CP. AUT. PROJ.PROJETOS INDUSTRIAIS

TREINAMENTO E CONSULTORIA TÉCNICA

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Elaboração: Proj. Carlos PaladiniVolume 7

Índice Vol. 7:

• Engrenagens......................................................pág. 1• CRITÉRIO DE PRESSÃO• CRITÉRIO DE FLEXÃO• CRITÉRIO DE PRESSÃO

MANCAIS DE DESLIZAMENTO.................................pág. 3• Radiais• Axiais• Mistos• MATERIAIS EMPREGADOS NA CONFECÇÃO DAS

BUCHAS............................................................pág. 4• MANCAIS DE PTFE.............................................pág. 5• TIPOS DE ROLAMENTOS....................................pág. 5• Cargas..............................................................pág. 7

DIMENSÃO DE ROLAMENTO SOLICITADOESTATICAMENTE..................................................pág. 7

CÁLCULO DO ROLAMENTO....................................pág. 8

DIMENSIONAMENTO DE MÁQUINAS DELEVANTAMENTO...................................................pág. 11

• Verificação dos Grupos Mecânicos• Classe de funcionamento• Estado de solicitação• Exercícios• Mecanismos de levantamento.............................pág. 14

CABOS DE AÇO.....................................................pág. 15• Propriedades dos cabos de aço• Resistência à abrasão• Posicionamento dos fios• TIPOS DE ROLAMENTOS....................................pág. 17• Cabos pré-formados• Cabos anti-giratórios• DIMENSIONAMENTO DO CABO DE AÇO..............pág. 18

V7 - 1

Engrenagens

Sendo que:

CRITÉRIO DE PRESSÃO:

(cm3)ϕ

Onde:b = largura do pinhão (cm)dp 1 = diâmetro primitivo do pinhão (cm)ƒ = fator que envolve características elásticas do parN = potência em (cm)I = relação de multiplicaçãoP1 (2) = pressão admissível de contato (kg /cm2)ϕp = fator de correção de hélicen1 = rotação pinhão (r.p.m.)

O fator (ϕp) é dado em função de βo atravésda seguinte tabela:

Nestes casos também a pressão admissível decontato (Padm) deverá ser estabelecida emfunção das caraterísticas do material e de vidaexpressa em horas.

Nestes casos para a determinação do fator de forma(q), utilizam-se os mesmos valores das engrenagenscilíndricas de dentes retos, entretento, deve-setomar como número de dentes o valor de:

Onde:Z = número de dentesβo = ângulo de héliceZn = número de dentes tomados na normalO fator (ϕr) é dado em função de βo através daseguinte tabela:

Onde:PU = esforço tangencial (kg)q = fator de formab = largura do pinhão (cm)mn = módulo normal (cm)e = fator de cargaϕr = fator de correção da hélice

o3n cosZ

Zβ

=

Ms = Módulo frontal ou módulo transversal

dp = ó primitivo mm288 = constanteN = potência cvn = rpm

o

n

cosM

msβ

=

3

nN

288 dp =

dp =rpm Z . ms

nN . 71620

MT =

ϕp 1,0 1,20 1,28 1,33 1,35 1,36 1,36 1,36 1,36 1,36βo 0º 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º

ϕp 1,0 1,11 1,22 1,31 1,40 1,47 1,54 1,60 1,66 1,71βo 0º 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º

MT = momento torçor kgf. CmN = potência cvN = rpm

RPMT

pU =

PU = força tang kgf

RP = raio primitivo

[cm]i1 i

.

dp

. Padm

MT . f 2 b

2

p2

2 +=

adm σ max σ ≤

i1i

. . p

Mt . f . 2 bd

p2

adm 1(2)

1221p

±=ϕ

ϕ

V7 - 2

Aplicação:Dimensionar a ECDH para as seguintes condições:Flexão e desgaste:Dados: N = 10 cv Z = 19 material SAE 1045 beneficiado

n = 900 rpm βo = 20º uso 9 horas diária i = 2,7 ϕo = 20º utilização e incidência de carga máxima.

Critério de Flexão ou Resistência

90010

288 dp nN

288 dp 33 ∴=∴=

mm

a Flexão.

CRITÉRIO DE PRESSÃO OU DESGASTE:

A expressão a seguir serve para levantar o valor da pressão.

