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ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABAFundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Curso de Engenharia Mecânica
“Projeto de uma Ponte Rolante”
Entrega Final
Sistemas para Movimento de Carga
Piracicaba
Setembro de 2010
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABAFundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Curso de Engenharia Mecânica
“Projeto de uma Ponte Rolante”
Entrega Final do projeto de uma Ponte RolanteApresentado para a
disciplina deSistema de Movimento de Carga,
do 8 ºsemestre do Curso de Engenharia MecânicaDa Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba.
Orientação do Prof. Dr. Francisco José de Almeida.
Nomes: Augusto Cesar Anchieta RA: 203071365
Fernando de Souza 120020512
Ivan Avelar Pereira 205060455
Mônica Silva Zambuzi 200070088
Sabrina Ribeiro 201070106
2
Sumário Página.
“Projeto de uma Ponte Rolante”............................................................................................1
“Projeto de uma Ponte Rolante”............................................................................................2
Augusto Cesar Anchieta..............................................................................................................................................2RA:..............................................................................................................................................................................2203071365...................................................................................................................................................................2Fernando de Souza......................................................................................................................................................2120020512...................................................................................................................................................................2Ivan Avelar Pereira.....................................................................................................................................................2205060455...................................................................................................................................................................2Mônica Silva Zambuzi................................................................................................................................................2200070088...................................................................................................................................................................2Sabrina Ribeiro...........................................................................................................................................................2201070106...................................................................................................................................................................2
7.3 Tração (núcleo da rosca) _______________________________________________________19
7.4 Comprimento da rosca________________________________________________________20
8. MANCAL DO GANCHO________________________________________________________20
8.1 Tipo ______________________________________________________________________20
8.2 Dados do rolamento__________________________________________________________20
8.3 Rotação de trabalho__________________________________________________________21
8.4 Carga estática_______________________________________________________________21
8.5 Vida ______________________________________________________________________22
8.6 Rolamento Escolhido_________________________________________________________22
9. CRUZETA___________________________________________________________________22
9.1 Flexão na seção quadrada _____________________________________________________23
9.2 Cortante na seção quadrada____________________________________________________24
9.3 Flexão na seção circular_______________________________________________________24
9.4 Cortante na seção circular_____________________________________________________26
10 TAMBOR___________________________________________________________________27
10.1 Diâmetro do Tambor_________________________________________________________27
10.2 Cálculo do Passo das Ranhuras________________________________________________27
10.3 Cálculo do comprimento do tambor_____________________________________________28
10.4 Dimensões Gerais do Tambor_________________________________________________28
11 MANCAL DO TAMBOR________________________________________________________28
3
11.1 Tipo de Mancal_____________________________________________________________28
11.2 Pressão no Mancal__________________________________________________________28
11.3 Velocidade_________________________________________________________________29
11.4 Folga no Mancal____________________________________________________________30
11.5 Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida__________________________________30
11.6 Espessura do mancal________________________________________________________31
12 MOTOR DE ELEVAÇÃO_______________________________________________________31
ANEXO I ______________________________________________________________________24
ANEXO II______________________________________________________________________25
ANEXO III_____________________________________________________________________33
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS______________________________________________27
DESENHOS____________________________________________________________28
LISTA DE TABELAS E FIGURAS
Tabela 1 Dimensões de talhas curtas 11Tabela 2 Rendimento das talhas simples em função do nº de cabos 11Tabela 3 Pesos Aproximados de moitões curtos 12Tabela 4 Coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo 12Tabela 5 Coeficiente de segurança do cabo (S) 13Tabela 6 Relação Dt/dc; DPP/dc e DPC/dc em função do grupo de serviço 13Tabela 7 Dimensões das polias fundidas em função do diâmetro do cabo 14
Tabela 8Cargas dos mancais de escorregamento fabricados para a construção
na indústria mecânica15
Tabela 9 Velocidade recomendada para operação 17Figura 1 Tabela de valores recomendados de f em 1/1000 18Tabela 10 Dados para rosca semi-circular 19Tabela 11 Dimensões padronizadas de tambores 27
Figura 2Coeficiente de segurança para cálculo de mancais de rolamento –
capacidade de carga estática21
4
1. OBJETIVO DO PROJETO
O objetivo do projeto é desenvolver a seqüência, modelos e procedimentos que possibilitam o projeto básico de um equipamento de transporte de cargas - Ponte Rolante - aplicação classe 0.
No relatório será abordado o modelo para determinação dos componentes principais, com o objetivo de aplicá-los na verificação mecânica e estrutural destes componentes.
A partir deste modelo, se desenvolverá uma seqüência objetiva do ponto de vista de engenharia para a configuração do equipamento.
5
2. DADOS DO PROJETO
Q (Tf) H(m) Lp (m) Classe
75 8 12 0
Onde:
Q: carga máxima admitida de elevação da ponte rolante [Tf ou Kgf].
H: altura de elevação da carga [m].
Lp: Vão da ponte rolante [m].
