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Mquinas de Elevao e Transporte

Projeto de ponte Rolante

Andr Ferreira de Souza n203606 3M

Giovani de Barros n203603 3M

Karine Osaku Dias n203610 3M Rodrigo Bellio n203612 3M

Thiago Calil n203604 3M

Ulisses Teixeira Neto n203602 3M

Projeto de ponte Rolante

FACENS/SP

2005

ndice

61. Dados Tcnicos e Caractersticas Principais do Projeto

62. Clculo do dimetro do cabo

73. Clculo do dimetro do tambor

74. Clculo do motor, redutor e freio

85. Mecanismo de Elevao

106. Clculo dos Acoplamentos

117. Clculo das pontas de eixo:

128. Clculo das espessuras das flanges:

129. Clculo da solda Eixo Cubo - Flange:

1310. Estimativa do peso do carro (Estrutura / mecnica / eltrica)

1411. Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:

1512. Clculo do torque do freio

1513. Clculo da reao mxima na roda do carro

1714. Clculo do eixo da roda do carro

1815. Rotao da roda do carro: Nrc

1816. Clculo do rolamento da roda do carro:

1917. Clculo da potncia do redutor:

1918. Clculo do pra-choque

2019. Clculo da estrutura do carro

2620. Clculo do CG do carro

2721. Clculos das vigas principais e cabeceiras

2721.1 Pr-seleo do perfil da viga principal da ponte rolante:

2721.2 Cargas na viga principal:

2721.1.1 Cargas distribudas SG1.

2821.1.2 Cargas concentradas SG2

2822. Carga de servio:

2822.1 Cargas dinmicas:

2822.2 Cargas provenientes da frenagem da ponte (ap/g):

2822.3 Cargas devido ao vento:

2822.4 Cargas devido ao choque contra batente:

2822.4.1 Energia Cintica devido ao choque:

2822.4.2 Energia devido a deflexo da mola dos pra-choques:

2922.4.3 Desacelerao no impacto contra o batente:

2923. Esforos solicitantes no centro da viga principal:

2923.1 Momento devido aos pesos prprios:

2923.1.1 Cargas distribudas SG1:

2923.1.2 Cargas concentradas SG2:

2923.1.3 Momento devido ao peso prprio do carro:

2923.1.4 Momento devido ao mecanismo de translao da ponte:

3023.1.5 Momento devido a cabina equipada na extremidade:

3023.1.6 Momento total devido ao SG2:

3023.1.7 Momento total devido aos pesos prprios:

3023.2 Momento devido carga de service SL:

3023.3 Momento proveniente da acelerao ou frenagem da ponte:

3024. Coeficiente de majorao

3025. Esforos Combinados para os trs casos de solicitao:

3026. Caractersticas geomtricas da seco da viga principal da ponte rolante:

3127. Clculo das tenses:

3127.1 Clculo das tenses:

3227.2 Clculo das tenses admissveis:

3228. Flecha nas vigas principais

3228.1 Clculo da flecha devido a cargas distribudas:

3228.2 Clculo da flecha devido a cargas concentradas

3228.3 Clculo da flecha mxima / adm da viga principal:

3329. Esforos solicitantes nas extremidades da viga principal:

3329.1 Clculo da fora cortante mxima VA:

3329.2 Clculo dos esforos de toro na seo m n da viga principal:

3329.2.1 Momento devido ao torque de partida do motor da translao da ponte MT1:

3329.2.2 Momento devido as cargas verticais excntricas MT2:

3329.2.3 Momento devido as cargas laterais agindo no topo do trilho MT3:

3329.2.4 Momento de toro total na seo da extremidade da viga principal MTt:

3330. Caracterstica da seo na extremidade da viga principal:

3430.1 Mdulo de resistncia toro na extremidade da viga principal Wte:

3430.2 rea de cisalhamento na extremidade na da viga principal:

