Aula maq elev_alex11_2016_1_pf

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Máquinas de Transporte - GMEC71062016_1

Prof. Alexandre Silva

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MATÉRIA P3 e PF

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Bibliografia:

BRASIL, H. V., Máquinas de Levantamento, Ed. Guanabara, Rio de Janeiro, 1985.

RUDENKO , N., Máquinas de Elevação e Transporte, Editora LTC, Rio de Janeiro, 1976.

NBR 8400. Cálculo de Equipamentos para Elevação e Movimentação de Carga. ABNT, 1984.

SHIGLEY, J. E., MISCHKE, C. R., Mechanical Engineering Design. 5th Edition, Editora MacGraw–Hill, New York, 1989.

SHIGLEY, J. E., MISCHKE, C. R., Projeto de Engenharia Mecânica, Editora Bookman, 2005.

ROCHA, P. M., Elementos Orgânicos de Máquinas, Coleção Schaum, Editora McGraw-Hill, 1970.

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Introdução:

Equipamentos de Transporte (Içamento)

Vertical

Horizontal

Equipamentos de Transporte podem ser divididos em:

Classe dos aparelhos de ação periódica;

Classe dos aparelhos de ação contínua.

Terminologia:

Peso morto, peso da carga viva, carga unitárias, cargas a granel.

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Equipamentos de Içamento Vertical

Gruas

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua Fixa

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua ascensional

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua de lança móvel (Luffing)

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua sobre trilhos

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua automontante

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Equipamentos de Içamento Vertical

Como é montado uma grua no local?

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua:

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua:

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua sobre Pórtico ou Pórtico

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Equipamentos de Içamento Vertical

Ponte Rolante

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Equipamentos de Içamento Vertical

Semi-pórtico

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Equipamentos de Içamento Vertical

Diferença entre Pórtico e Ponte Rolante:

-posição do carro de transporte;

-trilhos.

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Equipamentos de Içamento Vertical

Grua sobre esteiras

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes - Nomenclatura

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes

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Equipamentos de Içamento Vertical

Características de identificação de um guindaste

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes Treliçados

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes sobre Veículos (hidráulicos)

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes sobre esteiras

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Equipamentos de Içamento Vertical

Guindastes com mastros

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Equipamentos de Içamento Vertical

Elevador

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Equipamentos de Içamento (Transporte) Horizontal

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Equipamentos de Içamento (Transporte) Horizontal

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Classificação (bibliografia):

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Macacos: destinam-se à elevação de cargas a pequenas alturas, com ou sem deslocamento horizontal, a pequenas distâncias;

Talhas: são máquinas constituídas essencialmente por um redutor de velocidade ligado a um tambor e polias de acionamento e suspensão de carga;

Dispositivos especiais: tem a mesma finalidade das talhas, usando porém sistemas de multiplicadores de forças;

Guinchos: compostos essencialmente de tambor e cabo de aço, freio, redutor, motor e chassi. Destinam-se a elevação a grande altura ou distância;

Monovias: são talhas dotadas de sistema de translação sobre a aba inferior de uma viga I, motorizadas ou manuais;

Pontes Rolantes: possuem uma estrutura horizontal em ponte que permite o movimento transversal de um guincho, simultâneo ou não com a translação da própria ponte;

Pórticos: principal diferença das pontes rolantes é a estrutura própria e autônoma para a sua translação;

Guindastes: qualquer máquina de levantamento dotada de lança. O elemento principal é o guincho.

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Macaco:

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Talha:

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Talha Tirfor:

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Talha Weston:

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Talha Weston – Freio Weston:

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Guincho:

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Guindaste Derick

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Componentes de uma Máquina de Transporte:

Órgãos flexíveis de elevação (correntes e cabos);

Polias, sistemas de polias, rodas dentadas para correntes;

Dispositivos de manuseios de carga;

Dispositivos de retenção e frenagem;

Motores;

Transmissões (eixos e árvores, mancais, etc);

Trilhos e rodas de translação;

Estruturas;

Aparelhos de controle.

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Definições NBR 8400:

Carga útilCarga que é sustentada pelo gancho ou outro elemento de içamento (eletroímã, caçamba, etc.).

Carga de serviçoCarga útil acrescida da carga dos acessórios de içamento (moitão, gancho, caçamba, etc.).

Carga permanente sobre um elementoSoma das cargas das partes mecânicas, estruturais e elétricas fixadas ao elemento, devidas ao peso própriode cada parte.

Serviço intermitenteServiço em que o equipamento deve efetuar deslocamentos da carga com numerosos períodos de parada durante as horas de trabalho.

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Definições NBR 8400:

Serviço intensivoServiços em que o equipamento é quase permanentemente utilizado durante as horas de trabalho, sendo os períodos de repouso muito curtos; é particularmente o caso dos equipamentos que estão incluídos em um ciclo de produção, devendo executar um número regular de operações.

