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UDC – CENTRO UNIVERSITARIO DINAMICA DAS CATARATASCURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

“Missão: Formar profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos

a promoverem as transformações futuras”

Diego Willy

Handerson Hack

Rodrigo

MAQUINAS DE ELEVAÇÃO

Foz do Iguaçu

2016

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SUMARIO

1 INTRODUÇÃO......................................................................................................................................... 3

2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA................................................................................................................... 4

2.1 MAQUINAS DE ELEVAÇÃO............................................................................................................... 4

2.1.1 ELEMENTOS DE MÁQUINA PARA TRANSMISSÃO POR CABOS DE AÇO:............................4

2.1.2 DISPOSITIVOS DESTINADOS AO MANUSEIO DE CARGA:.......................................................7

3 DETERMINAÇÕES.................................................................................................................................. 9

3.1 GUINCHOS:.......................................................................................................................................... 9

3.1.1 DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA DO MOTOR DO SISTEMA DE LEVANTAMENTO:...............9

SELEÇÃO E DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES MECÂNICOS DA ELEVAÇÃO:............10

4 EXEMPLO DE CÁLCULO:.................................................................................................................... 12

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1 INTRODUÇÃO

O ser humano sempre esteve à mercê do ambiente natural e suas forças,

dentre todos os seres em um ambiente inóspito ele era o mais frágil talvez, mas

contra todas as expectativas conseguimos nos desenvolver, graças a capacidade de

superar os obstáculos e arquitetar formas engenhosas para tornar sua existência

mais viável. O mundo foi moldado a sua imagem, os obstáculos foram modificados e

a engenhosidade humana continua em ação.

O fluxo de produtos e pessoas é uma parte essencial do ecossistema da nossa

espécie, tanto no cenário industrial. As maquinas de elevação estão acompanhando

o desenvolvimento da nossa utopia a muito tempo, são parte integrante de toda

indústria moderna. A diversidade de tipos e configurações que pode ser observada é

graças aos engenheiros mecânicos que adaptaram e buscaram através da análise

atender as necessidades encontradas.

De acordo com Rudenko (1976) as maquinas de elevação constituem um

grupo de aparelhos de ação periódica, que são projetados para movimentação de

carga, distintos, no entanto de elevadores e guindastes.

Esse trabalho trata-se disso, mencionando alguns tipos, quais cálculos estão

entrelaçados a seu desenvolvimento e exemplos.

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2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA

2.1 MAQUINAS DE ELEVAÇÃO

As máquinas de elevação representam uma grande variedade de equipamentos

utilizados em todos os setores da atividade industrial. Elas são utilizadas para

movimentação de cargas em estabelecimentos, departamentos, fabricas, industrias.

Desempenhando papeis de construção, armazenagem, carga, entre outros. Mas

distinto do transporte que pode ser desempenhado por meio ferroviários, rodoviários

e aéreos, nesse caso as coisas são transportadas de uma distância curta.

A variedade de maquinas disponíveis graças a solução criada é muito vasta, isso

torna o processo de classificação muito complicado, tende se a agrupar elas

baseado em aspectos como projeto, finalidade, tipo de movimento.

Os principais equipamentos que fazem parte das máquinas de elevação são:

guindastes, pontes rolantes, elevadores e guinchos.

O projeto e construção de máquinas de elevação requerem a aplicação de

normas específicas, que determinam as condições básicas que devem ser

obedecidas.

A especificação das características do equipamento é muito importante para a

definição das condições da aplicação.

Na etapa de escolha em um projeto para máquina de elevação são utilizados alguns

critérios para orientar esse processo:

Espécie e propriedades das cargas a serem manipuladas

Capacidade de tempo por unidade

Sentido e distância do percurso

Condições locais

Características do processo de produção

Capital disponível

2.1.1 Elementos de Máquina para Transmissão por Cabos de Aço:

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a) Cabo de Aço:

Os cabos de aço estão presentes na maioria dos equipamentos de elevação de

carga. Outros elementos de sustentação, como por exemplo: correntes de elos

redondos, correntes articuladas e cordas de cânhamo são utilizados em aplicações

específicas, porém na construção dos equipamentos o cabo de aço é o principal

elemento utilizado.

