Rosca Transport FINAL

Projeto de Máquinas – 9º Sem. Engenharia Mecânica EEP

Rosca transportadora Inclinada

Grupo 11:

Bruno C. Gomes, 200070093

Eduardo F. Belém , 200070760

Edenilso de Oliveira, 200070797

Thiago C. de Paula, 200070095

Lucas B. Alvez, 200070101

Piracicaba 06/2011

Rosca Transportadora Inclinada Grupo 11

Índice

Página

Dados do Transportador e material transportado______________________________________ 3

Potência e rotação para a capacidade de projeto______________________________________ 4

Deflexão da árvore da Rosca Transportadora_________________________________________ 7

Torção da árvore da Rosca Transportadora __________________________________________ 9

Expansão térmica da árvore da Rosca Transportadora _________________________________ 11

Mecanismos de acionamento (Acoplamentos e Chaveta)________________________________ 12

Determinação dos Mancais (Tampas e Intermediários)_________________________________ 13

Determinação dos Parafusos de União_______________________________________________ 17

Resumo do Projeto _____________________________________________________________ 18

Desenhos

Conjunto Geral____________________________________________________________ 20

Corpo e Detalhes__________________________________________________________ 21

Referências Bibliográficas________________________________________________________ 22

Anexos_______________________________________________________________________ -

2


Memorial de Cálculos

Potência e rotação para a capacidade de projeto - Dimensionamento do Motor e Redutor

• Constantes Tabeladas:

Massa Específica (Cevada Inteira) (ρ) = 0,67 t/m³ Coeficiente de enchimento (ψ) = 0,4 Coeficiente em função da inclinação da calha (C) = 0,7 Coeficiente (A) = 4565

• Diâmetro da Hélice:

5,2

12,47 CA

QD

××××=

ψρ

�� 5,2

7,04,06567,012,47 ××××=

QD �� mD 38,0=∴

Adotaremos mD 40,0= �� mmD 400=

• Rotação - Máxima:

D

AN =max ��

4,0

65max =N �� rpmN 8,102max =∴

- Projeto:

cntDQ ××××××= ψρ212,47

7,04,04,067,04,012,4750 2 ××××××= n

rpmN proj 38,88=∴

projN maxN< - OK!

• Potência Projetada

)(367

WLHQ

P ×+×= �� )2,1106,2(367

50×+×=P �� KWP 99,1=∴

4


• Rendimentos: η motorredutor = 0,92 η mancal de rolamento (par) = 0,98 η mancal deslizamento (par) = 0,97

escormancrolmancredt ... ηηηη ××= �� 875,0=tη

• Potência Requerida:

t

PP calc

η= �� 875,0

99,1=P �� KWP 28,2= adotado KWP 0,3=

� Motor Adotado (Segundo Catal. SEW – página 690 – Anexo 1)

DRE100M4 KWP 0,3=

rpmNa 1715= 24 .10.56 mkgJm −= ².10.56 4 mKgJM

−= hZ /68000 =

� Motorredutor Adotado (Segundo Catal. SEW – página 456 – Anexo 1)

K57 57,17=i

NmMa 290= rpmNa 98=

90,1=fs

• Verificações Redutor

- Momento de Carga

projN

PxMx

9550×= �� 38,88

955028,2 ×=Mx �� NmMx 37,246=

- Fator de Serviço (fs) Velocidade Projeto (Vp)

PassoNaV ×= � 4,0102 ×=V �

min/2,39 mV = �� segmV /65,0= Velocidade máxima (Vm)

PassoNaV ×= � 4,08,102 ×=V �

min/12,41 mV = �� segmV /68,0=

5


Massa

* Capacidade de transporte da rosca min

83,0min

50tonton

→

.

.

Veloc

projCapm = �� min/2,39

min/83,0

m

tonm = �� m

tonm 021,0=

* Como são 10 metros de rosca, Kgtonmm

ton21021,010021,0 →→×

Inércia da Carga

2

2,91

××=

Na

VelmJx ��

2

1715

68,02002,91

××=Jx ��

23 .10.01,3 mKgJx −=

Inércia do tubo

)(2

1 2

2

2

1 rrmJ tubo −××= ��

)04859,005715,0(75,222

1 22 −××=tuboJ ��

2.01029,0 mKgJ tubo =

Inércia da Hélice

)(2

1 2

2

2

1 rrmJ hélice −××= ��

)05715,02,0(84,102

1 22 −××=héliceJ ��

².1990,0 mKgJ hélice =

Momento de inércia do Tubo + Rosca reduzido ao eixo do motor

��

2

1715

98)1990,001029,0(

×+=Jx

�� ².10.83,6 4 mKgJx −=

Onde: hálicetuboL JJJ +=

Inércia Total

roscatotal JxJxJx += ��

43 10.83,610.01,3 −− +=totalJx �� ².10.69,3 3 mKgJx total−=

Fator de aceleração de massa (fam)

Jm

Jxfam = �� 4

3

10.56

10.69,3−

−

=fam �� 66,0=fam (classe 2)

Fator de Serviço – para classe 2, funcionando 16 horas constantes por dia, a 40% ED, segundo o

gráfico de Fator de Serviço para redutores SEW � 35,1=fs

ocatácalcculado fsfs log< - OK!