TurnoPeríodo de 8 h de trabalho.

TranslaçãoDeslocamento horizontal de todo o equipamento.

DireçãoDeslocamento horizontal do carro do equipamento.

OrientaçãoDeslocamento angular horizontal da lança do equipamento.

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Simbologia NBR 8400:

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Simbologia NBR 8400:

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Estruturas NBR 8400:

As estruturas dos equipamentos serão classificadas em diversos grupos, conforme o serviço que irão executar, a fim de serem determinadas as solicitações que deverão ser levadas em consideração no projeto. Para determinação do grupo a que pertence a estrutura de um equipamento, são levados em conta dois fatores:a) classe de utilização;b) estado de carga/tensões.

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Classe de utilização da estrutura dos equipamentosA classe de utilização caracteriza a freqüência de utilização dos equipamentos. Não em função da utilização do movimento de levantamento, definindo- se quatro classes de utilização, conforme a tabela 1, que servem de base para o cálculo das estruturas.

Estruturas NBR 8400:

Considera-se que um ciclo de levantamento é iniciado no instante em que a carga é içada e termina no momento em que o equipamento está em condições de iniciar o levantamento seguinte.

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Classe de utilização da estrutura dos equipamentos

Estruturas NBR 8400:

Exemplo:Vida útil esperada: 15 a 25 anosPonte rolante: 50 tNúmero de utilizações por dia: 5

36000)(20).260(360)./(5_º == anosdiasúteisoudiasutilizacoelevantciclosn

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Estruturas NBR 8400:

Estado de carga/tensõesO estado de carga caracteriza em que proporção o equipamento levanta a carga máxima, ou somente uma carga reduzida, ao longo de sua vida útil. Esta noção pode ser ilustrada por diagramas que representam o número de ciclos para os quais uma certa fração P da carga máxima (F/Fmáx.) será igualada ou excedida ao longo da vida útil do equipamento, caracterizando a severidade de serviço do mesmo. Estes quatro estados de carga estão definidos na tabela 2.

Exemplo:P=1/31/3 da capacidade

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Estruturas NBR 8400:

Estado de carga/tensões

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Estruturas NBR 8400:

Classificação em grupos da estrutura dos equipament os e seus elementosA partir das classes de utilização e dos estados de cargas levantadas (ou dos estados de tensões para os elementos), classificam-se as estruturas ou seus elementos em seis grupos, conforme a Tabela 4.

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Estruturas NBR 8400:

Os diversos grupos indicados na Tabela 4 classificam a estrutura para os equipamentos como um conjunto e determinam o valor do coeficiente da majoração Mx, que por sua vez caracteriza o dimensionamento da estrutura.

Entretanto, para os cálculos de fadiga, não é sempre possível utilizar o grupo do equipamento como critério único para a verificação de todos os elementos da estrutura, pois o número de ciclos de solicitação e os estados de tensões podem, para certos elementos, ser sensivelmente diferentes da classe de utilização e dos estados de carga do equipamento; nestes casos deve-se determinar para tais elementos o grupo a ser utilizado na verificação à fadiga.

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Estruturas NBR 8400:

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Estruturas NBR 8400:

Classificação em grupos da estrutura dos equipament os e seus elementosExemplo:Estado de carga >> P=2/3 >> tipo 2 médioClasse de utilização >> C utilização em serviço intensivo >> 6,3 x 10^5Qual é o valor do coeficiente de majoração Mx ?

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Estruturas NBR 8400:

O cálculo da estrutura do equipamento é efetuado determinando- se as tensões atuantes na mesma durante o seu funcionamento. Estas tensões são calculadas com base nas seguintes solicitações:a) principais exercidas sobre a estrutura do equipamento suposto imóvel, no estado de carga mais desfavorável;b) devidas aos movimentos verticais;c) devidas aos movimentos horizontais;d) devidas aos efeitos climáticos;e) diversas.

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Estruturas NBR 8400:

a)Solicitações principais

As solicitações principais são:a) as devidas aos pesos próprios dos elementos, SG;b) as devidas à carga de serviço, SL.Os elementos móveis são supostos na posição mais desfavorável. Cada elemento de estrutura é calculado para uma determinada posição do equipamento, cujo valor da carga levantada (compreendida entre 0 e a carga de serviço) origina, no elemento considerado, as tensões máximas. Em certos casos a tensão máxima pode corresponder à ausência de carga de serviço.

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Estruturas NBR 8400:

b)Solicitações devido aos movimentos verticais

As solicitações devidas aos movimentos verticais são provenientes do içamento relativamente brusco da carga de serviço, durante o levantamento, e de choques verticais devidos ao movimento sobre o caminho de rolamento.