Classe: As pontes rolantes classificam-se em 5 classes ou grupos segundo a norma DIN 15020. A ponte rolante a ser projetada será a de classe 0, esta trabalha em uma freqüência de até 6 ciclos por hora.
6
3 – NOTAÇÕES
Cabo de Aço
Fc: Força no cabo [Kgf].
Qm: Peso do moitão [Kgf].
η m: Rendimento do moitão [%]
Zc: Nº de cabos
dc min: diâmetro mínimo do cabo de aço [mm].
dc: diâmetro nominal do cabo de aço [mm].
Kc: Coeficiênte que considera o grupo do equipamento.
S: Coeficiente de Segurança.
Frup: Força de ruptura [Kgf].
∆ l: Alongamento do cabo de aço devido à carga [mm].
AMet : Área metálica [mm2].
F: Fator de multiplicação. E: Coeficiente de elasticidade [Kgf/mm²].
Polia
7
Kpp: Constante para polia de passagem.
Kpc: Constante para polia compensadora.
Dpp: Diâmetro da polia de passagem [mm].
Dpc: Diâmetro da polia compensadora [mm].
Padm: Pressão admissível [Kgf/mm2].
Pm: Pressão média atuante [Kgf/mm2].
b: Largura do mancal [mm].
PVadm: Velocidade admissível para o bronze [Kgf m/mm2].
Velevação: Velocidade de elevação [m/min].
Vc: Cálculo da velocidade do cabo [m/min].
Vt: Cálculo da velocidade tangencial [m/min].
nP: Cálculo rotação da polia [rpm].
Vescoamento: velocidade de escoamento [m/min].
Dext: Diâmetro externo do mancal [mm].
em: Espessura do mancal [mm].
f: Folga [mm].
Rolamento
Co: carga estática Comin: carga estática mínima
8
Gancho
dh1: diâmetro da haste em bruto (catálogo) dh2: diâmetro da haste usinada para encaixe da cruzeta dr1: diâmetro da rosca medida do fundo do filete dr2: diâmetro externo da rosca t1: altura do filete t: passo da rosca (tabela 8) Zf : número de filetes Hmin: altura mínima da rosca σ adm: tensão admissível σ: tensão dm1: diâmetro interno do rolamento dm2: diâmetro externo do rolamento
Cruzeta
dcru: diâmetro interno do mancal
hcru: altura da cruzeta
b1: diâmetro interno chanfrado
b2: largura da seção quadrada
L anel: comprimento do anel
l1: distância do centro do furo da cruzeta ao centro da primeira polia
l2: distância do centro do furo da cruzeta ao centro da segunda polia
σғ: tensão de flexão
ωf: momento de inércia
Mf: momento fletor
τ : cortante
F: força
A: área
dm: diâmetro médio do mancal
Tambor
Dt: diâmetro do tambor
Kt: relação para tambor
9
dc: diâmetro do cabo de aço Lt: comprimento do tambor at: distância do centro do cabo de aço a face do tambor
e: diâmetro polia compensadora
Zc: numero de cabos
Tr: distância entre os cabos de aço
H: vão da ponte
Zv: numero de voltas
diâmetro do eixo do tambor
Motor de Elevação
Nm: Potência do motor
Nmec: Potência mecânica
fr: Coeficiente de carga relativa
Nelev: Rendimento de elevação
Nmoitão: Rendimento do moitão
Nmancal: Rendimento do mancal
Nredutor: Rendimento do redutor
zeng: Número de engrenagens
zmancal: Número de mancais
Mr: Carga relativa
Nt: Rendimento do tambor
Neng: Rendimento das engrenagens
10
11
4 – CABO DE AÇO
KgfQm 1880= (tabela1)
Obs: O valor utilizado na tabela 1 em função da carga Q (75 tf), Qm na tabela é o peso total (Kg). Como o valor de 75 tf não esta definido na tabela, foi necessário realizar uma interpolação para determinar a Qm desejada.Portanto: Da tabela 1:
Carga útil (t)
Diâmetro do cabo
Dimensões Polia Peso Total (Kg)
a b c c1 e f D d30 20-25 735 335 160 80 592 620 500 140 63040 20-25 760 380 180 90 642 690 550 150 77550 24-31 800 415 200 100 712 760 600 160 101060 24-31 865 475 220 120 810 860 700 180 138575 - - - - - - - - 195 188080 31-34 940 545 250 140 930 990 800 200 2045
