redutor de velocidade - memorial descritivo

Memorial DescritivoFabricação de Sistemas Mecânicos – DEM 0450

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTECENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAFABRICAÇÃO DE SISTEMAS MECÂNICOS

MEMORIAL DESCRITIVO – REDUTOR DE VELOCIDADE

Natal – RNNovembro/2012


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IGOR GUEDES REBOUÇ[email protected]

MEMORIAL DESCRITIVO – REDUTOR DE VELOCIDADE

Este memorial serve de critério avaliativo para a 3ª unidade da disciplina de Fabricação de Sistemas Mecânicos, ministrada pelo professor Luiz Pedro de Araújo.

Natal – RNNovembro/2012

mailto:[email protected]


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Sumário1. OBJETIVO................................................................................................................4

2. INTRODUÇÃO.........................................................................................................5

3. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL.................................................................................6

3.1. Rolamento rígido de esferas / Eixo de entrada.................................................6

3.2. Rolamento de rolos cilíndricos / Eixo de saída.................................................6

3.3. Carcaça / Rolamento rígido de esferas.............................................................7

3.4. Carcaça / Rolamento de rolos cilíndricos..........................................................8

3.5. Retentor 01/ Eixo de entrada............................................................................8

3.6. Retentor 02/ Eixo de saída................................................................................9

3.7. Tampa 01 / Retentor 01..................................................................................10

3.8. Tampa 02 / Retentor 02..................................................................................10

3.9. Chaveta / Eixo de saída..................................................................................11

3.10. Engrenagem ou Polia/ Chaveta...................................................................12

3.11. Bucha / Eixo................................................................................................12

3.12. Engrenagem / Eixo de saída.......................................................................13

3.13. Polia / Eixo de saída....................................................................................14

4. TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS..........................................................................15

4.1. Desvio de batida radial....................................................................................15

4.2. Desvio de batida axial.....................................................................................15

4.3. Desvio de cilindricidade..................................................................................15

4.4. Desvio de planicidade.....................................................................................15

4.5. Concentricidade..............................................................................................15

4.6. Simetria...........................................................................................................15

4.7. Perpendicularismo..........................................................................................15

4.8. Paralelismo.....................................................................................................16

5. CONCLUSÃO.........................................................................................................17

6. REFERÊNCIAS......................................................................................................18


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1. OBJETIVO

O objetivo principal deste projeto é a aplicação prática do conteúdo ministrado na disciplina construção de máquinas – Tolerâncias dimensionais e geométricas – selecionando e especificando componentes mecânicos, no caso específico, para um redutor de velocidades. Isso, levando-se em consideração a viabilidade econômica e técnica necessárias para um perfeito funcionamento do mesmo.


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2. INTRODUÇÃO

O projeto escolhido para a discussão nessa disciplina foi um redutor de velocidade, composto apenas por um par de eixos, sendo que um deles foi fabricado diretamente com um pinhão. A redução é feita por meio de engrenagens acopladas nos eixos, que estão apoiados em mancais de rolamento. Todo o redutor é protegido por uma carcaça e tampas com retentores, que auxiliam na redução de contaminação do sistema por agentes externos.

O primeiro eixo, de diâmetro nominal de 30 mm, recebe a rotação de um motor elétrico e transmite potência através de um pinhão, de 64 mm de diâmetro primitivo, a uma engrenagem, com diâmetro primitivo de 160 mm. Essa engrenagem transmite a rotação ao segundo eixo, com diâmetro nominal de 48 mm, através de uma chaveta. O primeiro eixo é apoiado por um par de rolamentos rígidos de esferas, enquanto que o segundo é apoiado por um par de rolamentos de rolos cilíndricos.

Percebe-se que a relação de transmissão desse redutor é bastante baixa, sendo esta de 1:2,5. Entretanto, na saída desse redutor encontra-se uma polia que recebe a rotação do segundo eixo através de uma chaveta. Essa polia, se necessário, pode assumir o papel de um agente redutor, dependendo da situação em que se deseja utilizar.