∴=∴=∴=∴β

= 22,89 Zn 0,8297

19Zn

20º cos19

Zn . cos

ZZn

3O

3Zn = 23 dentes

dp = 64,26 mm

3,38 ms ms 19

64,26 ms . Z dp =∴=∴=

nomalizado 3,17 mn º20cos

mn 3,38

cosmn

ms ∴=∴=∴β

= Mn = 3,25

3,45 . 19 dp ms . Z dp

3,45 ms cos20º3,25

ms βcos

mnms dp e ms de Recálculo

∴=∴=

∴=∴=∴=∴

dp = 65,55 mm

900

10 . 71620 MT

nN . 71620

MT çorMomentoTor ∴=∴== MT = 795,77 kgf . cm

2

6,555RP

3,1775795,77

P [cm] RPMT

P UU ∴=∴=∴= RP = 3,2775 cm2

dpRP =

kg 242,79786 PU =

2mm / kgf 15,33 1,523

σfadm 1,35 . 0,8 . 3,25 . 15,33

3,2 . 242,797b ===

9 horas usob = 14,43 mm

1,3703704 . 9,16743 . 4572288 Padm

2,71 2,7

. ,401 . 6,555 . 1.443

795,77 . 1512 . 2 Padm

i

1 i .

, dp . bMT

. f . 2 Padm

22

p2

2

=

+=

+=

Padm = 7578,9593 kgf/ cm2

[ kgf / cm2 ]

R

U

. e . mn . fadm σq . P

b =ϕ

ϕ

V7 - 3

Determinação da vida em horas:

OBS.: O material deverá ser tratado termicamente pelo processo de tempera porchama ou por indução.HB ≅ 411,42 kgf /mm2 que eqüivale a 44 HRC.

MANCAIS DE DESLIZAMENTO DE ROLAMENTO

Mancais:São elementos de máquinas que têm por finalidade suportar eixos, possibilitandomovimento relativo de rotação, destes, em relação às peças que os envolvem.Na maioria dos casos os eixos são rotativos e os suportes ( estrutura, caixa) são fixos.As forças agindo sobre os eixos, através de elementos neles fixados, como polias,engrenagens, volantes, rotores, etc. , se escorregam para o suporte fixo através dosmancais.

261

66

166

1

66

66

6

61

61

61

2

61

mmkgf/ 411,42 HB 49

2,66 . 7578,95 HB

49 w. Padm

HB

354,78 w w w

10

6570 . 900 . 60 w

10h . n . 60

N

:uso de horas 6570 ter deverá dureza que uso de anos 2 Para

curta muito 900 . 60

10 . 2,9278h

n . 6010 .w

h :tendo

1,1960745 w

1,1960745 w7578,95

185 . 49 w

w185 . 49

95,7578

mmkgf/ 185 HB w

HB . 49Padm

==∴=

∴=∴=

=∴=

∴=∴=

∴=

==∴=

=∴=

W = 354,78

h = 54,219W = 2,9278

W 1/6 = 2,66

V7 - 4

Dependendo do tipo esforços aplicados os mancais são:RADIAIS: Forças preferencialmente radiais.

AXIAIS: Forças preferencialmente axiais.

MISTOS: Forças igualmente radiais e axiais.

Basicamente os mancais podem ser: de escorregamento (deslizamento) de rolamento

MANCAIS DE DESLIZAMENTOSão do tipo:

Os mancais de deslizamento poderão apresentar três tipos de atrito:-a – Atrito seco - contato peça-peça, não há qualquer tipo de lubrificante; - Ex.: emgravadores.b – Atrito semi - fluido - contato peça-peça com uma película de lubrificante; - Ex.:eixos em geralc- Atrito fluido - fluido - a película de lubrificante é suficientemente espessa a ponto deevitar 0Uma das situações acima deve ser escolhida, de acordo com a situação do projeto.

MATERIAIS EMPREGADOS NA CONFECÇÃO DAS BUCHAS:

Bronze:

Liga cobre - estanho 85 – 5 chumbo 9 zinco.Contendo 83,0 a 86,0% de cobre, 4,0 a 6,0% de estanho, 2,0% máximo de zinco e 8,0a 10,0% de chumbo;- empregada em buchas pequenas e mancais.

Liga cobre - estanho 80 – 10 chumbo 10 – contendo 78,0 a 82,0% de chumbo, 9,0a 11,0% de estanho, 1,0% de zinco máximo e 8,0 a 11% de chumbo;- empregadaem mancais para altas velocidades e grandes pressões e em mancais paralaminadores.