100 34-39 1050 595 280 160 1030 1110 900 220 2650
Tabela 1 Dimensões de Talhas Curtas
94,0=mη (tabela 2; para mancal de escorregamento, polia móvel e 8 cabos)
8=Zc (tabela 3)
Tabela 2 – Rendimento das talhas simples em função do nº de cabos
12
Carga útil (t)
Número de cabos
Peso Aproximado
(Kg)10 4 17015 4 (8) 270 (250)20 4 (8) 360 (350)25 4 (8) 480 (470)30 4 (8) 640 (630)40 8 77550 8 101060 8 (12) 1385 (1300)
75 8 (12)1880 * Valor
Interpolado
80 8 (12) 2045 (1850)100 8 (12) 2650 (2550)125 12 3300 (3200)150 12 (16) 4200 (4050)175 16 5900 (5700)200 16 (24) 7800 (7500)
Tabela 3 – Pesos Aproximados de moitões curtos
4.1 – Cálculo da Força no Cabo (Fc)
Zcm
QmQFc
×+=
η
87,08
188075000
×+=Fc
KgfFc 98,11045=
4.2 – Cálculo do diâmetro mínimo (dc min)
Dados: Kc = 0,28 para classe 0 (tabela 4, coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo).FcKcdc ×=min
98,1104528,0min ×=dc
mmdc 43,29min =
Grupo de Transmissão
por cabo
Número de ciclos por
hora
Valores mínimos de k em mm/√kg
0 até 6 0,281 de 6 a 18 0,302 de 18 a 30 0,323 de 30 a 60 0,354 acima de 60 0,36
Tabela 4 - Coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo
13
4.3 – Padronização do cabo de aço
Para a seleção de um cabo comercial, adotou-se um cabo com as seguintes características. Conforme catálogo de cabos de aço – ANEXO I:
Warrington Seale 6x36
Alma de fibra
Pré-formado
Diâmetro de 32 mm
4.4 – Coeficiente de Segurança para o cabo de aço (S)
KgfFrup 60100= (Conforme catálogo de cabos de aço – ANEXO I)
Fc
FS rup=
98,11045
60100=S
44,5=S
Verificou-se que o coeficiente de segurança está dentro do intervalo entre 4,5 a 8,3 (ver tabela 5), o cabo selecionado pode ser utilizado.
Classe
0 1 2 3 4
S4,5
5,5 6,5
7,5
8,3
Tabela 5 – Coeficiente de segurança do cabo (S)
5 – POLIA DE PASSAGEM E POLIA COMPENSADORA
Dados da tabela 6, relação entre: Dt/dc; DPP/dc; DPC/dc que define os coeficientes K.
GrupoTamb
or Dt/dc
Polia Dp/dc
Polia Compensado
ra Dc/dc
0 15 16 141 18 20 142 20 22 153 22 24 164 24 26 16
Tabela 6 - Relação Dt/dc; DPP/dc e DPC/dc em função do grupo de serviço.
14
5.1 - Dimensionamento do diâmetro da polia de passagem
dcKDpppp ×=
3216 ×=ppD
mmDpp 512=
∴ A polia adotada é com dimensões estabelecidas comercialmente, sendo que o diâmetro Dpp
adotado é definido em função da carga útil e o mesmo foi encontrado na tabela 7 e seu valor é de 630 mm e sua largura de 80 mm.Material da polia: fofoAlojamento do cabo = 27- 33 mm. Verificação OK para o cabo (dc = 32 mm)O diâmetro de 500 mm não foi possível adotar pois o mesmo ultrapassa o erro permitido (2,5%).
5.2 Dimensionamento do diâmetro da polia compensadora
dcKD pcpc ×=
3214 ×=pcD
mmD pc 448=
∴ A polia adotada é com dimensões estabelecidas comercialmente, sendo que o diâmetro Dpc
usado é definido em função da carga útil e o mesmo foi encontrado na tabela 7 e seu valor é de 500 mm e sua largura de 100 mm. Material da polia: fofoAlojamento do cabo = 31- 38 mm.Verificação OK para o cabo (dc = 32 mm).
Polias de passagem Polias Compensadoras
dp dc h rb
dp dc h rb
fofo
aço
fofo
aço
400 16--22
30 12 60 55
400 24--30 45
16 80 75
500 22--27
40
14,5 70 65
500 31--31 55
20 100 95
630 27--33
45 18 80 75
630 38--38
67,5
25 120
115
710 27--33
45 18 85 80
710 43--54 70
28 130
117
800 33--43
50 23 95 90
800 48--58 75
30 135
125
Tabela 7 - Dimensões das polias fundidas em função do diâmetro do cabo
15
6– MANCAL DA POLIA
Tipo:Por se tratar de uma aplicação onde pode ocorrer choques, foi adotado pelo grupo mancal de escorregamento.