Alguns dados técnicos desse redutor:

Redução: 1:2,5; Rotação (na entrada): 1160 rpm; Torque: 80 N.m; Potência: 5 CV.


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3. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL

Vários são os ajustes encontrados nesse projeto. Portanto é necessário especificar cuidadosamente as tolerâncias dimensionais para cada tipo de ajuste. Um bom projeto é aquele que está dentro da norma e satisfaz as condições exigidas pelo mesmo por um longo tempo. Qualquer erro na especificação dos ajustes pode acarretar em uma futura falha. A seguir serão apresentadas as tolerâncias encontradas na literatura para os diversos ajustes desse redutor.

3.1. Rolamento rígido de esferas / Eixo de entrada

Peças: 5 / 1; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste: ∅ 30 H7k6; Tolerâncias:

o Eixo:

as=+15 μma i=+2μm

o Furo:

A s=+21μmAi=0

Tipo de Ajuste: Ajuste incerto

Imax=as−A i=15 μmFmax=A s−ai=19 μm

Justificativa:O sistema furo-base foi utilizado, pois se trata de um rolamento, e este por sua vez

é um elemento normalizado, sendo, assim, é feita a usinagem no eixo a ser fixado o rolamento. A solicitação da carga a que está submetido o eixo e o mancal foi o principal fator que determinou o tipo do ajuste. Para o grupo de dimensões desse ajuste, a literatura oferece uma tabela com o grau de precisão, onde foi escolhido o grau “Preciso”, que tem por furo-base a qualidade H7 e o eixo k6.

3.2. Rolamento de rolos cilíndricos / Eixo de saída

Peças: 4 / 11; Sistema de Ajuste: Furo-base;


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Ajuste: ∅ 40 H7k6;

Tolerâncias:

o Eixo:

as=+18 μma i=+2μm

o Furo:

A s=+25 μmAi=0



Justificativa:Assim como o ajuste anterior, o sistema furo-base foi utilizado, inclusive pela maior

facilidade em se usinar superfícies externas do que internas. Também pelo fato de que os rolamentos já são normalizados. Para esse caso, o diâmetro do eixo é um pouco maior que o ajuste anterior, sendo esse o motivo pelo qual escolheu-se a classe m6 para o eixo, de modo que o ajuste fique um pouco mais interferente.

3.3. Carcaça / Rolamento rígido de esferas

Peças: 8 / 4; Sistema de Ajuste: Eixo-base; Ajuste: ∅ 72 J7h6; Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−19μm

o Furo:

A s=+18 μmAi=−12μm



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Justificativa:O sistema eixo-base foi utilizado devido o rolamento ser um elemento normalizado,

impossibilitando a sua usinagem. Dessa forma ele deve ser usado como referência. A classe do ajuste foi determinada pelas condições de operação entre a caixa e o rolamento - e o fato da caixa ser inteiriça também.

3.4. Carcaça / Rolamento de rolos cilíndricos


o Eixo:

as=0a i=−22μm

o Furo:

A s=+22μmAi=−13μm



Justificativa:Da mesma forma que o ajuste anterior, o sistema eixo-base foi utilizado devido o

rolamento ser um elemento normalizado, impossibilitando a sua usinagem. Dessa forma ele deve ser usado como referência. A classe do ajuste foi determinada pelas condições de operação entre a caixa e o rolamento - e o fato da caixa ser inteiriça também.

3.5. Retentor 01/ Eixo de entrada


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Peças: 12 / 1; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste: ∅ 30 H7f6; Tolerâncias:

o Eixo:

as=−20 μma i=−33 μm

o Furo:

A s=+21μmAi=0

Tipo de Ajuste: Ajuste com folga

Fmin=A i−as=20 μmFmax=A s−ai=54 μm

Justificativa:O sistema de ajuste furo-base foi escolhido devido à maior facilidade de se usinar

superfícies externas do que internas. Sendo necessário um acoplamento justo, optou-se por um ajuste indeterminado, sendo outra justificativa para isso o fato do retentor ser feito de um material mais elástico, apropriado para sistemas com interferência.