Nas solicitações devidas ao levantamento da carga de serviço, levam-se em conta as oscilações provocadas pelo levantamento brusco da carga, multiplicando-se as solicitações devidas à carga de serviço por um fator chamado coeficiente dinâmico (ψ).

O valor do coeficiente dinâmico a ser aplicado à solicitação devida à carga de serviço é dado na Tabela 5.

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Estruturas NBR 8400:

b)Solicitações devido aos movimentos verticaisMais usual

VL velocidade de levantamento com máximo de 1 m/s

O coeficiente dinâmico determina o valor da amplitude máxima das oscilações na estrutura no momento do levantamento da carga.

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Estruturas NBR 8400:

b)Solicitações devido aos movimentos verticais

Para certos equipamentos, as solicitações devidas ao peso próprio e as devidas à carga de serviço são de sinais contrários e convém, nestes casos, comparar a solicitação do equipamento em carga, aplicando o coeficiente dinâmico à carga de serviço, com a solicitação do equipamento em vazio, levando em conta as oscilações provocadas pelo assentamento de carga, ou seja:

a) determinar a solicitação total no assentamento da carga pela expressão:

b) comparar com a solicitação do equipamento em carga determinada pela expressão:

)2

1(

−− ψLG SS

LG SS ψ+

Comparar e utilizar para os cálculos o valor mais d esfavorável.

GS

LS =Solicitação devido a carga de serviço

=Solicitação devido ao peso próprio

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Estruturas NBR 8400:

c)Solicitações devido aos movimentos horizontais

As solicitações devidas aos movimentos horizontais são:a) os efeitos da inércia devidos às acelerações ou desacelerações dos movimentos de direção, de translação, de orientação e de levantamento delança, calculáveis em função dos valores destas acelerações ou desacelerações (Tabela 6);b) os efeitos de forças centrífugas;c) as reações horizontais transversais provocadas pela translação direta;d) os efeitos de choque.

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Estruturas NBR 8400:

d) devidas aos efeitos climáticos

As solicitações devidas aos efeitos climáticos são as resultantes das seguintes causas:a) ação do vento;b) variação de temperatura.

A ação do vento depende essencialmente da forma do equipamento. Admite-se que o vento possa atuar horizontalmente em todas as direções. Esta ação étraduzida pelos esforços de sobrepressão e de depressão cujos valores são proporcionais à pressão aerodinâmica. A pressão aerodinâmica é determinada pela fórmula:

6,1

2w

a

VP =

Vw é a velocidade do vento em m/s.

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Estruturas NBR 8400:

d) devidas aos efeitos climáticos

O esforço devido à ação do vento em uma viga é uma força cujo componente na direção do vento é dado pela relação:

aw PACF ..=

A é a superfície exposta ao vento em um plano perpendicular [m2];C é o coeficiente aerodinâmico que depende da configuração da viga;Pa é a pressão aerodinâmica, [N/m2].

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Estruturas NBR 8400:

d) devidas aos efeitos climáticos

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Estruturas NBR 8400:

e) diversas

Para o dimensionamento de acessos e passadiços, cabinas, plataformas, prevê-se como cargas concentradas:

a) 3000 N para acessos e passadiços de manutenção, onde podem ser depositados materiais;

b) 1500 N para acessos e passadiços destinados somente à passagem de pessoas;

c) 300 N de esforço horizontal nos guarda-corpos e corrimãos.

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Estruturas NBR 8400:

Casos de solicitação:São previstos nos cálculos três casos de solicitações:a) Caso I – serviço normal sem vento;b) Caso II – serviço normal com vento limite de serviço;c) Caso III – Solicitações excepcionais.

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Estruturas NBR 8400:

Caso I – Equipamentos em serviço normal sem ventoConsidera-se:as solicitações estáticas devido ao peso próprio SG;as solicitações devidas à carga de serviço SL multiplicadas pelo coeficiente dinâmico Ψ;os dois efeitos horizontais mais desfavoráveis.O conjunto é multiplicado pelo coeficiente de majoração Mx.

).( HLGx SSSM ++ψ

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Estruturas NBR 8400:

Caso II – Equipamentos em serviço normal com ventoConsidera-se:as solicitações do caso I;as solicitações devidas os efeitos dos ventos SW;Eventualmente, a solicitação devido a variação de temperatura.

