado) Grau de proteo (agentes externos, gua, leo, etc.) Forma construtiva: esta uma informao importante porque define a posio de

trabalho do motor.

Exemplo: Motor com flange, caixa eltrica direita, etc. fornecida por cdigosrelacionados nos catlogos.

Nota:Existem motores para quase todos os tipos de servios. Devemos ter conhecimento ebom senso na sua escolha e na dvida, consultar o fabricante.Lembre-se sempre que uma escolha errada pode acarretar problemas nofuncionamento do sistema.

(rpm) P

F . 120ns =

POLOS ns(RPM) OBS.2 3600 velocidade e baixo torque4 18006 12008 900 Baixa velocidade e alto torque

V5 - 6

ACOPLAMENTO

Ao transportar torque de um eixo motor para um eixo movido, alguns elementos demquinas so utilizados para este fim, tais como:

Cardans, rodas de frico, engrenagens, polias e acoplamentos.No momento estudaremos os acoplamentos que servem como unio de dois eixosalinhados, transmitindo a mesma rotao entre o eixo motor e o eixo movido.

Na escolha do tipo construtivo de um acoplamento deve ser analisado a funo queele ter na transmisso. Para tanto, temos que pesquisar atravs de catlogos o tipoem que se enquadra a nossa necessidade.

Os acoplamentos dividem-se em : Elsticos; Fixos

Elsticos:Tem a finalidade de absorver os picos de torque do motor, choques de carga,vibraes perigosas e desalinhamentos, protegendo os componentes das mquinasacopladas. obtido atravs de catlogo.Fixo ou rgido:Serve como complemento de segurana. Quando houver um pico de torque, um pinoarrebenta impedindo a danificao da mquina. Este tipo no pode ser montado ondeh possibilidade de desalinhamento dos eixos. Normalmente montado entre doismancais de rolamento, projetado de acordo com a exigncia do trabalho.ESCOLHA DOS ACOPLAMENTOS (ELSTICOS)a) Critrio usado pela VulcanSo necessrios dados de potncia e rotao.

1) Clculo do momento Toror:

2) Clculo do Fator de Segurana: FS = F1. F2. F3. F4Onde:

F1 = Tipo de aplicao (compressor, guindaste, etc.)F2 = Tempo de funcionamento contnuo dirio em horas.F3 = Freqncia de partida por hora.F4 = Temperatura ambiente em graus Celsius.

3) Momento Toror equivalente: MTeq = MT. FS4) Definir o tipo construtivo mais adequado aplicao.5) Selecionar o tamanho atravs do MT mximo dado no catlogo, sendo igual ousuperior ao momento toror equivalente calculado anteriormente.

6) Escolhido o tamanho, verificar se o furo mximo admissvel obtido no catlogo suficiente para receber o eixo da aplicao e se a rotao mxima igual ou maiorque a rotao da aplicao.

m) . (kgf n

N . 20,716MT =

V5 - 7

CORREIAS

Correias e polias permitem a transmisso de potncia entre eixos paralelosrelativamente distantes um do outro. Neste tipo de transmisso a correia, que umrgo flexvel, abraa duas ou mais polias, transmitindo assim a fora tangencial pormeio de atrito entre a correia e a polia.

Quando for necessrio aumentar o ngulo de contato usa-se um rolo tensionador queao mesmo tempo funciona como esticador da correia. No caso da montagem doseixos no poderem ser regulados, observar que o rolo tensionador deve estar montadosempre no lado frouxo da correia.

Quando o esticamento se d internamente,localiz-lo o mais prximo da polia maior.

Quando o esticamento se d externamente,localiz-lo o mais prximo da polia menor

Vantagens do uso de correias: No transmitem choques; No apresentam problemas de lubrificao; um elemento de proteo contra extrema sobre carga; So econmicas; De fcil manuteno.

Inconvenientes do uso de correias: No caso das lisas h escorregamento; Alta carga nos mancais e eixos; Devem ser protegidas de elementos externos; Proporo geomtrica elevada.

Podemos classificar as correias em lisas e dentadas: As dentadas funcionam como correias sincronizadoras. No h escorregamento. As lisas podem ter formatos variados, dependendo da aplicao no projeto.Os perfis mais comuns so: Trapezoidais ou correia em V; Chata ou correia plana; Redonda.