As características que garantem ao cabo de aço esta grande utilização são: boa

flexibilidade, grande capacidade de carga, durabilidade e padronização.

O elemento de construção dos cabos é o arame de aço. Os arames utilizados na

construção do cabo possuem resistência à ruptura por tração que pode variar de 160

a 220 (Kgf/mm2). Para garantir uma solicitação uniforme para todos os arames, o

entrelaçamento utilizado para a formação do cabo deve seguir uma orientação

correta para evitar desgaste prematuro e sobrecarga em alguns arames.

As principais características construtivas do cabo são:

- Número de pernas e número de arames (Seale, Filler e Warrington);

- Tipo de Alma (Aço ou Fibra);

- Sentido e Tipo de Torção (Direita/Esquerda e Regular/Lang);

- Passo;

- Lubrificação;

- Pré formação;

- Resistência do Cabo.

Durante a especificação do cabo de aço para uma aplicação em um equipamento

de elevação os fatores a serem analisados são:

- Escolha da construção e função da aplicação;

- Diâmetros indicados para polias e tambores;

- Ângulo de desvio máximo de um cabo de aço;

- Fator de segurança da aplicação.

A utilização dos cabos de aço nos equipamentos de elevação requer a utilização

de dispositivos e acessórios que devem ser especificados no projeto dos

equipamentos, os principais são: sapatas, manilhas, grampos, soquetes e terminais.

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Para maiores detalhes referentes ao projeto e especificação referentes aos

cabos de aço recomenda-se consultar as normas específicas (ex. NBR 13541 e

6327) e os catálogos dos principais fabricantes (ex. CIMAF).

b) Polias:

As polias são os componentes que guiam e sustentam o cabo de aço. Na

construção do sistema de elevação as polias podem ser móveis (passagem) ou

compensadoras (equalizadoras). As polias móveis apresentam rotação que

acompanha a velocidade de movimento do cabo enquanto as polias compensadoras

apenas ajustam o movimento do cabo.

A combinação de polias permite que a capacidade de um sistema de elevação

seja multiplicada, reduzindo a velocidade de elevação. Este sistema é conhecido

como moitão. Um fator importante a ser observado nestas construções é o

rendimento da transmissão (ver exemplo de cálculo item 3.1.6).

A especificação da polia esta diretamente relacionada com o diâmetro do cabo

de aço a ser utilizado, seguindo as recomendações normalizadas para a aplicação.

A NBR 8400, item 6.7.3, apresenta as recomendações para a determinação do

diâmetro mínimo de enrolamento para as polias. A norma AISE 6 e CMAA também

apresentam as recomendações a serem obedecidas na especificação de polias

aplicadas em pontes rolantes.

As demais dimensões de polias também são normalizadas, visando atender as

capacidades requeridas para os respectivos cabos de aço. O projeto da ranhura de

passagem do cabo é muito importante para garantir desgaste reduzido do cabo e da

polia. Para a especificação completa das polias, incluindo materiais e processo de

fabricação, recomenda-se consultar os manuais dos fabricantes (ex. Miguel Abad),

normas de dimensões (ex. DIN 15061, 15062 e AISE 6) e referências indicadas.

Na construção do sistema de polias outros componentes também devem ser

especificados. O eixo deve ser calculado para suportar a carga de trabalho e os

rolamentos devem ser especificados para a vida útil requerida. Os principais tipos de

rolamentos utilizados nestas construções são: cargas leves rolamentos de esferas;

cargas elevadas rolamentos de rolos cilíndricos ou rolamentos de rolos cônicos.

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c) Tambor (Dromo):

O Tambor é o elemento do sistema de elevação que tem a função de acomodar

o cabo de aço entre os cursos mínimo e máximo. Esta condição, juntamente com o

diâmetro especificado para o cabo, determina as características dimensionais para o

tambor (ver exemplo item 3.1.6).

O dimensionamento do tambor deve levar em consideração três condições de

carregamento:

1) Solicitação de compressão e flexão por causa do enrolamento;

2) Solicitação de flexão devido à tração do cabo;

3) Solicitação de rotação que produz um momento de torção.

