TRANSMISSÃO POR CORREIAS

Transmissões por correias são dispositivos simples utilizados para transmitir torque e movimento rotativo entre eixos, que usualmente estão paralelos. A transmissão de potência se dá pelo atrito ou pelo engrenamento da correia com as polias.

Esse tipo de transmissão tem as seguintes características:

a) Facilidade de instalação e manutenção;

b) Alta confiabilidade e vida longa;

c) Pode operar com altas velocidades periféricas;

d) Pode ser utilizada para absorver vibrações e choques;

e) Limitada capacidade de transmissão de potência e de relação de transmissão;

f) Em alguns casos não é possível sincronismo dos eixos;

g) Em alguns casos são necessárias grandes forças de contato para a transmissão.

A figura abaixo mostra a geometria básica de uma transmissão com duas polias, que é o caso mais comum.

Geometria básica de uma transmissão por correia

θ1 = 180o –2.α θ2 = 180o + 2.α

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D2

D1

i =D2 – D1

2 . Cd

α = arc sen

D1 . θ1

360ºL =

D2 . θ2

360º+

Essas equações mostram como calcular a relação de transmissão (i) , o ângulo incluído da correia (α), os ângulos de abraçamento das duas polias (θ1 e θ2) e o comprimento da correia (L).

A transmissão de potência se dá pela diferença entre as tensões da correia no lado ativo e no lado inativo. A figura abaixo ilustra a atuação das forças mencionadas. As forças de tração nos dois lados da correia e a sua velocidade devem ser balanceadas para maximizar a transmissão de potência, minimizar o escorregamento e a carga nos mancais e contrabalançar as tensões devidas à força centrífuga. A transmissão de potência será nula se a velocidade for igual a zero ou for tão grande que toda a capacidade de carga da correia seja necessária para resistir à força centrífuga. Maior tensão na correia dificulta o escorregamento mas pode sobrecarregar os mancais do equipamento.

Forças que atuam na polia.

Quando a correia não sincronizadora está percorrendo o caminho entre o lado inativo e o ativo da polia ela vai sendo gradativamente esticada. O aumento do seu comprimento causa um escorregamento num certo arco da polia, que deve ser menor que o arco de contato para evitar que a correia escorregue para fora da polia. Embora o escorregamento aconteça em todas as correias não sincronizadas, só é possível à correia sair da polia no caso de correias planas.

Mecanismo de funcionamento de uma correia em “V”.

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α/2

CORREIAS EM TRAPEZOIDAIS OU EM “V”

Dimensionamento da transmissão por correia em “V”

Correias em “V” são transmissões não sincronizadas, existe sempre um certo escorregamento quando em operação normal. O efeito de cunha do rasgo da polia aumenta o atrito entre a correia e a polia e torna possível uma menor carga radial. Em geral o ângulo da seção transversal da correia é da ordem de 36o, um ângulo menor que 20o causaria travamento da correia na polia. A correia é deformada ao se curvar na polia, ocorrendo uma redução do seu ângulo, o que é levado em conta no projeto da polia.

Os diâmetros das polias são padronizados. Diâmetros menores que o mínimo recomendado não devem ser utilizados para evitar elevadas tensões de dobramento. A distância entre centros deve estar entre certos limites, não podendo ser muito pequena, para evitar freqüência de dobramento excessiva com o conseqüente aquecimento, nem muito grande, para evitar a possibilidade de vibrações laterais.

Cd mín. ≥ 0,7 . (D1 + D2)

Cd máx. ≤ 2 . (D1 + D2)

Uma transmissão corretamente projetada dispõe de dispositivos que permitem a instalação da correia sem uso de força e o re-tensionamento da correia após sua acomodação. Deve ser possível ajustar a distância entre centros de – 1,5% a + 3% do comprimento da correia.

A freqüência de dobramento da correia deve ser menor que 30 Hz para evitar sobre-aquecimento.

A capacidade de transmissão de potência, fatores de serviço, dimensões de polias e demais dados para dimensionamento de cada correia pode ser encontrada nos catálogos dos fabricantes. Uma transmissão dimensionada como descrito e corretamente instalada terá uma vida útil de cerca de 24.000 horas.

Construção das correias

As correias em V são correias sem fim com seção trapezoidal, montadas em polias com perfil em V. Trabalham silenciosamente, absorvem choques e não exercem esforços muito grandes nos mancais. As correias consistem em um conjunto formado por cordonéis que suportam a tração, um corpo de elastômero que suporta os cordonéis e pode, às vezes, ter uma cobertura para proteger o conjunto.