Material do mancal:Conforme tabela 8, material adotado: Bronze vermelho (Segundo norma DIN 1705)
Máquinas de Levantamento
Valores Máximos
material mancal/eixo
b/dPm
kgf/cm²
v m/s
mancal de Cremalheira 400 - Bz/St 700,8...1
,8mancal do eixo da lança móvel 150 - GBz 20/St 70
0,8...1,8
Roda, polia, tambor 60 - GG 21/St 500,8...1
,8
Roda, polia, tambor 120 - Rg 8/St 500,8...1
,8
Roda, polia, tambor Pm v = 10 KH / St 500,8...1
,8
Roda, polia, tambor Pm v = 25 KH / St temper.0,8...1
,8
Tabela 8 – Cargas dos mancais de escorregamento fabricados para a construção na indústria mecânica
Dados:Pm = 120 kgf/cm² = 1,2 Kgf/mm2 S = 1,5 para máquinas de elevação de cargaDint = 195 mm (Ver tabela 1)
6.1 – Cálculo da pressão média no mancal (Pm)
Pm ≤ Padm
BD
PPm ×
=int
0
0P =S ×P
0P = 1,5×2Fc
0P =1,5×2×11045,98
16
0P =33137,9
)10~5(2 mmbB ×+=
10280 ×+=BmmB 100=
BD
PPm ×
=int
0
100195
94,33137
×=mP
2/69,1 mmKgfPm =
Não OK
Verificou-se que em função da pressão no mancal ser maior que a admissível, o grupo optou por aumentar os valores de d e B.
d=200 mmB=145 mm
145200
94,33137
×=mP
2/14,1 mmKgfPm =
Verificação OKEntretanto, se utilizarmos o diâmetro de 200mm para furo do mancal, conforme verificação
acima, verificamos que a cruzeta que utiliza este mesmo diâmetro em função da montagem do moitão, calculado mais a frente, não agüentará, foi necessário, aumentar o diâmetro da cruzeta para 220mm, para que a mesma passasse na verificação, diâmetro este que será o mesmo furo do mancal, porém o comprimento do mancal, ficará com a mesma medida, com 145mm. Sendo assim, iremos corrigir os cálculos, abaixo, utilizando estas dimensões.
d=220 mmB=145 mm
145220
94,33137
×=mP
2/03,1 mmKgfPm =
Verificação OK!
6.2 – Cálculo da velocidade de escorregamento (Vesc)
17
Dados:Pm .Vadm = 0,03 a 0,20 Kgf / mm2.m/sVelev: 1,5 m / min (tabela 9)Pm = 120 kgf/cm² = 1,2 Kgf/mm2
2celevação ZV
cV×
=
2
85,1 ×=cV
min/6mcV =
Sabendo que cVtV =
Cálculo rotação da polia:
pp
tp D
Vn
×=
π
630.0
6
×=
πpn
rpmn p 03,3=
Obs. O cálculo acima aplica-se somente para a polia de passagem, pois a polia compensadora não exerce movimento.
Capacidade
(Ton)
Velocidade em m/min
ElevaçãoMovimento do
carroMovimento da
ponteBaix
aMédi
aAlta
Baixa
Média
Alta
Baixa
Média
Alta
60,0 1,5 3,0 6,0 22,5 30,045,0 30,0 60,0
90,0
75,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,038,0 23,0 45,0
60,0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,038,0 15,0 30,0
45,0
150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,030,0 15,0 23,0
30,0
Tabela 9 - Velocidade recomendada para operação
pesc nDV ××= intπ
03,3220 ××=πescV
min/19,2094 mmVesc =smVesc /035,0=
Verificou-se a velocidade de escorregamento e a mesma se encontra entre a faixa pré estabelecida pela norma (0,03 < 0,035 < 0,2 Kgf/mm2.m/s), portanto atende os requisitos do projeto.
Pm .Vadm = smmmkgf /035.0²/2,1 ×
18
Pm .Vadm = smmmkgf /²/042,0 ×
19
6.3 – Folga do Mancal
De acordo com a figura 1, o grupo adotou f = 1,7 mm
Figura 1 – Tabela de valores recomendados de f em 1/1000
6.4 – Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida
mmdDext 507,1 +×=mmDext 522007,1 +×=
mmDext 4,240=
mmDext 245= Adotado
6.5 – Espessura do mancal
2
)( dDme
ext −=
2
)220245( −=me
mmme 5.12=
O mancal utilizado será de: mmD 220int =mmDext 245=
mmuraL 145arg =
20
7 – GANCHO
7.1 – Escolha do Gancho
Do catálogo (Anexo II):
Classe 0Q = 75 ton
mmd h 1501 =
7.2 – Cálculos dos Diâmetros e Altura do Filete
mmdd hh )10~5(12 −=
101502 −=hdmmd h 1402 =
mmd r 1402 =
tt ×= )2
1(1
mmt 35,6= (ver tabela 10)
mmt2
35,61 =
mmt 175,31 =
Diâmetro externo da
rosca d (mm)
Nº de filetes por polegadas
Zf
Passo h
(mm)
14--38 8 3,175401--100 6 4,233105--200 4 6,35
Tabela 10 - Dados para rosca semi-circular.
121 2 tdd rr ×−=175,321401 ×−=rd
mmd r 65,1331 =
7.3 – Tração (Núcleo da Rosca)
Para aço ABNT 1020:σadm = 5 kgf/mm2 (Tração)
admσσ ≤
21(
)4(
rd
Q
××=
πσ
21
)65,133(
)750004(2×
×=π
σ
2/346055,5 mmKgf=σ
Verificou-se que a tração que será submetida ao gancho encontra-se 1,1% maior que a faixa pré-estabelecida pela norma (3,8 < 5Kgf/mm2), sendo que a mesma permite uma tolerância de até 2,5%. Portando atendendo aos requisitos do projeto.