Os detalhes de cálculo do tambor são apresentados no exemplo do item 3.1.6.

Os tambores são formados basicamente pelo corpo, onde são executadas as

ranhuras, as paredes laterais e o eixo de apoio. A transmissão do movimento de

rotação para o tambor pode ser feita diretamente pelo eixo de saída do redutor ou

através de uma engrenagem acoplado a uma das paredes laterais (principalmente

em guinchos). Na construção de acionamento direto, normalmente o mancal do lado

acoplado é o próprio mancal de saída do redutor. O mancal do lado oposto ao

acionamento é montado sobre um pedestal fixo a estrutura do equipamento.

Na condição máxima de desenrolamento do cabo devem ser previstas pelo

menos duas espiras ainda enroladas sobre o tambor, desta forma a fixação do cabo

fica isenta da força de tração. A extremidade do cabo é fixa no corpo do tambor

através de grampos parafusados.

Para muitos tambores de guincho, com grande extensão de cabo, o enrolamento

ocorre em mais de uma camada de cabos. Neste caso ocorre o enrolamento de

cabo sobre cabo.

2.1.2 Dispositivos destinados ao Manuseio de Carga:

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A diversidade de tipos de cargas e materiais a serem movimentados pelos

equipamentos de elevação exigem para alguns casos o projeto de dispositivos

especiais.

O elemento mais comum é o gancho forjado. Estes componentes são

normalizados e podem ser encontrados nos catálogos dos fabricantes

especializados. Além dos ganchos alguns dispositivos como laços, manilhas, olhais

Para aplicações em instalações siderúrgicas são necessários uma grande

variedade de dispositivos de manuseio de carga. Para os materiais granulados,

como por exemplo o descarregamento de carvão e minério de ferro dos navios e

escória de alto forno, são utilizadas as caçambas, conhecidas como “grabs”. Este

equipamento exige um dispositivo especial para comandar a abertura e fechamento

das caçambas. No manuseio de panelas e calhas de sucata de aciaria, são

utilizadas as barras de carga com ganchos lamelares. Nas áreas de laminações

existe grande variedade de dispositivos. O manuseio de placas e chapas grossas é

feito por eletroímã ou tenazes do tipo pinça. As bobinas de aço são movimentadas

por gancho laminado tipo “C” ou tenazes de bobinas. Os dispositivos com

acionamento elétrico exigem um enrolador para o cabo de alimentação.

Nas instalações portuárias os dispositivos para o manuseio das cargas variam

desde simples laços até dispositivos automatizados para o movimento de containers.

Para cargas especiais pode ser necessário o projeto de dispositivos especiais para

aumentar a produtividade dos trabalhos de carga e descarga.

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3 DETERMINAÇÕES

3.1 GUINCHOS:

Os guinchos utilizados como meio de elevação de carga são conjuntos fixos ou

móveis constituídos por um tambor para o enrolamento do cabo e um sistema de

transmissão para o acionamento do tambor. O acionamento do sistema pode ser

manual ou motorizado.

Os guinchos manuais têm capacidade entre 50 Kgf e 6000 Kgf. O projeto do

sistema de acionamento deve garantir que a força de acionamento não seja superior

a 25 Kgf. Este equipamento normalmente é aplicado em obras de construção civil.

As referências mencionadas no item anterior apresentam detalhes para o cálculo e

projeto destes dispositivos.

Os guinchos motorizados podem ser acionados por motor elétrico, hidráulico ou

pneumático. O tipo de acionamento depende das características de aplicação do

equipamento. Para guinchos móveis sobre veículos normalmente é utilizado o

acionamento hidráulico ou pneumático. Na maioria das aplicações industriais o

acionamento elétrico. O projeto do guincho motorizado segue as mesmas condições

do projeto de um sistema de elevação de uma ponte rolante, sendo um exemplo

detalhado apresentado no item 3.1.6.