Cordonéis elastômero

O conjunto de cordonéis forma a linha neutra e o diâmetro primitivo da correia no rasgo da polia. As figuras abaixo ilustram diversos tipos de correia em uso.

V Duplo V Frizadas

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Multi-V Sincronizadas Redondas

Planas

Conjuntos de correias (multi-V) são usados para maiores capacidades de carga. A flexibilidade da correia pode ser aumentada com rasgos na parte inferior (Ver figura abaixo), permitindo uso de polias menores.

Multi-V Rasgos na parte inferior

Existem vários perfis padronizados de correias em V ou trapezoidais.

O tamanho das correias também é padronizado pela circunferência interior conforme tabela abaixo. Especifica-se uma correia trapezoidal com a letra da seção da correia seguida da dimensão da circunferência interior.

Por exemplo uma correia B75 é uma correia tipo B com uma circunferência interior de 75 polegadas.

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CIRCUNFERÊNCIA INTERIOR

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SEÇÃO A SEÇÃO B SEÇÃO C SEÇÃO D SEÇÃO Ein mm in mm in mm in mm in mm26 660 35 889 51 1295 120 3048 180 457231 787 38 965 60 1524 128 3251 195 495333 838 42 1067 68 1727 144 3658 210 533435 889 46 1168 75 1905 158 4013 240 609638 965 48 1219 81 2057 162 4115 270 685842 1067 51 1295 85 2159 173 4394 300 762046 1168 53 1346 90 2286 180 4572 330 838248 1219 55 1397 96 2438 195 4953 360 914451 1295 57 1448 105 2667 210 5334 390 990653 1346 60 1524 112 2845 240 6096 420 1066855 1397 62 1575 120 3048 270 6858 480 1219257 1448 64 1626 128 3251 300 7620 540 1371660 1524 66 1676 136 3454 330 8382 600 1524062 1575 68 1727 144 3658 360 9144 660 1676464 1626 71 1803 158 4013 390 9906    66 1676 75 1905 162 4115 420 10668    68 1727 78 1981 173 4394 480 12192    71 1803 79 2007 180 4572 540 13716    75 1905 81 2057 195 4953 600 15240    78 1981 83 2108 210 5334 660 16764    80 2032 85 2159 240 6096        85 2159 90 2286 270 6858        90 2286 93 2362 300 7620        96 2438 97 2464 330 8382        

105 2667 100 2540 360 9144        112 2845 103 2616 390 9906        120 3048 105 2667 420 10668        128 3251 112 2845            

    120 3048                128 3251                131 3327                136 3454                144 3658                158 4013                173 4394                180 4572                195 4953                210 5334                240 6096                270 6858                300 7620            

Funcionamento da correia em V

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Quando a correia é montada na polia e submetida à tração a tração dos cordonéis puxa o elastômero e o elastômero se apóia nas laterais da polia e transmite o torque. Uma correia em bom estado distribui o esforço uniformemente pelos cordonéis.

Ilustração do funcionamento de uma correia

Fatores que influem sensivelmente na vida da correia

a) Efeito do diâmetro da polia - A tabela abaixo mostra a vida da correia quando instalada numa polia de diâmetro diferente do mínimo recomendado.

Diâmetro (pol) Diâmetro (mm) Vida (%)

12 304,8 260

11 279,4 165

10 254,0 100

9 228,6 59

8 203,2 30

7 177,8 15

Tabela - Vida da correia em função do diâmetro da polia, tomando como base um diâmetro mínimo calculado de 10 “.

b) Efeito do número de correias numa transmissão múltipla

Número de correias

Vida (%)

12 200

11 140

10 100

9 65

8 41

7 23

6 13

Tabela - Influência do número de correias na vida, tomando como base uma transmissão com número de correias calculado igual a 10.

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c) Efeito da temperatura – A temperatura base para dimensionamento é 70o C. Temperaturas maiores e menores influem na vida da correia.

Temperatura (o C) Vida (%)

100 25

90 40

80 60

70 100

60 140

50 200

Tabela – Efeito da temperatura na vida da correia.