Os materiais das correias podem ser diversos.Exemplos: couro, borracha, nylon, neoprene e composta de material flexvel e fios deao para garantir a trao, etc.No caso das correias lisas, como h escorregamento h perda nos rendimentos quepode variar de 0,91 a 0,98 da potncia transmitida.

Nas montagens comuns o sentido de rotao damotora o mesmo da movida. De preferncia,deixar o lado frouxo para cima porque nessaposio h um arco de contato maior entre correiae polia, e conseqentemente, aumento da foratangencial.

V5 - 8

CORREIA TRAPEZOIDAL (EM V)As correias trapezoidal em V transmitem aFtg pelo atrito que se gera pela presso queas laterais da correia exercem contra asparedes dos rasgos da polia entre as quaisso encunhadas. Estas no devem tocar nofundo dos canais para no se perder o efeitode cunha.

Este tipo de perfil o mais comum nas indstrias e possui vrios formatos, variandopela potncia que se quer transmitir. Em transmisses mltiplas usar sempre correiasde mesmo cdigo, inclusive especificar na compra Cdigos iguais. No caso se trocade correia, trocar todas as correias de transmisso.

Os tipos mais comuns so:

Srie industrial com 5 perfis designados pelas letras A, B,C,D e E.

Srie fracionria com 3 perfis designados pelas letras F1, F2, F3.Estes tipos de correias devem estar sempre em transmisses que utilizem uma correiapor elo no ser codificado.

Super HC que substitui a srie industrial com a vantagem de transmitir mais potnciaem menos espao. So designadas por 3V, 5V,8V.

As sees maiores so para as transmisses pesadas e as menores para astransmisses leves. Se as correias de pequena seo fossem usadas emtransmisses pesadas, uma excessiva quantidade de correias seria necessria, devidoa sua baixa capacidade em HP.

0,6:0,56)

2.cos

22N(senFatr

=

+=

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CORREIAS SINCRONIZADORAS

Correias Dentadas

As correias dentadas transmitem o movimento por meio de engrenamento dos dentesda correia com os das polias com ausncia, portanto, de deslizamento. Por isso tambm chamada correia sincronizadora.A transmisso ento chamada positiva porque no est condicionada ao atrito entrecorreia e polia.Evitando o contato entre partes metlicas eliminado o rudo conseqente. O nvel derudo s aumenta em velocidades altas.Uma transmisso perfeita exige que sejam satisfeitas as duas exigncias seguintes:1) O passo da correia deve Ter o mesmo valor do passo das polias (ambos so

medidos na linha primitiva).2) A linha primitiva da correia deve coincidir com a circunferncia primitiva da

polia.Outro elemento de importncia fundamental no estudo de transmisso por correiadentada conhecido o nmero de dentes Z, o dimetro primitivo que pode serachado na tabela cedida pelo fabricante.Para o funcionamento correto de uma transmisso de correias dentadas absolutamente necessrio que pelo menos uma das duas polias tenha flanges, a fimde evitar que a correia possa escorregar por ter uma leve tendncia de movimentolaterais esquerdo ou direito. Normalmente por economia o uso da flange est na poliamenor. No entanto, se funcionando em eixos verticais e quando a distncia de centrosfor maior do que oito vezes o dimetro da polia menor, as duas polias devem serflangeadas.A velocidade transmitida uniformemente. No existe variao de passo como nascorreias em V e plana, portanto no apresentam vibraes.Para cada passo fornecem-se correias de diversos comprimentos e larguras padres.Estas correias so aplicveis com polias de diversos dimetros, tornando possvelfazer-se uma grande variedade de acionamentos para cada tamanho.

Exemplo de transmisso mediante correia dentada: uma linha primitivacoincide com o eixo do inserto.