Os guinchos são equipamentos utilizados para a elevação de carga

principalmente em locais de difícil acesso, durante os períodos de construção ou

reforma de instalações. Para algumas aplicações os guinchos podem substituir o

uso de máquinas com lança, em função do custo do aluguel da máquina.

3.1.1 Determinação da Potência do Motor do Sistema de Levantamento:

A determinação da potência do motor do sistema de levantamento de uma

máquina de elevação deve levar em consideração todos os fatores envolvidos no

deslocamento da carga em função do tipo de aplicação. O cálculo da potência deve

ser feito de acordo com as normas de construção do equipamento. Para o caso de

pontes rolantes este cálculo é feito com base na expressão a seguir:

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hp=(K s×K v×W L×V L )33 . 000×Ec

hp = Potência do Motor do Levantamento em HP

Ks = Fator de Serviço, Tabela 17 - AISE 6/91

KV = Fator de Correção de Voltagem, Tabela 16 – AISE 6/91

WL = Peso Total da Carga de Levantamento, incluindo Dispositivos de Manuseio

(lb)

VL = Velocidade do Sistema de Levantamento – (fpm)

Ec

= Eficiência Combinada das Engrenagens e Polias

= 0,93n x 0,98m para mancais de

deslizamento

n = número de engrenamentos

= 0,97n x 0,99m para mancais de

rolamento

m = número de polias móveis por

enrolamento

Esta equação atende as aplicações de equipamento com motores elétricos com

corrente alternada. Para corrente contínua a AISE 6 também apresenta a equação

para o cálculo. Aplicações com outros tipos de motores devem ser analisadas de

acordo com a aplicação.

Seleção e Dimensionamento dos Componentes Mecânicos da Elevação:

O sistema de elevação possui os componentes específicos analisados no item

3.1.1 (cabo de aço, polias e tambores) e no item 3.1.2 (dispositivo para manuseio de

carga). Os demais componentes do mecanismo de elevação são semelhantes aos

utilizados no veículo do item 2.

Estes componentes mecânicos são: redutor, eixos, rolamentos, acoplamentos e

chavetas. A metodologia de cálculo e seleção segue o mesmo procedimento do

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projeto do veículo, porém neste caso, o critério de dimensionamento pode ter

algumas diferenças. As normas de equipamentos de elevação (NBR 8400, AISE 6 e

CMAA) estabelecem os critérios de dimensionamento para estes componentes, que

dependendo da aplicação exigem fatores de segurança mais rigorosos.

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4 EXEMPLO DE CÁLCULO:

O dispositivo de levantamento de uma ponte rolante com capacidade de 60

toneladas e velocidade de levantamento da carga de 10 m/min. Sabendo-se que o

peso da barra de carga e demais componentes do dispositivo de levantamento é de

7 toneladas, determinar os seguintes dados para o projeto do sistema:

a) Diâmetro requerido para o cabo de aço considerando ponte rolante

siderúrgica para movimento de carga líquida.

b) Diâmetro das polias de passagem (polias móveis).

c) Diâmetro das polias de compensação (polias equalizadoras com pequenos

movimentos).

d) Diâmetro mínimo do tambor do levantamento.

e) Especificar a potência e rotação do motor; taxa de redução do redutor e

diâmetro final do tambor.

f) Comprimento mínimo do tambor para uma altura de elevação de 14500 mm.

a) Diâmetro requerido para o cabo de aço considerando ponte rolante siderúrgica

para movimento de carga líquida.

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Para a determinação do diâmetro requerido do cabo de aço devem ser

considerados os seguintes fatores:

1. Determinação do esforço atuante no cabo de aço: este valor é definido pelas

condições de aplicação no equipamento, sendo conhecido como carga de trabalho.

Depende da carga total do levantamento e da forma construtiva do sistema de

levantamento. Este sistema é composto por tambores de enrolamento, roldanas de

passagem, roldanas equalizadoras e dispositivo de içamento (ex. barra de carga).

O sistema é constituído por dois tambores independentes com dois

enrolamentos de cabo em cada tambor. O número total de cabos de sustentação é

de 16, sendo que cada enrolamento possui 4 cabos de sustentação.