Instalação das correias em “V”

Os seguintes passos contribuem para aumento da vida das correias:

a) Ao montar jogos de correias utilizar correias do mesmo lote, com tolerâncias de dimensões dentro das recomendadas nos catálogos. Trocar todas as correias de transmissões múltiplas ao mesmo tempo;

b) Os canais das polias devem ser mantidos limpos, sem ferrugem e sem danos;

c) As correias devem ser montadas sem utilização de ferramentas ou força. Deve haver um dispositivo para aproximar as polias;

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d) As polias devem estar corretamente alinhadas (máx 5 mm/m de distância entre centros);

e) Para verificar se a tensão é correta numa transmissão com correias em "V" convencionais, proceda da seguinte forma:

- Meça o comprimento do vão "t".- No centro do vão "t" aplique uma força (perpendicular ao vão) suficiente para defletir a correia em 1/64" para cada polegada de comprimento do vão, ou seja, a deflexão deve ser de 1,6 % do vão.- Compare a força aplicada na deflexão. - Se a força estiver entre 1 e 1,5 vez os valores indicados para tensão normal, então a transmissão estará satisfatoriamente tencionada. A tabela abaixo mostra os valores de força para essa condição.

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PerfilFaixa de diâmetros da polia pequena

(pol)

Faixa de diâmetros da polia pequena

(mm)

força para 1vez a tensão normal

(lbf)

força para 1,5 vezes a tensão normal

(lbf)

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A 3,0 a 3,6 76,2 a 91,4 3,6 5,2A 3,8 a 4,8 96,5 a 121,9 4,3 6,2A 5,0 a 7,0 127,0 a 177,8 5 7,2B 3,4 a 4,2 86,4 a 106,7 4,9 6,9B 4,4 a 5,6 111,8 a 142,2 6,5 9,3B 5,8 a 8,6 147,3 a 218,4 8,2 11,8C 7,0 a 9,0 177,8 a 228,6 15,5 22,1C 9,5 a 16,0 241,3 a 406,4 16,9 24,3D 12,0 a 16,0 304,8 a 406,4 28,1 40,9D 18,0 a 27,0 457,2 a 685,8 34,7 50,4

Tabela – Força para esticamento das correias

Em geral o procedimento comum para tensionar as correias de uma transmissão tem as seguintes regras:a) A tensão ideal é a mais baixa tensão sob a qual a correia trabalha sem deslizar, mesmo na ocorrência de "picos de carga".b) Verifique a tensão nas correias freqüentemente durante as primeiras 48 horas de operação.c) Sub-tensionamento (tensão baixa) provoca deslizamento e, em conseqüência, gera calor excessivo nas correias, ocasionando falhas prematuras.d) Super-tensionamento (tensão alta) encurta a vida das correias e dos rolamentos.e) Verifique periodicamente a transmissão. Quando ocorrer deslizamento, ajustar a tensão das correias.

Uma prova prática e fácil que se pode fazer para verificar se as correias estão com a tensão correta, é a que está ilustrada abaixo. Empurre a correia de modo que sua base superior coincida com a base inferior das outras, sendo esta a tensão correta.

Falhas de Correias em V

As causas de falhas mais comuns das correias são temperaturas elevadas e desgaste da polia. Normalmente diz-se que um aumento de cerca de 10 oC na temperatura da correia reduz a sua vida à metade.

O aumento de temperatura afeta a correia de duas maneiras:

a) Amolece o elastômero e causa uma concentração da tração nos cordonéis próximos à periferia da correia, sobrecarregando-os;

b) Acelera a deterioração dos elastômeros (oxidação).

As principais causas da elevação de temperatura são:

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a) Escorregamento, tanto devido à excesso de carga quanto ao tensionamento inadequado da correia. A correia produz o chiado característico;

b) Alta temperatura ambiente ou operação da correia enclausurada;

c) Desalinhamento, que causa atrito da correia com partes fixas ou com a própria polia;

d) Dobramento excessivo da correia devido à utilização de polias muito pequenas.

Uma polias desgastada reduz a vida da correia em função da concentração dos esforços nos cordonéis próximos à periferia da correia, que ficam sobrecarregados. Diz-se que a polia está gasta quando as laterais apresentam desvio de mais de 1 mm em relação a uma linha reta ou quando o fundo do rasgo da polia está polido, indicando que a correia não está se apoiando somente nas laterais. Uma polia gasta pode reduzir a vida da correia em 50 %.

Figura - Polia desgastada.