7.4 – Comprimento da rosca
Para aço ABNT 1020:σadm = 3,5 kgf/mm2 (Esmagamento)
admrr dd
QZf
σπ ×−×=
)(
)4(2
12
5)65,133140(
)750004(22 ×−
×=π
Zf
15,70125=Zf
filetesZf 16=
tZh f ×=min
35,670125,15min ×=h mmh 70292,99min =
Adotado: 100 mm de rosca para porca.Adotado: 120 mm de rosca para a haste
8 – MANCAL DO GANCHO
8.1 – Tipo
• Axial de Esferas
8.2 – Dados do Rolamento:
Q = 75000 kgfØ = 160 mm
Carga radial(média/alta)Rolamento Alinhado
22
8.3 – Rotação de Trabalho
maxnntrab ≤
maxn = 900
trabn = 0 (O rolamento não exercerá rotação)
rpm9000 ≤ OK
8.4 – Carga Estática
CoCo ≤.minkNC 15000 = (Anexo III)
5,10 =S (maquinas de elevação de carga, vide figura 2)
Figura 2
0,750Pr =kNQP 750Pr 0 === (dado do projeto)
00min0 SPC ×≤5,175000min0 ×≤C
kNC 5,112min0 ≤
NN 150000112500 ≤
OK
Verificou-se a carga estática mínima que será submetido ao rolamento e o mesmo se encontra menor que a carga estática máxima (112500N < 150000N), portanto atende os requisitos do projeto.
23
8.5 - VidaNão será necessário calcular a vida do rolamento, pois o mesmo não exercerá
rotação.
8.6 Rolamento Escolhido
Fornecedor: FAGModelo: 51332M
9 – CRUZETA
• Dados:
mmd h 1402 =mmd 200=mmdm 1601 =mmdm 2652 =
mmb 145=
Material: Aço SAE 1035 Forjado
dd cru =mmd cru 200=
210 ×+= crucru dh
20200 +=cruhmmhcru 220=
221 += uhdb
21401 +=bmmb 1421 =
2ie
m
ddd
+=
2
160265 +=md
mmdm 5,212=
10222 ×+= mdb
202652 +=bmmb 2852 =
adotadommLanel 5=
anellBl +=1
51451 +=l
mml 1501 =
24
anellB
l +=22
52
1452 +=l
mml 5,772 =
)2
( 23 π
dmbl −=
)
5,212
2
285(3 π
−=l
mml 86,743 =
9.1 – Flexão na seção quadrada2/8 mmKgfadm =σ
6
)( 212 hcrubb
W fquad
×−=
6
220)142285( 2×−=fquadW
333,1153533 mmW fquad =
)(4
)(4 32321 ll
Qlll
QM fquad +×+++×=
)86,745,77(4
75000)86,745,77150(
4
75000 +×+++×=fquadM
28526000 mmKgfM fquad ×=
Sabendo que: admf σσ ≤
Para aço SAE 1035 Forjado 2/0,8 mmKgfadm =σ
Wf
Mff =σ
3,1153533
8526000=fσ
2/4,7 mmKgff =σ
25
Portanto verificou-se que a tensão de flexão que será submetido a cruzeta, se encontra menor que a tensão admissível do material (7,4Kgf/mm2 < 8 Kgf/mm2), portanto atende os requisitos do projeto.
9.2 – Cortante na seção quadrada
2
QF =
2
75000=F
KgfF 37500=
( ) cruhbbA ×−= 12
( ) 220142285 ×−=A231460 mmA=
Sabendo que: admττ ≤
Para aço 1035 forjado a 2/0,4 mmKgfadm =τ
A
F=τ
31460
37500=τ2/19.1 mmKgf=τ
Verificou-se a cortante que será submetido a cruzeta se encontra menor que a cortante admissível do material (1,19 Kgf/mm2 < 4 Kgf/mm2), portanto atende os requisitos do projeto.
9.3 – Flexão na seção circular
( )32
3cru
f
dW
×=
π
( )32
200 3×= πfW
316,785398 mmW f =
221 4)(
4l
Qll
QM fcirc ×++×=
5,774
75000)5,77150(
4
75000 ×++×=fcircM
²5718750 mmKgfM fcirc ×=
Sabendo que: admf σσ ≤
Para aço 1035 forjado, a 2/0,6 mmKgfadm =σ
26
Wf
Mff =σ
16,785398
5718750=fσ
2/28,7 mmKgff =σ
Portanto verificou-se a tensão de flexão que será submetido a cruzeta, se encontra maior que a tensão de flexão admissível do material (7,28 Kgf/mm2 < 6 Kgf/mm2), portanto
para atender os requisitos do projeto, temos que alterar o crud = 220mm.