FR >>>Fa

FR ≅ FA

FA >>>FR

V7 - 5

Liga cobre - estanho 78 –7 chumbo15 – contendo 75,0 a 80,0% de cobre, 2,0 a8,0% de estanho, 1,0% máximo de zinco e 13,0 a 16,0% de chumbo;- empregadapara pressões médias, em mancais para automóveis.

Liga cobre - estanho 70 –5 chumbo 25 – contendo 68,0 a 73,0% de cobre, 4,0 a6,0 de estanho, 1,0% máximo de zinco e 22,0 a 25,0% de chumbo;- empregadaem mancais para altas velocidades e pressões baixas.

O limite de resistência à tração dessas ligas para mancais varia de 10,0 kgf/ mm2,para as que contém maior teor de chumbo, a 18,0 kgf/ mm2.

Adiciona-se chumbo para melhorar as propriedades lubrificantes ou de antifricçãodas ligas, além da usinabilidade. O zinco é igualmente eventualmente adicionado,atuando como desoxidante em peças fundidas e para melhorar a resistênciamecânica.

Também podemos fabricar mancais de : ligas de alumínio, ferro fundido, ligas dezinco, ligas de magnésio, madeira, borracha, vidro, material porcelanizado,carbetos duros, buchas grafitadas (até 300ºC) .

Podemos também, fabricar mancais com PTFE.

MANCAIS DE PTFE (Politetrafluoretileno)

É uma resina com alta resistência química, excelente estabilidade em temperaturaselevadas, ótima isolação elétrica, alta estabilidade à intempéries, baixo coeficiente deatrito e ante - aderência total.Outras características do PTFE sçai: auto-lubrificante, não absorve água, não queima,não solta fumaça, propriedade dielétrica excelente, permite congelamento, possibilitaesterilização. Nada adere ao PTFE.Para construção mecânica, também temos PTFE puro com: fibra de vidro; bronze;grafite; carvão; dissulfeto de molibdênio. Estes compostos aumentarão a rigidez, acondutibilidade térmica, a dureza e a estabilidade dimensional.

Os mancais de deslizamento são utilizados em locais onde se necessita : Ausência de ruídos; Baixa vibração; Ausência de lubrificantes (Buchas de PTFE); Baixo custo; Facilidade de montagem e desmontagem; Pode ser feito na própria industria.

MANCAIS DE ROLAMENTO

Os rolamentos consistem em dois aros ou anéis concêntricos, um dos quais vai nasede do suporte e o outro cravado no eixo; entre os dois aros vão esferas ou roletasque eliminam o atrito por deslizamento para convertê-lo em uma rotação. Paraconseguir os elementos rolantes guardem as devidas distâncias entre si, osrolamentos têm também uma peça chamada armadura, porta-esferas ou porta-roletes.

TIPOS DE ROLAMENTOS:

a- rígido de uma fileira de esferasb- auto-compensador de esferasc- de contato angulard,e- rígido de rolos cilíndricosf- de agulhasg- auto-compensador de rolosh- de rolos cônicosi- axial de esferasj- axial de esferas combinadok- axial de esferas auto-compensadorl- de rolos cônicosm- de duas carreiras de rolos.

V7 - 6

Cada tipo de rolamento tem propriedades características que o tornam particularmenteapropriado para certas aplicações. Entretanto, não é possível estabelecer regrasrígidas para a seleção do tipo de rolamento, já que para isso tem que ser consideradosdiversos fatores.As recomendações que são dadas a seguir, servirão para indicar, em umadeterminada aplicação, os detalhes de maior importância para efetuar a seleção dotipo de rolamento mais adequado.

Espaço disponível

Na maioria dos casos, pelo menos uma das dimensões principais do rolamento,geralmente o diâmetro do furo, é determinada pelas características do projeto daprópria máquina.Normalmente são selecionados rolamentos rígidos de esferas para eixos pequenosdiâmetro, enquanto que para eixos de grandes diâmetros podem ser escolhidos osrolamentos rígidos de esferas, os de rolos cilíndricos ou os auto-compensadores derolos.Quando o espaço radial é limitado, deverão ser selecionados rolamentos de pequenaseção, por exemplo gaiolas de agulhas, rolamento de agulhas com ou sem anelinterno, certas séries de rolamentos auto-compensadores de rolos.Quando o espaço axial é limitado e são necessários rolamentos particularmenteestreitos, para cargas radiais ou combinadas, podem ser utilizadas algumas séries derolamentos de uma carreira de rolos cilíndricos ou rígidos de esferas e, para cargasaxiais, gaiolas axiais de agulhas e algumas séries de rolamentos axiais de esferas.