WHLGx SSSSM +++ ).( ψ

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Estruturas NBR 8400:Caso III – Equipamentos submetidos a solicitações excepcionaisAs solicitações excepcionais são os seguintes casos:a) Equipamentos fora de serviço com vento máximo;b) Equipamentos em serviço sob efeito de amortecimento;Considera-se a mais elevada das seguintes combinações:a) Solicitação devida ao peso próprio SG, acrescida da solicitação devida ao vento

máximo SWMAX, incluindo as reações de ancoragens;

b) Solicitações devido ao peso próprio SG, acrescidas de solicitações devido a carga de serviço SL, acrescentado dos efeitos de choque ST;

c) Solicitações devida ao peso próprio SG, acrescida da mais elevada das duas solicitações Ψρ1SL e ρ2SL, onde ρ1 e ρ2 são os coeficientes de sobrecarga;

WMAXG SS +

TLG SSS ++

LG SS 1ρΨ+ LG SS 2ρ+ Continua...

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Estruturas NBR 8400:Caso III – Equipamentos submetidos a solicitações excepcionais

ρ1 e ρ2 são os coeficientes de sobrecarga;

1ρ

2ρ

Coeficiente de ensaio dinâmico=1,2/carga a carga nominal

Coeficiente de ensaio estático=1,4/carga a carga nominal

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:

Determinação das tensões:Deve-se evitar a ultrapassagem das tensões críticas que levem a ruína da peça por efeito:-Do limite elástico (limite de escoamento);-Das cargas críticas de flambagem;-Dos limites de resistência à fadiga.

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Limite de Escoamento:

Caso I:

Caso II:

Caso III:

).( HLGxa SSSM ++≥ ψσ

SG solicitação do peso próprio

SL solicitação devido a carga

SH solicitação horizontal

Sw solicitação do vento

ST solicitação de choque Ψ coeficiente dinâmico

MX coeficiente de majoração

WHLGxa SSSSM +++≥ ).( ψσ

WMAXGa SS +≥σTLGa SSS ++≥σ ocorrência de choques

ocorrência de vento máximo

LGa SS 1ρσ Ψ+≥ LGa SS 2ρσ +≥ ocorrência de sobrecargaou

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Limite de Escoamento:

Nos elementos solicitados à tração ou compressão simples, a tensão de tração ou compressão calculada não deve ultrapassar os valores da tensão admissível σa dados pela tabela 12, para aços com σe/σr<0,7.

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Limite de Escoamento:

Nos elementos solicitados ao cisalhamento puro a tensão admissível ao cisalhamento é dado pela fórmula:

3a

a

στ =

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Limite de Escoamento:

Nos elementos estruturais solicitados por esforços combinados, usa-se o critério da tensão de comparação σcp sendo σx e σy duas tensões normais, e ζxy a tensão de cisalhamento em um ponto (σP).

222 .3. xyxxyxCPa τσσσσσσ +−+=≥ Critério de Von Mises

No caso particular de tração ou compressão combinada com cisalhamento:

22 .3τσσ +≥a

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

A tensão crítica de flambagem é múltipla da tensão de referência de Euler:

vCRσ

2

2

2

)1(12

.

−=

b

eEER η

πσ

E = módulo de elasticidade e η = coeficiente de PoissonPara aços comuns E=21000 kgf/mm2 e η =0,3

2

18980

=b

eERσ

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

A tensão crítica de flambagem deve ser múltipla deste valor, onde:vCRσ

Para o caso de compressãoER

vCR k σσ σ .=

ER

vCR k στ τ .= Para o caso de cisalhamento

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

Ao valores de Kσ e Kτ, chamados de coeficientes de flambagem depende de:

-Da relação α=a/b entre as dimensões da placa;-Do tipo de apoio da placa sobre as bordas;-Do tipo de solicitação da placa em seu plano;-Do reforço eventual da placa (nervuras).

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

Compressão e Cisalhamento combinados:

+

−++

+=

vCR

vCR

vCR

vCCR

ττ

σσψ

σσψ

τσσ2

22

,

43

.4

1

.3

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

As reações são duas em cada viga:

l

al

PM.22

.

2

1

max

−=

l

rlPPM

.4

))(( 221

max

−+=

8

. 2lppM pp =

A carga do peso próprio da viga:

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

Acrescentar o momento proveniente do peso do sistema de translação (Mpp2), e passarela de cabine de comando (Mpp3), respectivamente:

adx

pppppp

W

MMMMσ

ψϕσ ≤

+++= max321 )(

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

A flecha máxima é dada, para duas cargas P iguais, por:

[ ])(.3).(..48 1

21 allal

lE

Pf −−−=

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

Pela norma DIN deve-se levar em consideração as solicitações de flexão lateral devido a frenagem brusca da ponte carregada:

148)( 321max atéK

K

MMMMM pppppp

H =+++

=

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:

P, P1, P2: reações das rodas do carro;l: vão da viga principal;r: distância da resultante a reação maior;pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;a1: distância entre as rodas.