A temperatura de operação das correias deve ser medida com termômetro de infravermelho, sem contato. O limite de temperatura é 70o C, acima desse limite a vida da correia será reduzida. Deve ser possível tocar com as mão nuas o canal da polia imediatamente após a parada do equipamento. Se isso não for possível a polia está quente demais, sendo necessário verificar o tensionamento das correias e o desgaste da polia.

Principais causas de problemas em correias:

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ÓLEO E GRAXACorreias expostas ao óleo em spray, líquido ou pasta, podem falhar prematuramente.

SUJEIRACorreias não trabalham bem com sujeira, causando danos à mesma e entrando no canal da polia prejudicando a transmissão.

FALTA DE PROTEÇÃOAs malhas protetoras das correias tem que dissipar bem o calor gerado pelo sistema, estando limpo e tendo boa ventilação.

Problemas Comuns:

CORREIAS SINCRONIZADORAS Pág. 13 de 15

ADIÇÃO DE CARGASA adição de cargas em um sistema já existente encurta a vida da correia.

RACHADURASReduzem a tensão e a eficiência da operação da correia. Altas temperaturas, polias de pequeno diâmetros, deslizes na transmissão provocam o aquecimento das correia e poeiras aceleram a presença de rachaduras

VIBRAÇÕESEvitar vibrações tencionando a correia adequadamente. Vibrações laterais devem ser evitadas, ajustando o tensionamento, o paralelismo e o alinhamento do sistema.

CORREIA VIRADAQuando as correias viram na polia, é um indicador de dasalinhamento do sistema, polias gastas ou vibração excessiva.Quando não for possível evitar tais vibrações, o emprego de polias com canais profundo podem contornar o problema.

DESNÍVEISPode ocorrer devido a:- Correias gastas e deformadas pelo trabalho;- Canais de polias desgastados pelo uso;- Correias de diferentes fabricantes.A solução é substituir o que estiver prejudicando a transmissão; seja a polia ou o jogo de correias.

CORREIAS GASTASParedes gastas indicam constantes derrapagens, e o motivo pode ser: - Sujeira excessiva;- Polias com canais irregulares;- falta de tenção nas correias.Materiais Estranhos - Correias quebradas ou excessivamente gastas podem ser o resultado da presença de materiais estranhos entre a correia e a polia.

A conformidade entre os dentes da correia e da polia é de extrema importância. O tensionamento da correia deve ser tal que permita esse sincronismo entre os dentes. Caso isso não ocorra a transmissão de torque se dará numa das extremidades da parte em contato com a polia, sobrecarregando os dentes da correia. Uma correia muito esticada vai ter um passo maior que o da polia, sobrecarregando os dentes do lado tensionado, e vice e versa.

A geometria da correia dentada é similar à da correia em “V”. Os detalhes para um dimensionamento devem ser obtidos dos catálogos dos fabricantes de correias dentadas.

Figura – Geometria de uma correia dentada e sua polia.

Uma correia dentada é construída conforme mostrado nas figuras abaixo.

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Correias sincronizadoras (ou dentadas) são simplesmente correias planas com dentes que permitem uma transmissão de torque sem escorregamento na polia. São utilizadas quando é necessário sincronismo do movimento dos eixos. Os dentes que permitem o sincronismo também propiciam grande capacidade de transmissão de potência com reduzido esforço radial. Uma das polias necessita de um pequeno flange para evitar que a correia saia da polia.

(c)

Figura – Construção de correias dentadas de uso geral (a e b) e serviço pesado(c)

Como no caso das correias em “V”, o principal modo de falha das correias dentadas é sobre-aquecimento. Também são possíveis falhas devido a carregamentos irregulares dos dentes.

Como no caso das correias em "V", as transmissões com correias dentadas são sensíveis ao desalinhamento das polias. Esse desalinhamento faz com que a distribuição de cargas nos dentes da correia seja irregular, o que leva a um desgaste muito rápido das regiões sobrecarregadas.

A foto abaixo mostra uma correia que trabalhou com parte da sua largura sem contato com a polia. A região da correia que não tem contato com a polia também está tracionada. No entanto, essa tração é transmitida às regiões adjacentes da correia ao invés de para a polia, causando uma tensão de contato alta demais entre os dentes. Desse modo o desgaste é irregular e muito rápido.

Figura - Correia dentada com desgaste acentuado na região sobrecarregada dos dentes.

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