V7 - 7

Cargas

Este é o fator que geralmente determina o tamanho do rolamento a ser usado. Emgeral, considerando as mesmas dimensões principais, os rolamentos de rolos podemsuportar maiores cargas que os rolamentos de esferas. Estes últimos são utilizadosprincipalmente para suportar cargas pequenas e médias, enquanto que os rolamentosde rolos são em muitas ocasiões, a única escolha possível para cargas pesadas eeixos de grandes diâmetros.

DIREÇÃO DA CARGA

Carga radial

Os rolamentos de rolos cilíndricos com anel sem flanges ( tipo NU e N ) e osrolamentos de agulhas ( exceto os rolamentos combinados de agulhas e esferas e oscombinados agulhas / axiais), podem suportar somente cargas radiais. Todos osdemais tipos de rolamentos radiais podem suportar cargas tanto radiais como axiais.

Carga Axial

Os rolamentos axiais de esferas podem suportar somente cargas puramente axiaisleves ou moderadas.Os rolamentos axiais de esferas de escora simples podem suportar cargas axiais numsó sentido, e os de dupla escora, cargas axiais em ambos os sentidos.Os rolamentos axiais de rolos cilíndricos e os axiais de agulhas podem suportarelevadas cargas axiais num sentido. Os rolamentos axiais auto-compensadores derolos podem suportar, além de cargas axiais bastante elevadas, cargas radiais de umacerta magnitude atuando simultaneamente.

Carga combinada

A carga combinada consiste de uma carga radial e uma axial que atuamsimultaneamente.Para suportar cargas combinadas são utilizados principalmente os rolamentos deesferas de contato angular de uma ou duas carreiras, e os rolamentos de roloscônicos. Também são utilizados os rolamentos rígidos de esferas e os rolamentosauto-compensadores de rolos.Quando a componente axial representa uma grande parcela da carga combinada,pode ser aplicado um rolamento axial separado para suportá-la, independentementeda carga radial.Além dos rolamentos axiais, para suportar cargas puramente axiais podem tambémser utilizados rolamentos radiais adequados, por exemplo rolamentos rígidos deesferas ou rolamentos de esferas de quatro pontos de contato. Para se ter a certezade que esses rolamentos são submetidos somente a carga axial, os anéis externosdevem ser montados com folga radial no alojamento.

DIMENSÃO DE ROLAMENTO SOLICITADO ESTATICAMENTE

Solicitação Estática é quando o rolamento está parado ou oscilalentamente. Exemplo: Gruas (Talhadeira), posicionadores, etc. Para se calcularo rolamento por solicitação estática devemos calcular o fator de esforçosestáticos (Fs). Para comprovar que o rolamento selecionado possui capacidadede carga estática suficiente.

Fs recomendável sobre o ponto de vista de segurança contra deformaçõesplásticas nos pontos de contato.

Fs = 1,5 à 2,5 para exigências elevadasFs = 1,0 à 1,5 para exigências normaisFs = 0,7 à 1,0 para exigências reduzidas

V7 - 8

Se o rolamento trabalhar em altas temperaturas devemos introduzir mais umfator na fórmula que será o Ft.Para Solicitação Estática:

Até 150°C Ft = 1Para 200°C Ft = 0,90Para 250°C Ft = 0,75Para 300°C Ft = 0,60

Co = Solicitação de carga estática [ kN ou N] ou [kgf] este dado é encontradono catálogo.Po = Carga estática equivalente: é um valor que deverá ser calculado quandohouver cargas combinadas, quando não houver carga combinada, ou seja,somente carga radial, Po = Fr. Quando Po for combinado usa-se a seguinteexpressão:

Dados iniciais para escolha do rolamento.n = rpmØ do eixo a ser montado.Fr e Fa = forças radiais e axiais.Tipo de rolamento escolhido de acordo com aplicação.

1° Exemplo: Rolamento Estático, carga pura (Fr).Para um rolamento solicitado estaticamente com força radial pura de 655 kgfmontado em um eixo de diâmetro 30mm, deseja-se saber:• número ou designação para compra considerando carga de exigênciaelevada e temperatura de trabalho ambiente, indique também qual deve ser atolerância no eixo e a rugosidade superficial sabendo que o rolamento possuicarga rotativa no anel de encosto externo no caso do eixo, determinar tambémo raio mínimo de encosto do rolamento.