Tensão máxima final na viga:

y

H

x

ppppppt W

M

W

MMMM+

+++= max321 )( ψϕ

σ

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Carga das Cabeceiras:

R1: reação total na cabeceira;p1p1:peso próprio das 2 vigas, inclusive passarela e sistema de transmissão;Q: carga útil no gancho;p2p2:peso próprio do carrinho;l1 e l2: distâncias identificadas na figura;

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Estruturas NBR 8400:

Método de Cálculo:Equações Genéricas de Projeto – Carga das Cabeceiras:

R1: reação total na cabeceira;p1p1:peso próprio das 2 vigas, inclusive passarela e sistema de transmissão;Q: carga útil no gancho;p2p2:peso próprio do carrinho;l1 e l2: distâncias identificadas na figura;

L

lLpp

L

lLQ

l

ppR

)()( 2221

2

111

−+−+=

2/1332 RppR +=

Momentos:

8

.33 appM p = c

RM R .

21

1 =

1. Rptotal MMM ψϕ += adx

total

W

M σσ ≤=

85

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Veículos ou carro de transporte:

86

Caracterísiticas construtivas da ponte rolante:

DIMENSIONAMENTO PONTE ROLANTE - EXEMPLO

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87

Conforme determinado na norma NBR 8400 (ABNT, 1984) a carga real na viga principal da ponte éresultante da aplicação de fatores que levam em conta as condições de funcionamento e a carga de serviço. O quadro exemplo a seguir, mostra a determinação das solicitações empregadas no

dimensionamento da viga.

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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88

Com base no quadro exemplo a equação demonstra o cálculo da carga real na ponte, onde: SL = Solicitação devidas a carga de serviço; SH = Solicitações devidas a efeitos horizontais mais desfavoráveis; SG = Solicitações devidas ao peso dos próprios elementos; Mx = Coeficiente de majoração.

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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89

Para o dimensionamento da viga da ponte admite-se que o maior esforço ocorre quando o talha (ou o carro de transporte) esta carregada e posicionada no centro da mesma. A figura mostra o carregamento na viga e o momento fletor gerado com a respectiva carga.

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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90

De acordo com a figura o momento fletor máximo na viga é 97618,13 N.A próxima etapa é o cálculo do momento de inércia mínimo que deve possuir a seção transversal da viga através da equação da NBR 8400.onde: Fadm = Flecha admissível: L / 800 (m) P = Carga (N) L = Comprimento da viga (m)I = Momento de inércia (cm^4)G = Módulo de elasticidade: 200 (GPa)

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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91

Com momento de inércia definido utilizou a tabela disponibilizada pela Gerdau para definição do perfil da ponte.

O perfil escolhido é o “W410x53” e momento de inércia igual a 18734 cm^4.

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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92

Com a definição do perfil da viga realiza-se o cálculo da tensão máxima atuante na seção transversal da mesma através da equação, onde:Tmáx.=Tensão máxima (MPa); Tadm = Tensão admissível (MPa);Te=Tensão de escoamento do material: 350 MPaY = Distância da borda a até a linha neutra da viga: 0,201 m I = Momento de inércia (cm4);C = Coeficiente de segurança de acordo com a NBR 8400: 1,5 Mf = Momento fletor máximo (N.m);

DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

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DIMENSIONAMENTO VIGA CABECEIRA

Para dimensionamento da viga da cabeçeira temos que o máximo momento fletor ocorre na mesma quando a talha carregada esta deslocada para a extremidade da viga principal, gerando uma carga de 64998,6 N sobre o centro da viga da cabeçeira. O diagrama mostra o carregamento na cabeçeira com 1,5 metros de comprimento, sendo que os apoios, ou seja, as rodas de translação estão localizadas a 0,6 metros da aplicação da carga.

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94

DIMENSIONAMENTO VIGA CABECEIRA

De acordo com o diagrama,o momento máximo para o carregamento é de 19499,58 N.m.Sendo assim vamos determinar o momento de inércia através da equação:

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95

DIMENSIONAMENTO VIGA CABECEIRA

A viga a ser escolhida deve ter um momento de inércia superior ao calculado . O perfil escolhido é o W150x22,5 - momento de inércia de 1229 cm^4 .Após a seleção do perfil é feita a verificação quanto às tensões atuantes na viga através da equação:

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DIMENSIONAMENTO VIGA TRILHO

Para o dimensionamento do trilho admite-se que o maior esforço ocorre quando ao a talha está posicionada na extremidade da ponte e uma roda do carro de translação posicionada no centro do trilho.O diagrama da figura mostra o cálculo do momento máximo da viga do trilho de 6,5 metros de comprimento, sendo que a carga gerada por cada roda de translação na viga é de aproximadamente 35764 N.

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97

DIMENSIONAMENTO VIGA TRILHO

Após a determinação do momento máximo na viga a próxima etapa é o cálculo do momento de inércia através da equação:

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98

DIMENSIONAMENTO VIGA TRILHO

Com o momento de inércia definido, seleciona-se a viga que atende a solicitação.O perfil escolhido é o W360x51 - momento de inércia igual a 14222 cm^4.