2. Determinação do Fator de Segurança: o cálculo do diâmetro requerido do cabo de

aço é feito com base na tensão de ruptura. Devido às características de aplicação

deste componente não pode ser admitida uma ruptura em serviço. Portanto, um

dimensionamento com base em critérios de fadiga não pode ser utilizado. O Fator de

Segurança para o cálculo estabelece uma condição que leva em consideração as

características da aplicação, objetivando a segurança e durabilidade.

3. Especificação do cabo de aço: a determinação do diâmetro do cabo esta

relacionada com a classe e tipo de construção utilizada. No caso de cabos de aço

para pontes rolantes a classe normalmente recomendada é a 6x37 (6 pernas e 37

arames por perna), podendo ser utilizada a classe 6x19. A classe 6x37 possui maior

flexibilidade. Dentro da classe 6x37 existem diversos tipos de construção, que

variam o número de arames por perna de 27 a 49.

Além dos fatores que influenciam na determinação do diâmetro, descritos

acima, outros fatores são muito importantes para a correta especificação do cabo de

aço. Para maiores detalhes recomenda-se utilizar um catálogo de fornecedor com

certificação de qualidade.

- Cálculo da Carga de Trabalho (Pc):

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WL = 67000 Kgf (capacidade da ponte de 60000 Kgf + dispositivo de

levantamento 7000 Kgf).

N = 16 (número de cabos de sustentação – ver Figura 18).

Ep = 0,99m (eficiência mecânica das polias, sendo m o número de polias

por tambor. m = 3).

Pc=W L

N×Ep=67000

16×0 ,970=4317 ∴ Pc=4317(Kgf )

- Cálculo da Carga de Ruptura Requerida (Pr):

S = Fator de Segurança (para pontes rolantes com carga líquida

S 8)

Pr=S×Pc=8×4317=34356 ∴ Pr=34356( Kgf )

- Especificação do Cabo de Aço:

Para a especificação do cabo devemos consultar o catálogo do fabricante.

Para isto será utilizado o catálogo de novembro de 2002 da CIMAF página 66. No

caso de ponte rolante é recomendado o cabo na construção 6x41 Warrington-Seale.

Para temperaturas elevadas recomenda-se alma de aço .

Diâmetro (dc)Carga de Ruptura (Kgf)

IPS EIPS EEIPS

7/8” 31400 36100 39700

1” 40700 46900 51600

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Obs.: IPS, EIPS e EEIPS são classificações de resistência do arame utilizado na

fabricação do cabo de aço, para maiores detalhes consultar o catálogo dos

fabricantes.

Considerando que o cabo de 1” atende a aplicação para todos os materiais de

arame, será selecionado o cabo de 1”. O valor de S será de 9,05 para o cabo de 1”

com arame IPS.

Deve ser ressaltado que o diâmetro do cabo de aço influencia no

dimensionamento de componentes como polias e tambores.

b) Diâmetro das polias de passagem (polias móveis). (Roldanas = polias)

As polias de passagem ou polias móveis referem-se àquelas que executam

giro completo durante a passagem do cabo de aço em movimento.

Conforme AISE 6/91 o diâmetro da polia de passagem deve ser pelo menos

30 vezes maior do que o diâmetro do cabo, para as pontes Classes III e IV.

d pp=30×dc=30×25,4=762 ∴ dpp=762( mm )

Obs.: A NBR 8400/1984 pág. 59 a 61 , estabelece critério para o dimensionamento

da polia. Primeiramente deve ser definido o grupo do mecanismo, que neste caso

recomenda-se pelo menos o 4m. O grupo de mecanismo define o fator H1, que para

4m vale 25. O fator H2 depende do número de inversões do sentido de enrolamento,

para este caso temos 14 inversões conforme o critério da NBR8400/1984 pág. 60,

portanto deve ser escolhido 1,25. O diâmetro mínimo do enrolamento do cabo na

polia deve ser de 25x1,25x25,4 que resulta em 793,75 mm.

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c) Diâmetro das polias de compensação (polias equalizadoras com pequenos

movimentos).

As polias compensadoras executam função de ajustagem do movimento do

cabo com enrolamento duplo no tambor.