3.6. Retentor 02/ Eixo de saída

Peças: 10 / 11; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste: ∅ 40 H7g6; Tolerâncias:

o Eixo:

as=−9μma i=−25 μm

o Furo:

A s=+25 μmAi=0



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Fmin=A i−as=25 μmFmax=A s−ai=50 μm

Justificativa:De semelhante modo, o sistema de ajuste furo-base foi escolhido devido à maior

facilidade de se usinar superfícies externas do que internas. Sendo necessário um acoplamento justo, optou-se por um ajuste indeterminado, sendo outra justificativa para isso o fato do retentor ser feito de um material mais elástico, apropriado para sistemas com interferência.

3.7. Tampa 01 / Retentor 01


o Eixo:

as=0a i=−13 μm

o Furo:




Justificativa:O sistema de ajuste eixo-base foi adotado devido à maior dificuldade de se usinar

a superfície de um retentor. Sendo necessário um acoplamento justo, optou-se por um ajuste indeterminado.


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3.8. Tampa 02 / Retentor 02


o Eixo:

as=0a i=−19μm

o Furo:




Justificativa:De semelhante modo, o sistema de ajuste eixo-base foi adotado devido à maior

dificuldade de se usinar a superfície de um retentor. Sendo necessário um acoplamento justo, optou-se por um ajuste indeterminado.

3.9. Chaveta / Eixo de saída

Peças: 7 / 12; Sistema de Ajuste: Eixo-base; Ajuste: R8h8 Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−22μm

o Furo:

A s=+5 μmAi=−24 μm


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Tipo de Ajuste: Ajuste com interferência

Imax=as−A i=5 μmImin=ai−A s=2 μm

Justificativa:Estes ajustes são necessários para uma fixação rígida entre o eixo e a chaveta,

para transmissão do torque, além de grande precisão e possibilidade de constantes desmontagens entre chaveta e canal de chaveta no cubo.

3.10. Engrenagem ou Polia/ Chaveta

Peças: 3 ou 2/ 7; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste: H8h8 Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−22μm

o Furo:

A s=+22μmAi=0


Fmax=A s−ai=44 μmFmin=A i−as=0

Justificativa:Selecionou-se um ajuste com folga pelo simples fato de facilitar a montagem e

desmontagem do elemento de máquina no eixo. Deve-se ter cuidado com relação ao nível de folga que o elemento deve ter, pois em caso excessivo pode causar falha.


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3.11. Bucha / Eixo

Peças: 3 / 7; Sistema de Ajuste: Eixo-base; Ajuste:∅ 48 H9h7 Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−25 μm

o Furo:

A s=+62 μmAi=0


Fmax=A s−ai=87 μmFmin=A i−as=0

Justificativa:Ajuste deslizante, sistema eixo-base, devido à folga necessária entre a bucha e o

eixo para realizar a montagem e a desmontagem. Este ajuste poderá se tornar mais ou menos preciso dependendo das condições de lubrificação e rotação.

3.12. Engrenagem / Eixo de saída

Peças: 3 / 7; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste:∅ 48 H8h7 Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−25 μm

o Furo:

A s=+39 μmAi=0


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Fmax=A s−ai=64 μmFmin=A i−as=0 μm

Justificativa:Como nenhuma das peças são normalizadas, optou-se pelo sistema furo base

pelo fato de se ter maior facilidade em se conseguir tolerâncias dimensionais em eixos que em furo. O ajuste deve ser deslizante para facilitar a montagem.