9.3 – Flexão na seção circular (com crud = 220mm)
( )32
3cru
f
dW
×=
π
( )32
220 3×= πfW
31045365 mmW f =
221 4)(
4l
Qll
QM fcirc ×++×=
5,774
75000)5,77150(
4
75000 ×++×=fcircM
²5718750 mmKgfM fcirc ×=
Sabendo que: admf σσ ≤
Para aço 1035 forjado, a 2/0,6 mmKgfadm =σ
Wf
Mff =σ
1045365
5718750=fσ2/47,5 mmKgff =σ
Verificou-se que a tensão de flexão que será submetido a cruzeta se encontra menor que a tensão de flexão admissível do material (5,47 Kgf/mm2 < 6 Kgf/mm2), portanto atende os requisitos do projeto.
Obs.: Como tivemos que redimensionar crud = 220 2mm , teremos que redimensionar também o hcru , que portanto adotaremos hcru = 240 2mm , não sendo necessário refazer os cálculos da seção quadrada, pois estamos superdimensionando a área.
27
9.4 – Cortante na seção circular (com crud = 220mm)
2
QF =
2
75000=F
KgfF 37500=
4
2crud
A×= π
4
220 2×= πA
238013 mmA=
Sabendo que: admττ ≤
Para aço 1035 forjado, a 2/0,3 mmKgfadm =τ
A
F=τ
38013
37500=τ2/98,0 mmKgf=τ
Verificou-se a cortante que será submetido a cruzeta se encontra menor que a cortante admissível do material (0,98 Kgf/mm2 < 3 Kgf/mm2), portanto atende os requisitos do projeto.
NOTA: Sendo assim, como o diâmetro da cruzeta será de 220mm, teremos que alterar as dimensões do furo da polias compensadora e passadora, e também os diâmetros interno e externo dos mancais das polias. Corrigimos apenas os cálculos do mancal, já que a polia iremos comprar pronta, usinando apenas o furo. Abaixo segue as dimensões adotadas para projeto, desenho e cálculos.- Mancais Polias:
Diâmetro externo = mmDiâmetro interno = 220mmLargura = 145 mm (permanece a mesma)
- Polia PassagemDiâmetro interno usinado = mm
- Polia CompensadoraDiâmetro interno usinado = mm
28
10 – TAMBOR
10.1 Diâmetro do Tambor
ctt dKD ×=
Conforme tabela 6 Classe 0: Kt = 15; dc = 32mm
mmDt 4803215 =×=mmDt 700= (Adotado)
Devido a alta solicitação de carga a qual será submetida a ponte, para que todas as dimensões estejam de acordo com os requisitos de projeto, será utilizado um tambor com diâmetro de 700mm em Ferro Fundido, conforme as dimensões apresentadas na tabela 11.
Tração no cabo F
(Kg)
Diâmetro do cabo d
(mm)P (mm) r (mm) (mm) 250 300 400 500 600 700 800
500 8 10 4,5 1 4 (6) 4 (6)1000 10 12 5,5 1 6 (9) 6 (9)1500 13 15 7 1,5 8 (12) 7 (11)2000 16 10 9 2 9 (14) 8 (13)2500 16 18 9 2 10 (15) 10 (12)3000 19 22 10,5 2,5 11 (16) 11 (16)4000 22 24 12 3 12 (18)5000 24 27 13,5 3 14 (20) 14 (20)6000 27 31 15 3,5 15 (23) 14 (22)7000 29 33 16 3,5 16 (24) 16 (24)8000 31 35 17 4 17 (26)9000 31 35 17 4 19 (27) 18 (26)
10000 36 37 18 4 20 (28) 19 (27)
Tabela 11 - Dimensões padronizadas de tambores.
10.2 Cálculo do Passo das Ranhuras
Para dc=32mm, será feita interpolação com os valores da tabela 4.13 para encontrar o passo das ranhuras
dc Tr31 35 Valor da Tabela32 36 Valor interpolado33 37 Valor da Tabela
Sendo assim, Tr = 36mm
29
10.3 Cálculo do comprimento do tambor
mLt 2≤
mmLL
L
voltasD
zH
Z
tzL
mmDpce
Adotadommat
mmat
LeatL
tt
t
c
v
rv
t
204285,5952700752
59685,5953655,16`
55,162700
2
88000
22
`
700
)(75
100~50
`22
=⇒×++×=
≅=×=
=+×
×=+
×
×=
×==≅
==
++=
ππ
Embora o valor encontrado seja 2,1% maior que 2m, está dentro da tolerância geral do projeto, que é de 2,5%, sendo assim, atende aos requisitos do projeto.