3431. Tenses na seo da extremidade principal:

3431.1 Clculo das tenses:

3431.1.1 Tenso devido ao momento torsor MTt:

3431.1.2 Tenso devido a fora cortante:

3431.1.3 Tenso atuante mxima:

3431.2 Clculo da tenso admissvel:

3432. Verificao da alma da viga principal:

3432.1 Tenso de compresso na alma debaixo do trilho na viga principal:

3432.2 Espaamento entre os diafragmas da viga principal:

3532.2.1 Tenso de cisalhamento na alma da viga, devido fora cortante VA:

3532.2.2 Distncia entre os diafragmas na viga principal Ddf:Ddf h1.

3533. Flambagem da aba superior da viga principal:

3634. Flambagem das almas da viga principal:

3634.1 Inrcia do diafragma longitudinal:

3634.2 Verificao da necessidade do diafragma longitudinal:

3635. Cargas na viga cabeceira da Ponte Rolante:

3735.1 Esforos solicitantes nas extremidades da viga principal como carro na mxima aproximao do gancho:

3735.2 Coeficiente de majorao Mx (funo do grupo de estrutura):

3735.3 Reaes nas rodas da viga cabeceira com o carro na mxima aproximao do gancho:

3735.4 Coeficiente para determinao da reao transversal na roda da ponte (KFa)

3736. Esforos solicitantes na viga cabeceira:

3736.1 Momento devido as cargas verticais:

3836.2 Momento devido s cargas horizontais:

3836.3 Esforos combinados para o Caso I de solicitao:

3837. Caractersticas geomtricas da viga cabeceira da Ponte Rolante:

3838. Tenses crtica da viga cabeceira (sees A e C):

3838.1 Clculo das tenses: Ponto A

3938.2 Clculo das tenses admissveis:

3939. Tenses na seo da extremidade da viga cabeceira:

3939.1 Caractersticas da seo na extremidade da viga cabeceira:

3939.2 Clculo das tenses:

3939.2.1 Tenso devido fora cortante R1:

3939.3 Clculo da tenso admissvel:

3940. Verificao da flecha na viga cabeceira:

3940.1 Clculo da flecha devido a cargas distribudas:

4040.2 Clculo da flecha devido a cargas concentradas

4040.3 Clculo da flecha mxima / adm da viga cabeceira

4041. Estimativa do peso da ponte (estrutura / mecnica / eltrica):

4041.1 Esquema da ponte rolante:

4041.2 Peso total estimado da ponte: Qp

4041.3 Dados do exerccio:

4042. Mecanismo de translao: clculo da potncia do motor

4042.1 Clculo da potncia de regime do motor do mecanismo de translao

4042.2 Clculo da potncia de acelerao do motor do mecanismo de translao:

4142.3 Clculo da potncia do motor do mecanismo de translao:

4143. Mecanismo de translao: Clculo do torque do freio

4143.1 Clculo do torque do freio eletromagntico

4144. Mecanismo de translao: Clculo da reao mxima, reao mnima e reao mdia por roda da ponte, verificao do dimetro da roda/trilho e patinao das rodas motoras da ponte.

4144.1 Clculo da reao mxima, reao mnima e reao mdia por roda da ponte.

4144.1.1 Clculo da reao mxima na roda da ponte:

4244.1.2 Clculo da reao mnima na roda da ponte:

4244.1.3 Clculo da reao mdia na roda da ponte:

4244.2 Verificao do par roda/ trilho da ponte:

4244.2.1 Verificao do par roda/ trilho da ponte: Caso I e II de solicitao:

4244.2.2 Verificao do par roda/ trilho da ponte: Caso III de solicitao

4244.3 Verificao da patinao das rodas motoras da ponte:

4244.3.1 Com carga:

4244.3.2 Sem carga:

4345. Clculo do eixo da ponte rolante

4345.1 Esquema do eixo da roda da ponte

4345.2 Tenso adm. Ruptura/ fadiga:

4345.2.1 Tenso adm. de ruptura (adm.rup)

4345.2.2 Tenso adm. fadiga (adm.fad)

4445.3 Verificao do eixo da roda da ponte rolante

4445.4 Rotao da roda da ponte:

4446. Clculo do rolamento da roda da ponte

4546.1 Verificao da capacidade dinmica do rolamento (hr)

4546.2 Verificao da capacidade esttica do rolamento (kgf)

4547. Clculo da potncia do redutor

4547.1 Clculo da reduo necessria no redutor do mecanismo de translao

4547.2 Clculo da potncia necessria na entrada no redutor do mec. de translao:

4647.3 Clculo do torque requerido na sada do redutor do mec. de translao:

4648 Clculo do pra-choque

4649. Clculo / Seleo do sistema Festoon da ponte rolante

4649.1 Perfil do caminho de rolamento do festoon

4649.2 Determinao do programa para o carro do festoon

4749.3 Determinao do modelo de carro do festoon

4749.4 Nmero de Cable trolley: Nct

.1. Dados Tcnicos e Caractersticas Principais do Projeto

A ponte rolante ser projetada e construda de acordo com a norma NBR-8400 da ABNT, conforme a classificao:

2. Clculo do dimetro do cabo

Temperatura mxima = 40C Alma de fibraPonte rolante Classe 6 x 37 / Construo 6 x 41Carga til 55 tonN cabos do moito 8 cabos p/ carga til > 30tonGrupo mec. 2m Moito N 041.40.M5 Peso (1270 Kgf)

Carga de servio Carga til (55000 Kgf) + Moito (1270 Kgf) = 56270 KgfRendimento do moito:

Fora no cabo:

Fator Q=0,3

Dimetro do cabo normalizado: 26mm

Carga de ruptura = 37900 Kgf (IPS)

Para equipamentos que no transportam metal lquido Cs>5

3. Clculo do dimetro do tambor

TamborH1= 18H2= 1

Dimetro do tambor adotado = 600mmRoldanas livres/mvelH1= 20H2= 1,12

Roldanas fixas/mvel: Grupo 1-4 / Srie I

Dimetro da roldana normalizado = 630mm4. Clculo do motor, redutor e freio

f1 = 1 (p/ temperatura < 40C)f2 = 1

f3 = 1,23 (p/ inversor de freqncia)

Nmero de pares de plos: 4

Fred elev.: fator de servio = 1,25

K1 freio: fator de servio do freio = 2,0 (p/ eletrohidrulico EMH)

mec = moito * red elev * rol. tambor = 0,9704*0,9413*0,98 = 0,8952

Potncia do motor:

Conforme catlogo WEG:

Potncia normalizada: 100cv

Carcaa: 205 S/N

Rotao: 1780 rpm

Rotao do tambor :

Reduo do redutor: Ired elev = Nm elev / Nt = 1780 / 9,34 = 190,6

Potncia do redutor:

Conforme catlogo Transmotcnica:

Potncia nominal: 83,7Kw

Tamanho: AH1440

Reduo exata: 1/183,663

Clculo do torque do freio:

Conforme catlogo EMH:

Modelo: FDI14-I EDN 50/6

Dimetro do disco: 400 mm

5. Mecanismo de Elevao

Clculo do peso do tambor

Dados:

Dimetro primitivo do tambor D = 600 mm

Altura de elevao H = 28000 mm

Carga nominal Qn = 55000 kgf

Peso dos dispositivos de levantamento Qd = 1270 kgf

Nmero de cabos de sustentao carga f = 8

Nmero de pontas i = 2

Clculo da quantidade de ranhuras n :

F = (2*g)+(2*e)+(2*l)+100 com g = 30mm e e = 40mm

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

F = (2*40) + (2*40) + (2*1798) + 100 = 3836 mm

Clculo do dimetro externo usinado:

B = D 2*K

Com K = 3,0 mm

B = 600 6 = 594 mm

Tenso de Flexo devido ao efeito de viga:

Tenso de flexo devido ao efeito de viga:

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

h = 16 mm

Tenso de Flexo local:

EMBED Equation.3 Tenso de esmagamento:

Com p = 29 mm

Tenso total resultante:

Anlise de toro no casco:

Clculo da tenso de toro:

Espessura de chapa:

h = 16mm

S = 9,7 mm

K = 3,0 mm

Cte 1 = 6 mm

Cte2 = 6 mm

Espessura normalizada: 45mm

Dimetro interno bruto:

Di = D - 2*h - 2*S - cte2 = 594 2*16 2*9,7 6 = 536,6mm

Reclculo do Dimetro externo:

De = Di + 2*Esp = 536,6 + 2*45 = 626,6 mm

Verificao de sobremetal mnimo para usinagem:

Dv = De cte1 cte2 = 626,6 6 6 = 614,6 mm

Clculo do peso do tambor:

Dados de entrada:

De = Dimetro externo do tambor 0,626 m

Di = Dimetro interno do tambor 0,536 m

Df = Dimetro da flange do tambor 0,726 m

t1 = Espessura da flange externa do tambor - 0,0254 m

t2 = Espessura da flange interna do tambor 0,0254 m

Lt = Comprimento calandrado do tambor 3,785 m

Densidade do ao = 7850 kgf/m3Volume do Cilindro:

Volume da Flange:

Volume tambor = Vcil + Vflan = 0,3 + 0,027 = 0,338 m3

Ptambor = densidade * Vtambor = 7850 * 0,338 = 2653,6 kgf

6. Clculo dos Acoplamentos

Clculo de acoplamento especial

Dados de entrada:

Fora no cabo Tc = 7248,3 kgf

K1 acoplam. = 1,4

Dtambor = 0,6 m

Rendimento rol. = 0,98

Clculo da fora do acoplamento especial

CatlogoJaure

TamanhoTCB-500

Torque61400,0 Nm

Fora 92000,0 N

Diametro do furo195,0 mm

Clculo do torque do acoplamento flexvel de eng.

Dados:

Potencia motor Pm = 75,6 CV

K2 = 2,0

Rotao Nelev = 1780 rpm

CatlogoVulkan

Tamanho 115FF

Torque2200,0 Nm

Diametro do Furo65,0 mm

7. Clculo das pontas de eixo:

Verificao do lado do pedestal:Dados:

i2

Peso do moito1270 kgf

P2,9 cm

f (nmero de cabos de sustentao da carga)8

L390,6 cm

Fora de Trao no cabo de ao PL7104,8 N

rendimento0,99

capacidade: carga nominal kgf55000,0 kgf

h1,6 cm

Tenso de flexo;

Tenso de cisalhamento devido a fora cortante:

Tenso combinada:

8. Clculo das espessuras das flanges:

Tenso de esmagamento flange interna:

Tenso de esmagamento flange externa:

EMBED Equation.3 9. Clculo da solda Eixo Cubo - Flange:

Tenso de flexo por cm de solda:

Tenso de cisalhamento devido fora cortante:

Tenso resultante unitria:

Espessura mnima do cordo de solda:

Com (adm = 850 kgf/cm2

Clculo do Rolamento do tambor:

Rolamento auto-compensador de rolos 23028 CC/W33

Crol conform. Catlogo SKF 40483 kgf

C0rol (kgf)69341

Y13

Y02,8

Pk3,3

L10h adm (hr)6300 hr

Tc7248,3 kgf

Rotao do tambor 9,3 rpm

Peso tambor2653,6 kgf

D eixo tambor 140 mm

Verificao da capacidade dinmica do rolamento

Verificao da capacidade esttica do rolamento

10. Estimativa do peso do carro (Estrutura / mecnica / eltrica)

Layout preliminar do carro

A200

B1020

C1220

D2000

E600

F600

Lcar.2440

J490

M415

N430

G430

H3956

I120

Vcar4506

Peso total do mecanismo de elevao: P1mec.elev

Cabo de ao300 Kg

Moito (Qo)1270 Kg

Tambor2653,6 Kg

Redutor2225,0 Kg

Acoplamento especial tambor redutor146 Kg

Polias fixas140 Kg

Polias compensadoras79 Kg

Acoplamento flexivel motor redutor9,1 Kg

Pedestal do Tambor100 Kg

Motor da elevao442 Kg

Parte eltrica do carro500 Kg

Peso do mecanismo de elevao P1mec.elev.6,595 ton

Peso estimado da estrutura do carro:

Carga til: Q = 55ton Altura de elevao: Helev=28m Vo do carro: Vcar = 4,506m Entre rodas do carro: Lcar = 2,44m

Peso total estimado do carro: Qc

11. Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:

Clculo da potncia de regime do motor do mecanismo de direo:

Velocidade de direo - Vdir = 9 m/min Resistncia ao deslocamento das rodas Wt = 8 Kgf/ton

Rendimento do redutor da direo: red dir = 0,985^3 = 0,9557

Clculo da potncia de acelerao do motor do mecanismo de direo:

Acelerao da gravidade: g=9,8m/s2

Fator de inrcia: = 1,1

Tempo de acelerao do carro:

Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:

Fator de temperatura: f1 = 1,0 (p/ temp