Neste caso a AISE 6/91 recomenda que o diâmetro da roldana não deve ser

inferior a 18 vezes o diâmetro do cabo.

d pc=18×dc=18×25 ,4=457 ,2 ∴ dpc=457 ,2(mm )

Obs.: Conforme NBR8400/1984, no caso de roldanas de compensação, H1

corresponde a 16 e H2 deve ser igual a 1. O diâmetro mínimo da polia de

compensação deve ser 16x1x25,4 que resulta em 406,4 mm.

d) Diâmetro mínimo do tambor do levantamento.

Para a escolha do diâmetro do tambor a AISE 6/91 faz a seguinte

recomendação para cabo da Classe 6x37 (inclui o tipo 6x41 especificado).

Pontes Classe I e II - dt 24 x diâmetro do

cabo

Pontes Classe III e IV dt 30 x diâmetro do

cabo

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A escolha do diâmetro do tambor influencia os cálculos do redutor e motor. A

velocidade de levantamento e o torque de acionamento dependem do valor do

diâmetro do tambor. Considerando ponte rolante Classe III (ver AISE 6/91 pág. 92).

d t=30×dc=30×25 ,4=762 ∴ d t=762( mm)

Obs.: Este valor corresponde ao diâmetro mínimo. Neste caso a NBR8400/1984

recomenda diâmetro mínimo de 22,4x1x25,4, que resulta em 569 mm.

___________________________________________________________________

_____________

e) Especificar a potência e rotação do motor; taxa de redução do redutor e diâmetro

final do tambor.

A potência do motor é determinada pela Equação 73 , página 68 da AISE

6/91, modificada para potência em KW.

Pm=K s×K v×W L×V L

6 ,12×Ec

Onde:

Ks = 1,1 (pág. 69 – Tabela 18) – Fator de Serviço para Motores de Corrente

Alternada

Kv = 1,0 (pág. 68 – Tabela 16) – Fator de Correção de Voltagem para Motores de

Corrente Alternada

WL = 67000 (Kgf) – Carga Total do Levantamento

VL = 10 (m/min) – Velocidade do Levantamento Principal

Ec = 0,97n.0,99m – Eficiência Mecânica do Levantamento (n – engrenamentos, m –

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roldanas)

A Potência do Motor de Levantamento é definida pela carga de levantamento

WL e velocidade de levantamento VL. Os demais coeficientes referem-se a fatores

específicos da AISE 6 e da eficiência mecânica do conjunto de levantamento. O

coeficiente 6,12 refere-se a transformação de unidades da carga de levantamento

para Newton e velocidade para m/s.

Substituindo os valores na equação tem-se:

Pm=1,1×1,0×67×10

6 ,12×0 ,974×0 ,993=140 ,2 ∴ Pm=140 ,2( KW)

Deve ser escolhido um motor padronizado que atende a especificação. A

potência escolhida é de 160 (KW) e o fator ED 40%.

A rotação do motor, taxa de redução e diâmetro do tambor são valores que

devem ser definidos em conjunto.

Em primeiro lugar devemos determinar a velocidade do cabo do levantamento

(Vc), que irá influenciar no cálculo do diâmetro e rotação do tambor. Considerando a

Figura 18, podemos definir a velocidade do cabo na expressão: (Ne corresponde ao

número de enrolamentos).

V c=N×V LNe

=16×104

=40 ∴ Vc=40(m/min )

A rotação do tambor (nt) é definida na expressão (este valor corresponde à

rotação de saida do redutor):

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V c=π×d t×nt ∴ nt=V cπ×dt

A taxa de redução do redutor (i) é definida na expressão:

i=nmnt

Para diferentes diâmetros do tambor, podemos definir valores da taxa de

redução na tabela abaixo, mantendo a velocidade de levantamento em 10 m/min. A

rotação do motor segue os valores padronizados.

dt (mm) nt (rpm)Rotação do Motor ( rpm)

3600 1800 1200 900 720

800 15,91 226,3 113,2 75,4 56,57 45,25

900 14,15 254,4 127,2 84,8 63,60 50,88

1000 12,73 282,8 141,4 94,3 70,70 56,60

1100 11,57 311,2 155,6 103,7 77,78 62,22

Analisando os valores desta tabela podemos definir inicialmente que somente

os motores de 900 e 720 rpm poderão atender a aplicação. Os demais motores

exigem reduções muito elevadas, difíceis de serem obtidas com um número de

engrenamentos previsto para três pares de redução. A taxa de redução considerada

viável para esta aplicação deve ser de até 64.