Fs = 2,0 Ft = 1,0

Como solicitação do rolamento é radial Fr = Po

Fr = 655 kgf Fs = 2

O rolamento escolhido foi 6306 que possui Ø interno = 30mm e Ø externo72mm x 19mm de largura com capacidade de carga estática igual a 14600 Nque atende a solicitação do equipamento que exige uma carga estática de12838 N e um diâmetro de eixo igual a 30mm.Caso não poder alterar o Ø eixo, pode-se utilizar 2 rolamentos. Mas valelembrar que a viabilidade do projeto (relação custo x benefício).

CÁLCULO DE ROLAMENTO SOLICITADO DINAMICAMENTE

Tem por base a fadiga do material, formação de pittings (pequenos buracos norolamento). A fórmula para a vida nominal é:

Ft

Po.Fs Co

Fs Po. CoPo

CoFs

=

=⇒=

Po = Xo . Fr + yo . Fa

N 12838 Co

ou kgf 1310 Co 1

2 . 655 Co

FtFr . Po

Co

=

=⇒=⇒=

6

*P10

60 .n .Lh P. C =

V7 - 9

Onde:C = capacidade de carga dinâmica.P = carga dinâmica equivalente [N].Lh = vida nominal expressa em horasn = rotação [rpm].*P = 3 para rolamento de esfera.*P = 10/3 para rolamentos de rolos.

Quando o rolamento for solicitado axialmente e radialmente ao mesmo tempo,usa-se a seguinte expressão:

Onde:Fr = Carga RadialFa = Carga Axialx = Fator Radialy = Fator AxialPara carga e rotação variável segue a fórmula:

Para cargas sujeitas a alterações, mas a rotação permanecer constanteobteremos:

Se uma rotação constante e a carga crescem de forma linear de um valormínimo para um valor máximo obtem-se:

Exercício: Rolamento solicitado dinamicamente.

Um rolamento de esferas deverá ser calculado para uma rotação de 800rpmcom uma carga radial de 600kgf e uma carga axial de 200 kgf em umatransmissão de engrenagem para uso geral montado em um eixo deengrenagem para uso geral montado em um eixo de diâmetro igual à 40mm.Calcular C:

Lh = 20000 h (visto em catálogo)n = 800 rpm*P = 3 (Rolamento de esferas)

P = x . Fr + y . Fa

[rpm] ... 100q2

. n2 100q1

. n1 nm

média Rotação

10q

. nmn

. Pn ... 100q2

. nmn2

. P 100q1

.nmn1.P P 3

N

N

N332

31

++=

++=

3 33 ... 100

q2 .P2

100

q1 .P1 P ++=

3

Pmáx . 2 Pmin P

+=

Fa .y Fr . x P10

60 .n .Lh P. C *P

6

+=

=

V7 - 10

Neste momento faremos uma pré-escolha utilizando um rolamento de diâmetro40mm que se encontra no catálogo SKF-página 118, entre o máximo e omínimo valor para fazermos o pré-cálculo da capacidade dinâmica.Observação:

1. Caso o rolamento não resista (não possua capacidade dinâmica paraatender a solicitação), o projetista poderá atuar da seguinte forma:

AUMENTAR O NÚMERO DE ROLAMENTOS NO LOCAL DA APLICAÇÃO.2. Escolher dentro da mesma categoria de diâmetro 40mm um rolamento

com maior capacidade, caso continue não atendendo, volte a opçãoanterior.

3. Pode-se optar em trocar o tipo de rolamento, desde que o mesmo estejedentro das características de funcionamento (bom para cargascombinadas).

4. Se o projeto permitir, aumente o diâmetro do eixo, com isto obteremosum rolamento com maior capacidade até atingirmos a necessidade daaplicação.

Capacidade de carga dinâmica vista no catálogo SKF, C = 16.800Capacidade de carga estática Co = 9300

Iremos verificar os valores de x e y para introduzirmos na fórmula quedetermina a carga dinâmica equivalente igual à P:

De acordo com a tabela da página 115 do catálogo SKF, é necessário que sefaça algumas verificações para obtermos o valor de x e de y.

1a Verificação:

Fa/Co = 0,21, no catálogo Fa/Co mais próximo é 0,25 que nos fornece valor dee = 0,37.

Para folga normal, o catálogo nos recomenda 2 verificações:

e

Verificando Fa/ Fr, obtemos o valor de 0,33, que por sua vez é menor do que e,portanto o catálogo (SKF) nos fornece valor de x = 1 e y = 0.