Após a seleção do perfil da viga é feita a verificação quanto às tensões atuantes na mesma através da aplicação da equação, onde a tensão máxima não poderá ultrapassar o valor da tensão admissível.

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DIMENSIONAMENTO VIGA COLUNA

Para o dimensionamento da viga da coluna da ponte admite-se que o máximo esforço acorre quando o carro de translação está posicionado exatamente sob a coluna de sustentação, gerando uma carga sobre a mesma de aproximadamente 64202 N, como mostra a figura.

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100

DIMENSIONAMENTO VIGA COLUNA

A primeira etapa de cálculo é a determinação do momento de inércia através da equação, onde: Pcr = Carga crítica de flambagem (N) I = Momento de inércia (cm^4)G = Módulo de elasticidade (N/m²) K = Fator de comprimento efetivo da coluna, (viga engastada e livre): 2 L = Comprimento da coluna (m) C = Coeficiente de segurança: 1,5

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DIMENSIONAMENTO VIGA COLUNA

Com o momento de inércia definido seleciona-se a viga que atende a solicitação tendo como limitante a largura mínima da viga que deve ser de 171 mm. O menor momento de inércia da viga selecionada deve ser superior ao momento de inércia calculado. Sendo assim o perfil selecionado é o W200 x 46,1 - momento de inércia de 1535 cm4 .

Após a seleção do perfil da viga é feita a verificação quanto às tensões atuantes na mesma através da aplicação da equação, sendo que a tensão máxima não excedendo o valor da tensão admissível, onde: Tmáx = Tensão máxima de flambagem (N/m²) A = Área da seção transversal da viga: 58,6 (cm²)Te = Tensão de escoamento (N/m²)C = Coeficiente de segurança: 1,5

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DIMENSIONAMENTO VIGA COLUNA

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103

DIMENSIONAMENTO MOTORREDUTORES DE TRANSLAÇÃO

Para o dimensionamento dos motorredutores que realizam o movimento de translação do conjunto da ponte sobre os trilhos utilizam-se as fórmulas disponíveis na NBR 8400. Considerando a velocidade de translação da ponte igual a 0,5 m/s (requisito de projeto) e o fator de resistência ao rolamento de 0,007 (NBR 8400) definido em função do material da roda tem-se a força de resistência ao rolamento e a potência necessária de cada motorredutor, de acordo com as equações, onde: Fr = Resistência ao rolamentoFt = Carga total sobre as rodasC = Fator de resistência ao rolamentoP = Potência necessária para realizar o rolamentoV = Velocidade de movimentação com carga (CV)n = Rendimento

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DIMENSIONAMENTO MOTORREDUTORES DE TRANSLAÇÃO

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Potência de Translação – veículos de transporte:

Resistência ao Rolamento (Fr): O valor de R representa a resistência ao movimento em um trecho horizontal e pode variar em função das características da roda do veículo e da superfície de translação.

R ≈ 0,020- Roda de Aço com Mancal de Deslizamento sobre Trilho

R ≈ 0,006- Roda de Aço com Mancal de Rolamento sobre Trilho

R = 0,020 a 0,025- Roda Pneumática com Mancais de Rolamento sobre Paralelepípedo

R = 0,014 a 0,016- Roda Pneumática com Mancais de Rolamento sobre Asfalto

R = 0,012 a 0,014- Roda Maciça de Borracha com Mancais de Rolamento sobre Asfalto

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Resistência à Inclinação (Fi): Neste caso devem ser consideradas as forças devido a influência da aceleração da gravidade no plano inclinado.

Resistência à Aceleração (Fa): Este valor é dividido em duas partes: forças de translação (Fat) e forças de rotação (Far).

Potência de Translação – veículos de transporte:

110

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Motor:

Potência do Motor para Velocidade Constante e Trecho Horizontal (Ph):

[W] η

VFP r

h

×=

Onde: Fr = Ft x R (Ft corresponde ao peso total sobre as rodas de apoio) [N]V = Velocidade de Translação do Veículo [m/s]η = Rendimento da Transmissão Mecânica [adimensional]

Potência de Translação – veículos de transporte:

111

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Motor:

Potência do Motor para Velocidade Constante com Inclinação (Pi):

[W] )()(

Pi ηα

ηα VSenFVCosF tr ××+××=

Onde:α = inclinação

Potência de Translação – veículos de transporte:

112

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Motor:

Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:

É necessário acelerar as massas em translação e rotação.O cálculo da potência de aceleração pode ser efetuado da seguinte maneira:

[W] 2

η×××=

a

tat tg

VFP

Onde:Ta = tempo de aceleração [s]g = aceleração da gravidade [m/s2]

Acelerar as massas em translação:

Potência de Translação – veículos de transporte:

113

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Motor:

Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:

Onde:Far = Resistência a Aceleração das Massas de Rotação [N]Θ = Momento de Inércia do Componente Rotativo [kg.m2]ε = Aceleração Angular [1/s2]ω = Velocidade Angular [1/s]Θred = Momento de Inércia Reduzido para o Eixo da Roda Motriz [kg.m2]

Acelerar as massas em rotação:

[N] r

a

r

1 ..........