Para verificação final do sistema de levantamento deve ser verificado o torque

necessário para o levantamento da carga (Tn) em relação ao torque na saida do

redutor (Ts).

O torque necessário no eixo do tambor é calculado da seguinte forma:

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T n=2×2×Pc×dt /2=2×Pc×d t=2×4317×d t=8634×d t (Kgf×mm )

Transformando para Nxm, tem-se: (o valor do diâmetro do tambor deve ser

utilizado em mm).

T n=84 ,70×d t(N×m)

O torque disponível na saída do redutor será definido por:

T s=Pm×Erωm×i

Nesta expressão o valor m corresponde à velocidade angular do eixo do

motor. A velocidade angular esta relacionada com a rotação através da expressão:

V m=π×dm×nm=ωm×dm /2 ∴ ωm=2×π×nm

Substituindo o valor de m em função da rotação e considerando que este

valor será utilizado na expressão em rpm, tem-se:

T s=30×Pm×Erπ×nm×i

=30×160000×0 ,974

π×nm×i=1352628

nm×i

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Analisando o torque necessário (Tn) para os diversos diâmetros de tambores e

o torque de saída (Ts) para os motores de 720 e 900 rpm, verificamos os cálculos do

sistema de levantamento. Em todos os casos Ts Tn.

Existem algumas alternativas para a escolha da rotação do motor, diâmetro

do tambor e taxa de redução. Os valores em destaque na tabela podem ser

escolhidos. A escolha de um diâmetro maior para o tambor irá melhorar o

desempenho do cabo de aço, garantir um tambor com maior capacidade de

enrolamento de cabo e aumentar a resistência mecânica do tambor. Considerando

que a taxa de redução esta dentro de um valor compatível, serão escolhidos os

seguintes valores:

Rotação do motor 720 rpm

Diâmetro do tambor 1100 mm

Taxa de redução 1:62,22

Rotação do tambor 11,57 rpm

Com estes valores obteremos um torque na saída do redutor de 116889,6

(Nxm) para um torque necessário de 96965 (Nxm). O fator de 1,205 entre os valores

de torque deve-se ao motor adotado de maior potência e o fator de correção de

voltagem.

f) Comprimento mínimo do tambor para uma altura de elevação de 14500 mm.

O comprimento mínimo do tambor é definido pelo número de ranhuras

necessárias para enrolar o cabo de aço que atender a altura de elevação da ponte

rolante.

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Considerando a Figura 18, o número de ranhuras necessárias para cada lado

de cada tambor, poderá ser calculado na expressão a seguir:

N ranh=N×H

N e×π×d t=16×14500

4×π×1100=16 ,78 ∴ Nranh=16 ,78

A AISE 6/91 página 42 recomenda pelo menos mais 2 voltas completas

adicionais, após a fixação na extremidade do tambor. Neste caso serão adotadas 20

ranhuras de cabo de aço de cada lado de cada tambor.

N ranh=20

Conforme recomendação AISE 6/91, devemos ter o seguinte perfil para as

ranhuras:

Figura 19: Características das Ranhuras do Tambor

dt = 1100 (mm) - diâmetro do enrolamento do cabo no tambor (centro do cabo

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de aço)

a1 = 11,11 (mm) - (7/16 x 25,4) - profundidade da ranhura

rg = 13,10 (mm) - (1/32 x 12,7 + 12,7) - raio do fundo da ranhura

P = 30,50 (mm) - (1,2 x 25,4) - passo entre ranhuras

Lranh = 20 x 30,50 = 610 mm - comprimento total das ranhuras de cada lado do

tambor

de = dt – (dc – 2 x a1) = 1096,8 mm