Calculando o valor de C, temos:

P = x . Fr + y . Fa

9300

9,8 . 200

Co

Fa == 0,21

e Fr Fa/ ≤ e Fa/Fr >

P = x . Fr + y . Fy

P = 1 . 600 . 9,8 + 0 . 200 . 9,8

P = 5880 N

==⇒= 10

60 . 800 . 20000 . 5880 C

10

60 .n .Lh P. C 3

6*P

6

N 58005,3 C ≅

V7 - 11

Verifique-se que o rolamento escolhido não atende a solicitação devida de20000 h e carga dinâmica de 58005,3N pois o rolamento resiste a C =16.800N.

Solução:

1. Aumentar o número de rolamentos ou2. Nova verificação com o rolamento 6408 pré-escolhido no catálogo que

possui C = 63700 N.

Temos:

A relação Fa/Co nos leva ao valor de 0,07e = 0,27Fa/Fr < e

Valores para x e y:

x = 0,56 y = 1,6P = 0,56 . 600 + 1,6 . 200

Concluímos que o rolamento escolhido 6408 possui C = 63700 N e o valorcalculado de C = 63419,1, portanto o rolamento escolhido atende a nossanecessidade.

DIMENSIONAMENTO DE MÁQUINAS DE LEVANTAMENTO EMESPECIAL: PONTES ROLANTES

VERIFICAÇÃO DOS GRUPOS MECÂNICOSA – PELA ABTN ( ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS)

Para efeito de projeto de equipamentos de P. R. , guindastes e diversos equipamentosde transportes, a norma brasileira (PNB -283) estuda os mecanismos e estruturasseparadamente; no momento veremos quanto a mecanismos.A PNB –283 classifica os diferentes mecanismos de um equipamento delevantamento em sete grandes grupos, a seguir : 1MA, 1MB, 2M, 3M, 4M e 5M, deacordo com o serviço que estes efetuam.A obtenção desses grupos se consegue através da verificação da classe defuncionamento e estado de solicitação.

CLASSE DE FUNCIONAMENTO

A verificação do tempo médio de funcionamento diário do mecanismo dado em horas.O mecanismo só será considerado em funcionamento quando estiver em movimento.A tabela a seguir, é estimada em função dos dias de trabalho normal, tirando os diasde descanso.

0,054 36.500N

1962N Fa/Co ==

P = 6428,8N

⇒= 10

60 . 800 . 20000 . 6428,8 C 3

6

C = 63419,1 N

V7 - 12

ESTADO DE SOLICITAÇÃO

Indica em que proporção está sendo utilizado um mecanismo ou elemento deste.Os E. S. são dados em três estágios, a seguir:

ES 1:

Refere-se quando o mecanismo é utilizado mais para cargas pequenas e raramente àsua carga máxima.

ES 2:

Quando o mecanismo praticamente é submetido a tempos quase que iguais apequenas, médias e máximas solicitações a que se dispõe.

ES 3:

Quando na maioria das vezes as solicitações estão bem perto da máxima.

A seguir gráficos comparativos dos três estados:

C. F. Tempo (horas)diário

Duração Total (horas)

V0,25 < 0,5 800

V0, 5 > 0,5 e ≤ 1 1600

V 1 > 1 e ≤ 2 3200

V 2 > 2 e ≤ 4 6300

V 3 > 4 e ≤ 8 12500

V 4 > 8 e ≤ 16 25000

V 5 > 16 50000

V7 - 13

Combinando a classe de funcionamento com o estado de solicitação, selecionamos ogrupo mecânico:

Exercícios:

01. O tambor do sistema de levantamento de um guincho será utilizado em média 3h/ dia, sendo que o projeto será para um peso limite de 20 toneladas e o clienteinforma que só 66% da carga máxima será solicitada para 20% do tempo deutilização. Determine o grupo de trabalho do tambor.

02. Para se verificar que tipo de polias móveis se colocaria em um moitão de umaponte rolante foram fornecidos os seguintes dados: trabalhará em média 5 h/ diae estima-se que em 50% de sua vida trabalhará a plena carga. Qual seu grupomecânico?