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Em tecnologia, se soubermos o valor do mdulo de uma engrenagem, podemosdeterminar todos os seus elementos pelas frmulas convencionais, apropriadas paracada tipo de engrenagem.Podemos concluir de que o mdulo o elemento bsico que define o tamanho dosdentes das engrenagens e serve para dimensionar os demais componentes dasmesmas.Por outro lado, verifica-se que esse mdulo pode ser determinado atravs daresistncia flexo, e resistncia ao desgaste, deveremos em primeiro plano estimar odimetro do eixo pelo processo de toro e em seguida estimar o dimetro primitivo,segundo informaes tcnicas da WMH (Standard - Stirnrader) fonte alem vale:

Sendo:ds = dimetro do eixo [mm]N = Potncia no eixo [cv]n = Rotao por minuto

Para dimetro primitivo do pinho vale:

Sendo:dpi = dimetro primitivo [mm] ds = dimetro do eixo [mm]

Segundo Viviano Viviani (matria feita em Maro de 1979 pela revista MundoMecnico) o nmero de dentes mnimo que pode ser cortado de 25 com ngulo =15 e de 14 com ngulo = 20 sendo = ngulo de presso.

Vista e seo de uma correia dentada:a) inserto resistente constitudo por fios de

material de alta resistncia;b) corpo da correia em borracha sinttica;c) revestimento em nylon dos dentes e da

parte interna da correia.

Polias flangeadas da UNIROYAL, parapasso 12,70mm (1/2) e para correiastendo largura 19,05mm (3/4) e 25,40 (1).

3n

N 144 ds =

Dpi 2 . ds

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Com esses dados em mos partiremos para verificao da engrenagem segundoMarco Stipkovic Filho ,e tabela caractersticas dos materiais, segundo Elementos demquinas (Niemann), pag.199 volume II anexo folha:

ENGRENAGEM CILINDRICA DE DENTES RETOS [ECDR]

FORAS NO ENGRENAMENTONo dentado a envolvente, decompondo-se a fora ou presso normal P cuja direoforma com a tangente s circunferncias primitivas o ngulo de engrenamento (ngulode presso), em duas componentes, uma tangencial P e outra radial, P passandoambas pelo ponto C; somente a componente tangencial P transmitir fora, pois aradial P no produzir rotao alguma.Utilizar-nos-emos da figura abaixo para equacionar as diferentes expresses querelacionam as componentes da transmisso, as velocidades tangenciais, os momentose a potncia transferida.

Sendo:m = Mdulo;dp, dp1, dp2 =dimetro primitivoda engrenagem;hk = altura dacabea do dente;hf = altura do pdo dente;t = espessura dodente no primitivo;b = largura daengrenagem;h = altura dodente.

Sendo:Pu = Fora tangencial [kgf];PN = Resultante [kgf];o = ngulo de pressogeralmente = 20 1430;doi = Dimetro primitivo dopinho [cm];Rp = Raio primitivo [cm];do2 = Dimetro primitivo dacoroa [cm];Z = Nmero de dentes;MT = Momento toror emkgf.cm; Fadm =Tenso admissvelflexo;V = Velocidade tangencial emm/s;e = Fator de carga [tabela];n = Rotao rpm;q = Fator de forma [tabela]N = Potncia em CV.

Distribuio dos esforos num par engrenado.

V5 - 12

I ENQUADRAMENTO DAS EXPRESSES RESISTNCIA FLEXO:Fora radial [Pr] [kgf]Momento toror [mt] [kgf.cm]

Fora tangencial [Pu] [kgf]

Largura da engrenagem [ b] [unidade da tenso e mdulo]

b 6.m P/ engr. Ferro fundidoAproximado b 10.m P/ dentes frezados b 15.m P/ dentes frezados e mancais em alinhamento

Altura do dente [h] [mm ] unidade do mduloVelocidade tangencial [V]Espessura do dente no primitivo [m /s] [cm] e [cm]

DIMENSIONAMENTO PELO CRITRIO DE PRESSOEsse clculo dever levar em conta a presso determinada no contato entre os flancosdos dentes de duas rodas dentadas engrenadas, (1) e (2) e, ainda, sua durao ouvida expressa em horas efetivas de trabalho. Para auxiliar esse estudo vamos nosapoiar na figura abaixo:

Pr =Pu. Tgo

=

N . 71620MT

RPMTPu =

tabelado

tabelado

e . m . Fadmq . Pub =

h = 2,25.m dp = m.z

100 . 60 . do . nV

2dpRp =

2 . mt =