3.13. Polia / Eixo de saída

Peças: 3 / 7; Sistema de Ajuste: Furo-base; Ajuste:∅ 40 H7h6 Tolerâncias:

o Eixo:

as=0a i=−16 μm

o Furo:

A s=+25 μmAi=0


Fmax=A s−ai=41μmFmin=A i−as=0 μm

Justificativa:Nesse caso, optou-se por um ajuste mecânico de precisão do tipo forçado leve, de

modo que a polia permaneça fixa no eixo sem o auxílio de elemento de fixação. A


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escolha de um ajuste interferente não seria o ideal, tendo em vista a montagem ou desmontagem desse mecanismo.


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4. TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS

4.1. Desvio de batida radial

Aplica-se o desvio de batida radial no eixo de saída. Durante uma revolução completa em torno de seu eixo geométrico o valor de sua superfície externa não deve exceder o valor da tolerância, que é de 0,01mm.

4.2. Desvio de batida axial

O desvio de batida axial é aplicado nos anéis internos de ambos os rolamentos, utilizados para apoiar os eixos na caixa do redutor. O valor tolerado pra esse desvio é de 0,01mm. Como o projeto é composto por rolamentos radiais essa tolerância ajuda na eliminação de esforços axiais no sistema de redução.

4.3. Desvio de cilindricidade

O desvio de cilindricidade foi utilizado nos espaços destinado para o ajuste dos rolamentos na caixa do redutor. O cilindro que o compõe deve estar contido em um espaço entre dois cilindros concêntricos cuja distância entre eles é de 0,02mm.

O desvio de cilindricidade também foi utilizado na bucha de encosto, de modo que possa ser ajustado no eixo de saída do redutor. Seu valor de tolerância é de 0,01mm.

4.4. Desvio de planicidade

É recomendada uma tolerância de planicidade na superfície de contato com a carcaça no valor de 0,02mm.

4.5. Concentricidade

Deve-se controlar o desvio de concentricidade entre os furos da caixa que acomodam os rolamentos. Grandes excentricidades podem gerar grandes tensões nos eixos que estão apoiados. Dessa forma, utiliza-se uma tolerância de 0,05mm.

4.6. Simetria

Foi considerado um desvio de simetria no rasgo de chaveta no eixo de saída do redutor, cuja tolerância tem o valor de 0,08mm. Esse tipo de desvio permite a variação do eixo de simetria da chaveta.

4.7. Perpendicularismo

O desvio de perpendicularismo foi considerado no furo do cubo da polia em relação a uma de suas faces, ajustada no eixo de saída. Esse é o tipo de tolerância entre linha e superfície e o seu valor é de 0,06mm.


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4.8. Paralelismo

As faces da engrenagem devem ser controladas a partir de um desvio de paralelismo. Esse valor de desvio não deve exceder 0,01mm.


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5. CONCLUSÃO

Com a finalização deste projeto (redutor de velocidade), verifica-se que para um bom funcionamento de um determinado sistema mecânico, não basta apenas este possuir parâmetro de cálculos envolvidos de forma correta (potência, torque, relação de transmissão, rigidez, etc.), mas sim os relacionamentos dos pares de peças neste sistema existente, dando ênfase não somente as medidas das peças, mas também as tolerâncias geométricas e dimensionais destas, pois só assim o sistema mecânico poderá realmente ser efetuado com sucesso.

Nota-se, portanto, que os conteúdos e ferramentas apresentadas na disciplina Construção de Máquinas nos deram à possibilidade de concretizar o projeto de forma completa, nos deixando capacitados de atuar no mercado de trabalho atual.


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6. REFERÊNCIAS

1. AGOSTINHO, Osvaldo Luís, “Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões”, Editora Edgard Blucher LTDA, São Paulo, 1981.

2. “Catálogo de Rolamentos SKF e NSK”.

3. DE ARAÚJO, Luiz Pedro, “Apostila de Construção de Máquinas”, Natal, 2002.

4. DE ARAÚJO, Luiz Pedro, “Notas de Aula”, Natal, 2002.

5. NOVASKY, Olívio, “Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica”, Editora Edgard Blucher LTDA, São Paulo, 1981.

redutor de velocidade - memorial descritivo

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