1F

2redTrred2

221

11ar ×Θ=×Θ×=

××Θ++××Θ+××Θ= ε

ωωε

ωωε

ωωε

Tr

nnn

TrTrr

22

22

2

11red ............

×Θ++

×Θ+

×Θ=Θ

Tr

nn

TrTr ωω

ωω

ωω

εTr = Aceleração Angular da Roda Motriz [1/s2]ωTr = Velocidade Angular da Roda Motriz [1/s]r = Raio da Roda Motriz [m]a = Aceleração [m/s2]

Potência de Translação – veículos de transporte:

114

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Motor:

Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:

O valor da Potência de Aceleração das Massas de Rotação é:

[W] η

ωTrarar

TP

×=

Onde:Tar = Torque de Aceleração das Massas Rotativas

O valor do Torque de Aceleração é:

[N.m] rFT arar ×=

Eq. I

Eq. II

Potência de Translação – veículos de transporte:

115

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Motor:

Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:

Sabendo que:

Tr r

V=ωat

V a=

[W] 2

2

η×××Θ=a

redar tr

VP

Eq. IIIEq. IV

Substituindo as equações II, III e IV na equação I teremos a potência do motorpara aceleração do veículo em trecho horizontal:

Onde: ta = tempo de aceleração [s]

Potência de Translação – veículos de transporte:

116

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Motor:

Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:

A Potência de Aceleração Pa é obtido pela soma de Pat e Par.

[W] 2

22

ηη ×××Θ+

×××=

a

red

a

ta tr

V

tg

VFP

Considerando as dificuldades para o cálculo de todas as inércias dos corpos em rotação do mecanismo de translação do veículo, pode-se utilizar a expressão:

[W] x 2,12

η×××=

a

ta tg

VFP

Potência de Translação – veículos de transporte:

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Exercício:

Potência de Translação – veículos de transporte:

Calcular o motor do carro de transferência de panela de aço conforme especificação: Resistência estacionária ao movimento: 0,025Tempo de Aceleração: 4 segundosRendimento da Transmissão: 0,75Superfície Plana.Aceleração da Gravidade: g = 10 (m/s2)Peso Total: Ft = 2600000 (N)Velocidade de Translação: 0,667 (m/s)

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Solução:

Potência de Translação – veículos de transporte:Calcular o motor do carro de transferência de panelade aço conforme especificação: Resistência estacionária ao movimento: 0,025Tempo de Aceleração: 4 segundosRendimento da Transmissão: 0,75Superfície Plana.Aceleração da Gravidade: g = 10 (m/s2)Peso Total: Ft = 2600000 (N)Velocidade de Translação: 0,667 (m/s)

a) Cálculo da potência para velocidade constante em superfície plana.

W5780775,0

667,0025,02600000 =××=hP

b) Cálculo da potência para aceleração.

.Rtr FF =

η

VFP r

h

×=

W4626875,04

667,0

10

26000002,1P

2

a =×

××= x 2,12

η×××=

a

ta tg

VFP

Qual a potência a utilizar?

119

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco de Parafuso

120

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco de Parafuso

121

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco de Parafuso

Torque na carga (Q) de subida:

Torque na carga (Q) de descida:

).(. mQ rtgQM ϕβ +=

).(. mQ rtgQM ϕβ −=

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco a Cremalheira

123

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco a Cremalheira

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

124

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco Hidraulico

125

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco Hidraulico

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

126

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Sem Fim-Coroa

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

127

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Planetária

Vídeo

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

128

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Weston

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

129

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Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Tirfor

Equacionamento vide notas de aula do quadro.

130

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

As correntes soldadas são formadas por elos ovais de aço.

As principais dimensões são:t: passoB: largura externad: diâmetro da barra da corrente.

Correntes de elo curto= t≤3dCorrentes de elo longo= t>3d

131

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

A precisão de fabricação divide as correntes soldadas em:Correntes calibradas - passo de ±0,03d e largura externa de ± 0,05dCorrentes não calibradas – passo e largura de ± 0,1d

Ao mais comuns métodos de fabricação são o de solda a martelo (forja) e a solda de resistência elétrica.

As correntes soldadas devem ser ensaiadas sob uma carga igual a metade da carga de ruptura.Não se admite deformação permanente depois do ensaio.