10.4 Dimensões Gerais do Tambor
L`= 596mme = 700mmL = 2042mmat = 75mmDt = 700mmMaterial: Ferro Fundido
11 - MANCAL DO TAMBOR
11.1 Tipo de MancalMancal de escorregamento
11.2 Pressão no mancal (Pma)
Pman = ≤ P adm onde: S = 1,5 (Coef. de Segurança p/ M.E.T)P adm = (0,6 ̃1,2 kgf/ mm2 )
F = 2 x Fc
F = 2 x 11045,98F = 22091,96 Kgf
= adm ح
adm aço = 3 Kgf/mm2 ح :adm = temos ح
A =
30
d eixo =
d eixo = 96,83mm
Adotando B = d
Pman =
Pman = 3,53 Kgf/mm2 > P adm Não OK
Adotando d = 200 mm B = 150 mm
Pman = Pman = 1,10 Kgf/mm2 < P adm OK
11.3 Velocidade
= 1,10 (Calculado)
nt =
onde: vt = vcabo vt = 18 m/min (Calculado)nt = 18 / (Π x 0,7)
31
nt = 8,19 rpm
ν = Π x d x NT
ν = Π x 200 x 8,19
ν = 5145,92 mm/min
ν = 5145,92 mm/min
ν = 0,08 mm/s
ρ . ν = 1,10 kgf/mm² . 0,08 m/s
ρ . ν = 0,088kgfm/mm²s OK
11.4 – Folga do Mancal
De acordo com a figura 1, o grupo adotou f = 1,7 mm
Figura 1 – Tabela de valores recomendados de f em 1/1000
11.5 – Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida
mmdDext 507,1 +×=mmDext 520007,1 +×=
mmDext 219=
mmDext 220= Adotado
32
11.6 – Espessura do mancal
2
)( dDme
ext −=
2
)200220( −=me
mmme 10=
O mancal utilizado será de: mmD 200int =mmDext 220=
mmuraL 150arg =
12 - MOTOR DE ELEVAÇÃO
• Dados:
Nm: 0,87Zc: 8Velev: 1,5 m/minDt: 600mmQm: 1880 kgf
• Cálculosnescrm NfN ×=
rrr MMf ×−×+= 221 2
( )( )m
mmr QQ
QQQM
+++
=2
( )( )1880750002
1880188075000
+++=rM
51,0=rM
( ) 51,02²51,021 ×−×+=rf
71,0=rf
( )elev
elevmmec N
VQQN
××++
=7560
)(96,0 entoescorregamN t =
33
motortredelev NNNN ××=
t
tt D
VN
×=
π
2c
elevc
ZVV ×=
2
85,2 ×=cV
min/10mVc =
t
tt D
VN
×=
π
m
mN t 6,0
min/10
×=
π
tN =5,3 rpm
“t” ou It = s
e
N
N )(1200 adotadorpmNN motore ==
“t”= 3,5
1200
“t”=226,4 ou It=226,4
4,226"",1 =+⇒ tpoisZ eng
1+= engmancal ZZ
14 +=mancalZ
mancalZ = 5
zengeng
zmancalmancalred NNN ×=
( ) ( ) 45 99,098,0 ×=redN Adotado
==
=
2) (Tabela87,0
)(Rolamento98,0
retos) (Dentes99,0
m
mancal
eng
N
N
N
87,0=redN
motortredelev NNNN ××=
engZ MaxI
1 52 25
3 1254 625
34
ct VV =
87,096,087,0 ××=elevN
73,0=elevN
( )elev
elevmmec N
VQQN
××++
=7560
( )73,07560
5,1188075000
××++=mecN
cvouNmec 2497,23=
mecrm NfN ×= (potencia motora necessária)
2471,0 ×=mN
cvNm 17=
Adotando motor comercial (vide catálogo no Anexo III)Motor trifásico WEG – Linha W21, Carcaça = 160L
=H z
p o l o s
r p m
c vNm
6 0
0 6
1 2 0 0
2 0
13 – RODA E TRILHO PARA O CARRO
Dados:Q = 75 tonClasse 0Qm= 1880 kgf (tabela 03)
(calculado item 10.3)
)011,0 tonClasseQQc +⋅=)0(1000750001,0 ClasseQc +⋅=
kgfQc 8500=8== rprc ZZ (Adotado)
35
Tabela 12 – Número e diâmetro das rodas para ponte
8
1880850075000 ++=vQ
KgfQv 5,10672=mmKgfDrc 63075000 =→ (tabela 12)
Tabela 13 – Diâmetro de rodas para carros
Trilho Tipo: Para → TR-50 (tabela 13)
Tabela 14 – Caminho de rolamentos para roda
Capacidade (ton)
Velocidade (m/min)Elevação Movimento do carro Movimento da ponte
Baixa Média Alta Baixa Média Alta Baixa Média Alta60,0 1,5 3,0 5,5 22,5 30,0 45,0 30,0 60,0 90,075,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,0 38,0 23,0 45,0 60,0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,0 38,0 15,0 30,0 45,0150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,0 30,0 15,0 23,0 30,0
Tabela 15 – Velocidades recomendadas para operação
36
==
−
m mD r c
ma d o ta d omV
T R
C la s s e
Qa d m