C. F.E. S.

V0 , 25 V0 , 5 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5

1 1MB 1MB 1MB 1MA 2M 3M 4M2 1MB 1MB 1MA 2M 3M 4M 5M3 1MB 1MA 2M 3M 4M 5M 5M

V7 - 14

PELA DIN (DIN – 15020)

A norma DIN verifica o grupo de trabalho da seguinte maneira:

1º - Através do número de operações ou ciclos por hora se determina o grupo detrabalho.2º - Este grupo de trabalho é válido para todos os elementos do sistema.

MECANISMOS DE LEVANTAMENTO

Os mecanismos dos sistemas de levantamento se compõe, normalmente, de acordocom o croqui abaixo:

V7 - 15

1: MOTOR ELÉTRICOGeralmente assíncrono de indução de anéis, cuja característica deve ser a de partir aplena carga.

2: LUVA ELÁSTICAEsta luva serve para dar proteção ao motor, tanto pelo alinhamento como paraconseguir com êxito a rotação constante entre o motor e o redutor.

3: REDUTOR DE VELOCIDADEÉ necessário devido a rotação em que se encontra o motor e a velocidade que sedeseja dar à carga no movimento de subida e descida.

4: TAMBORServe para armazenar o cabo de aço. O tambor pode ser liso ou ranhurado.

5: FREIOO freio, quando se trata de pequenas e médias intermitências, será eletromagnético epara grandes intermitências, eletrohidráulico. Quando se trata de motor de correntecontínua, teremos freio a disco.

6: MOITÃOÉ o nome dado à série de polias responsável pela subdivisão da carga em diversasramais de sustentação.

7: CABO DE AÇOEste elemento de tração serve para elevar ou descer a carga.Começaremos agora a estudar com mais detalhes cada um desses componentes everificando como dimensioná-los se for o caso.

CABOS DE AÇO

Os cabos de aço são formados por diversos fios, de bitola, em geral entre 0,4 a 5 mmaproximadamente, que se enrolam helicoidalmente. São fabricados com Aço ABTN1060 ou 1070.Obs: Podemos encontrar na praça, cabos com acabamento galvanizado (tratamentocom zinco à quente), usado para equipamentos que trabalham em atmosferascorrosivas. Este tratamento fornece ao cabo uma resistência final deaproximadamente 10% menor que o comum.

ELEMENTOS QUE COMPÕE O CABO

Os cabos de aço são compostos pelo enrolamento helicoidal de diversas pernas emtorno de um núcleo central chamado alma. Essas pernas, por sua vez, também sãocompostas pelo enrolamento helicoidal de arames em sucessivas camadas, cujasbitolas podem ou não serem idênticas.

- QUANTO AO TIPO DE ALMA PODEMOS TER:⋅ alma de fibra ( A. F. )⋅ alma de aço ( A. A. )

- QUANTO À ALMA DE FIBRA, ESTA PODE SER:. natural (cânhamo, cizal, etc.). artificial (polipropileno – nylon -)

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- VANTAGENS DA ALMA DE FIBRA:1. O cabo é mais flexível possível;2. A alma se comporta como uma esponja, ou seja, retém o lubrificante, liberando-o a

medida do necessário.

- DESVANTAGENS DA ALMA DE FIBRA:1. Não pode ser utilizada em ambientes de alta temperatura.2. Menor resistência comparando com o A. A.

OS CABOS COM ALMA DE AÇO PODEM SER:- Comuns: mais uma perna colocada no miolo.- Alma de aço por cabo independente (AACI). Um mini cabo serve de alma para os

cabos maiores. Consegue-se maior resistência.

- VANTAGENS DO A. A.1. Maior resistência ao amassamento ( ideal no caso de enrolamento no tambor liso

em mais de uma camada).2. Resistência à ruptura (τ rup)

- DESVANTAGENS DO A. A.1. Menor flexibilidade que o de A. F. exigindo diâmetro de enrolamento maior para

uma mesma durabilidade.2. Maior peso que o A. F.

PROPRIEDADES DOS CABOS DE AÇOPara uma determinada bitola, para um cabo de aço, este será mais flexível quantomaior for o número de arames contidos neste.

RESISTÊNCIA À ABRASÃOQuanto maior a bitola dos arames da camada mais externa das pernas de um cabo deaço, maior será a sua resistência à abrasão ao passar por polias, tambores, etc.

POSICIONAMENTO DOS FIOSO posicionamento de fios grossos na região mais externa de uma perna, resulta numcabo mais flexível do que aquele onde os fios grossos estão na periferia.