132

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Fórmula geral para selecionar correntes soldadas à tração:

K

SS br

g =

Onde:Sg: carga admissivel suportada pela corrente [kgf]Sbr: carga de ruptura [kgf]K: fator de segurança

133

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Correntes de rolos:

As correntes de rolos são compostas por chapas articuladas por pinos. As correntes para cargas são feitas com duas chapas, para cargas mais pesadas o número de chapas pode chegar até 12.

134

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Correntes de rolos:

Qual a melhor? Vantagens? Desvantagem?

135

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de cânhamo:

Torna-se apropriado apenas para mecanismos de elevação operados manualmente (talhas).Os diâmetros das polias, sobre as quais o cabo corre, deve ser no mínimo 10d (diâmetro nominal da cabo).

136

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de cânhamo:

A seleção dos cabos de cânhamo é baseada apenas em sua tração, de acordo com a fórmula.

br

dS σπ

4

2

=

Onde:d: diâmetro de um círculo circunscrevendo as pernas [cm];S: carga sobre o cabo [kgf];σ: tensão de segurança à ruptura (σbr=100kgf/cm2, para cabos brancos e σbr=90kgf/cm2, para cabos alcatroados.

Onde:d: diâmetro de um círculo circunscrevendo as pernas [mm];S: carga sobre o cabo [kgf];

cos785,0 2 brancabosparadS = salcatroadocabosparadS 2705,0=

137

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Os cabos de aço são amplamente utilizados e suas vantagens em relação as correntes são:

1. Maior leveza;2. Menor suscetibilidade a danos devido;3. Operação silenciosa;4. Maior confiança em operação;

Nas correntes o rompimento ocorre repentinamente, enquanto que nos cabos de açoos fios externos rompem-se antes dos fios internos.Apesar do baixo custo, comparado as correntes, necessita de tambores maiores, o que torna mais pesado o mecanismo.

138

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Os cabos de aço são fabricados com fios de aço com uma tensão de resistência de σb=130 a 200 kgf/mm2.

139

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

140

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

141

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Elementos constituintes:

142

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Cabos de aço:

Elementos constituintes:

143

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Cabos com alma sintética:

144

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Tipos de Cabos:

145

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Cabos de aço:

Tipos de Cabos:

146

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Tipos de Cabos:

Cabo Warrington

147

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Cabos de aço:

Tipos de Cabos:

148

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Cabos de aço:

Tipos de Cabos:

149

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

150

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Cabos de aço:

151

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Cabos de aço:

152

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

Flexão: é a transição do cabo desde a posição reta até uma posição curva, ou desde a posição curva até uma posição reta.

Para a determinação do número de flexões do cabo, dividi-se por 2 o número total de pontos, onde as partes paralelas do cabo entram ou saem.

A polia compensadora não é considerada no número de flexões por que ela permanece estacionária quando a carga está sendo elevada ou abaixada.

153

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

154

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Cabos de aço:

A relação Dmin/d deve respeitar um número de flexões como é mostrado na tabela 7.

Dmin: diâmetro mínimo de uma polia ou tambor.d: diâmetro do cabo.

155

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos - Torcedura

156

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos – Tipos de perna

157

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos – Tipos de perna

158

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Núcleo ou alma

159

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Especificação

160

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

161

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

162

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

163

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

164

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

165

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

166

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

167

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

168

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

169

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

170

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

6.

171

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

172

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

O coeficiente de segurança utilizado para cabos de aço se baseia em segurança de operação (ruptura), durabilidade e confiabilidade. Estes coeficientes são normalizados.

Dimensionamento1. Coeficiente de segurança

173

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Dimensionamento2. Equações básicas de projeto

174

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Dimensionamento3. Fatores que influenciam na vida útil do cabo

Lubrificação, como a alma ajuda?

175

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Dimensionamento3. Fatores que influenciam na vida útil do cabo

176

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Dimensionamento3. Fatores que influenciam na vida útil do cabo

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Acessórios

178

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Acessórios

179

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Acessórios

180

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Acessórios – Detector de dano

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Exercício:

182

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabosErro9117

183

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

Erro 21415,284

184

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

185

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Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos

186

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Cintas de Elevação

187

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Guindaste Hidráulico

188

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Guindaste Hidráulico

189

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Guindaste Hidráulico

190

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Guindaste Hidráulico

191

Máquinas de Transporte - GMEC7106

Prof. Alexandre Silva

Guindaste Hidráulico

192

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Guindaste Hidráulico

Funcionamento

193

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Guindaste Hidráulico

Funcionamento

194

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Guindaste Hidráulico

Funcionamento

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Guindaste Hidráulico

FuncionamentoFuncionamento

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Estruturas NBR 8400:

Bom Estudo!!!