1 0 0 0
m in )/2 5m in (/1 5
5 0
0
tonQadm 5,42=
Tabela 16 – Capacidade de carga para roda x trilho
kgfkgf 425005,10672 ≤Verificação OK
15 – RODA E TRILHO DA PONTE
tonQQc 11,0 +⋅= (Classe 0)
1000750001,0 +⋅=cQ (Classe 0)
kgfQc 8500=
37
=pQ 60 ton
Gráfico 1 – Peso da Ponte X Capacidade de Carga
(tabela 12) (tabela 12)
Tabela 12 – Número e diâmetro das rodas para ponte
mme p 750= (figura 1)
38
Figura 2 – Lay-out de ponte rolante
39
8
60000
12
)75,012(
2
8)8500188075000(
max +−×++=Q
27511max =Q Kgf
8
60000
12
75,0
2
8)85001880(
min +×+=Q
2,7662min =Q Kgf
3
7662275112
+×=vQ
=vQ 23448,6 Kgf
→ TR-50 (tabela 17)min/45mV = (tabela 14)
Capacidade (ton)
Velocidade (m/min)Elevação Movimento do carro Movimento da ponte
Baixa Média Alta Baixa Média Alta Baixa Média Alta60,0 1,5 3,0 5,5 22,5 30,0 45,0 30,0 60,0 90,075,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,0 38,0 23,0 45,0 60,0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,0 38,0 15,0 30,0 45,0150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,0 30,0 15,0 23,0 30,0
Tabela 15 – Velocidades recomendadas para operação
=
=−
m mD r p
ma d o ta d o
mV
T R
C la s s e
Qa d m
1 0 0 0
m in )/5 0(
m in/4 5
5 7
0
tonQadm 50= (tabela 18)
40
Tabela 18 – Capacidade de carga roda x trilho
kgfkgf 500006,23448 ≤Verificação OK
16 – MANCAL DA RODA DO CARRO
16.1 – Tipo (ver ANEXO V)Rolos Cilíndricos
16.2 – Tamanho
18 - MOTOR DE DIREÇÃO DO CARRO
Q = 75 tonCalsse 0Lp = 12mQm = 1880 Kgf (Tabela 03)Qc = 8,5 tonQp = 60 tonDrp = 800 mm
(adotado)
41
3105,6 −×=tW (Tabela 18)
Tabela 18 – Resistência ao deslocamento das rodas
rpmnnn
D
Vnn
srcrc
rc
trrcs
6800,0
15 ==⇒×
=
×==
π
π
2006
1200 =⇒= tt ii
42
Zeng it max
1 52 253 1254 6255 3125
5
1
4
=
+=
=
mancal
engmancal
eng
Z
ZZ
Z
8,0
97,098,0 45
=×=
tr
tr
ηη
( )
CVN
N
regime
regime
94,3
80,07560
15105,6600008500188075000 3
=××
×⋅×+++=−
( )
CVN
N
acel
acel
73,4
80,0410753600
25,115600008500188075000 2
=××××
××+++=
taceleração = 4s (adotado, pois nossa velocidade está abaixo da mínima contida na tabela).V (m/min) 30 60 90 120 150 180
t acel (s) 5 6 7 8 9 10Tabela 19 – Velocidade x Tempo de aceleração
CVN
N
m
m
82,4
8,1
73,494,3
=
+=
Adotando motor comercial (ANEXO III)
Carcaça: 132M
p o l o s
H t z
r p m
C VM
6
6 0
1 2 0 0
1 0_1 3 2
19 – MOTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE
43
Q = 75 tonCalsse 0Lp = 12mQm = 1880 Kgf (Tabela 03)Qc = 8,5 tonQp = 60 tonDrp = 1.000 mm
Vtr = 23 m/min (Tabela 15)3105,6 −×=tW (Tabela 18)
rpmnnn
D
Vn
srprp
rp
trrp
32,71
23 ==⇒×
=
×=
π
π
16432,7
1200 =⇒= tt ii
Zeng it max
1 52 253 1254 6255 3125
5
1
4
=
+=
=
mancal
engmancal
eng
Z
ZZ
Z
44
8,0
97,098,0 45
=×=
tr
tr
ηη
( )
CVN
N
regime
regime
03,6
80,07560
23105,6600008500188075000 3
=××
×⋅×+++=−
( )
CVN
N
acel
acel
9,8
80,0510753600
25,123600008500188075000 2
=××××
××+++=
taceleração = 5s (adotado, pois nossa velocidade está abaixo da mínima contida na tabela 19).
CVN
N
m
m
3,8
8,1
9,803,6
=
+=
Adotando motor comercial (ANEXO III)
Carcaça: 132M
p o l o s
H t z
r p m
C VM
6
6 0
1 2 0 0
1 0_1 3 2
45
Anexo I
46
Anexo II
47
Anexo III
48
49
Anexo IV
50
51
52
13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Material Utilizado:
Material Didático: Notas de aula disponibilizada pelo prof. Dr. Francisco José de
Almeida.
Manual Técnico de Cabos - Cimaf
53