Existem três formas básicas construtivas de cabo no mercado (CIMAF)- Seale- Warrington- Filler

A - SEALE- O número de fios na primeira camada é igual ao número de fios na Segunda

camada em cada perna.- Características:⋅ Elevada resistência à abrasão e pouca flexibilidade.- Aplicações típicas:⋅ Equipamentos de mineração em geral, cabo de arraste de caçamba em

escavadeiras.

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B - WARRINGTON- Um arame central + 6 arames finos na primeira camada + 6 arames finos e 6

grossos na segunda camada por perna.- Características:⋅ Elevada flexibilidade devido às colocações de fios finos na periferia das pernas.⋅ Baixa resistência à abrasão.- Aplicações:⋅ Sistema de elevação de talhas, ponte rolante, etc.

C - FILLERComposto de um arame central + 6 fios finos na primeira camada + 6 fios finos nasegunda camada + 12 fios grossos na terceira camada.- Características:⋅ Intermediária entre dois anteriores.- Aplicações:⋅ Em geral, guindastes e escavadeiras.

TIPOS DE ROLAMENTOS

A - LANGNos cabos com enrolamento tipo LANG, o sentido do enrolamento dos fios quecompõe as pernas e das pernas que compõe o cabo coincidem. Portanto, podemos tercabos com enrolamento tipo LANG nos dois sentidos.

B - REGULARNos cabos com enrolamento tipo REGULAR os sentidos de enrolamento sãocontrários.Obs.: No tipo LANG o cabo é mais flexível e tem maior tendência de giro que oREGULAR.

CABOS PRÉ- FORMADOS

Foram projetados a fim de se minimizar a sua tendência de giro quando tracionados.Não são totalmente antigiratórios. Esses cabos têm arames deformados plasticamentee helicoidalmente, sendo acomodados para formar uma perna.A montagem das pernas não sofre deformações plásticas.

Vantagens:

1. Maior facilidade de manuseio, ou seja, no corte do cabo, os fios não se soltam eainda os arames que se rompem no uso, permanecem na mesma posição, o quenão acontece com os cabos comuns.

2. Têm maior resistência à ruptura que os cabos comuns, pelo fato de serem bemmenores as tensões internas.

3. São mais flexíveis devido a menor força de atrito entre os fios que compõe aspernas.

CABOS ANTI-GIRATÓRIOS

Contém duas camadas de pernas enroladas em sentidos opostos com efeitos opostosde giro. Como conseqüência, são extremamente rígidos só justificando a suaaplicação em guindastes que trabalham com um único cabo de elevação.

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DIMENSIONAMENTO DO CABO DE AÇO

- PELA ABNT

Fórmula:

Onde:dcmin = diâmetro do cabo mínimo possível Q = coeficiente em função do grupo do mecanismoFmax = Força máxima de tração na região mais solicitada do cabo [kgf]

Obs.: Tabela válida para coeficiente de segurança de 4 a 10,5.

Em geral os coeficientes de segurança mais usuais para máquinas de levantamentosão:

⇒ Pontes Rolantes, Pórticos, Semi- Pórticos - 6 à 8⇒ Guindastes - 4 à 6⇒ Elevadores industriais -8 à 10⇒ Elevadores de passageiros - 10 à 12

Obs.: 1. Em equipamentos que executam tarefas perigosas, como por exemplo:transporte de material em fusão ou corrosivos, escolhe-se sempre um grupo mecânicoimediatamente superior ao projeto do mecanismo para efeito do cálculo do cabo deaço.

2. Em equipamentos que são freqüentemente desmontados para efeitos detransporte, permite-se que o cabo de aço seja selecionado num grupo mecânicoimediatamente inferior ao do projeto do mecanismo. Exemplo: guindaste deconstrução civil.

- Pela DIN (15020)

Fórmula:

Onde:K = coeficiente em função do grupo mecânico (vide tabela I pg V10-10)

- Verificação do coeficiente de segurança ( C. S. )

O valor obtido nesta fórmula deve ser comparado aos valores pré-estipulados para omecanismo de acordo com a tabela de C. S.

Frup = valor tabelado para o cabo escolhido – vide tabela de cabo de aço.Fmáx = valor calculado.

[ ]mm F . Qdc maxmin =

Grupo mecânico QCabo comum

QCabo Anti-Giratório

1MA 0,265 0,2801MB 0,280 0,3002M 0,300 0,3353M 0,335 0,3754M 0,375 0,4255M 0,425 0,475

[ ]mm F k dc maxmin =

máx

rup

F

F C.S =

(k) Ver página V10-8