2

×=

ML n

nJJx

6


Deflexão da árvore da rosca transportadora

• Tubo Adotado (conforme anexo 7): Características do Tubo: Características da Hélice: Tubo: Schedule 80 Material: Inox AISI 304 Diâmetro Nominal: Ø 4” Espessura da chapa: 3/16” = 4,76 mm Diâmetro Externo: Ø 114,30mm Densidade do material (ρ) = 7900 kg/m³

Diâmetro Interno: Ø 97,18 mm MPae 290=σ Espessura da Parede: 8,56mm Coef. de Dilatação Térmica linear C°= −610.14α Peso: 22,75 kg/m Módulo de Elasticidade (E) = 210 GPA Coeficiente de segurança à flexão = 6 Coeficiente de segurança à torção = 8

• Peso da Rosca:

tubohélice PPq +=

Onde:

passo

edeD

Phélice

××−

×= 4

)( 22 πρ

� 40,0

00476,04

)1143,040,0(7900

22

××−

×=

π

héliceP �

mkgPhélice /84,10=∴

Substituindo:

75,2284,10 +=q

mkgq /59,33=∴

• Módulo de Resistência à Flexão:

)(32

44 didede

Wf −××

=π

� )09718,01143,0(1143,032

44 −××

=π

Wf � 3510.0,7 mWf −=∴

• Momento fletor máximo atuante:

8

2LPMf

×= �

8

559,332×

=Mf �

mKgfMf .95,104=∴

7


• Tensão máxima de flexão atuante:

Wf

Mf=σ �

3510.0,7

.95,104

m

mkgf−

=σ � 2

610.50,1m

Kgf=σ

� MPa0,15=σ

CS

eadm

σσ =

� 6

240=admσ

� MPaadm 40=σ

admcalculado σσ < � OK!

• Momento de inércia (Flexão) (If):

)(64

44 dideJf −×=π

� )09718,01143,0(

64

44 −×=π

Jf �

4610.0,4 mJf −=

• Flecha (fmáx.):

JfE

Lqf

××

××=

384

5max

� 69

4

10.0,410.210384

590,3355max

−××

××=f

� mmf 25,3max =

mmf 0,5max < �� OK!

• Ângulo de deflexão

IE

Lq

××

×=

24

3

θ � 69

3

10.0,410.21024

59,335−××

×=θ

� rad310.08,2 −=θ

� º12,0=θ

8


Torção da árvore da Rosca Transportadora

• Momento de inércia (Torção) (It):

)(32

44 dideJt −×=π

� )09718,01143,0(

32

44 −×=π

Jt �

4610.64,7 mJt −=

• Módulo de resistência à torção:

)(16

44 didede

Wt −××

=π

� )09718,01143,0(

1143,016

44 −××

=π

Wt �

3410.40,1 mWt −=

• Momento torçor atuante:

.

025,7024)(

nproj

cvNMt

×=

� 98

025,702403,4 ×=Mt

�

mKgfMt .85,288=

* Passando a potência para CV

CVNNKWN 03,4745,0

0,30,3 =→=→=

MaMt <

� OK!

• Tensão máxima de torção atuante:

Wt

Mte =σ

� 410.40,1

85,288−

=eσ �

MPae 6,20=σ

CSeσ

σ =max

� 8

290max =σ

�

MPa25,36max =σ

maxσσ <e

� OK!

• Ângulo de Torção:

GJt

Mt

×=φ

� 96 10.77,8010.64,7

5,2888

×=

−

Nφ

� m

rad310.68,4 −=φ �

º3,0=φ

9


Sendo que:

)1(2 v

EG

+×=

� )3,01(2

10.210 9

+×=G

�

GPaG 77,80=

* Coeficiente de Poison para aços em geral 3,0=v

7,0<φ � OK!

• Tensão Ideal:

)3(22

ei σσσ ×+= �

)06,23(0,15 22 ×+=iσ �

MPai 42,15=σ

CSadm eσ

σ = � 6

290=admσ

�

MPaadm 35,48=σ

admi σσ < � OK!

10


Expansão térmica da árvore da Rosca Transportadora

Dados:

metrosLrosca 10= Cinox º10.14 6−=α

Ct º10min = Ct º40max = →−=∆→−=∆ 1040minmax tttt Ct º30=∆∴

• Expansão Térmica Total:

→××=∆→×∆×=∆ −610.143010000LtLL α mmL 2,4=∆∴

• Expansão Térmica Entre Mancais:

→××=∆→×∆×=∆ −−

610.14305000LtLL mancalentre α mmL 1,2=∆∴

11


Mecanismo de Acionamento - Cálculo do Acoplamento e Chaveta

• Acoplamento

CVKWN 06,40,3 →=

rpmnproj 98. =

mNMt .5,2888=

fs de acoplamento para transportadores = 2,0

fsMtTkn ×= � 0,25,2888 ×=Tkn � NTkn 5777=

Segundo Catálogo de Acoplamentos Antares * Adotado acoplamento AT 140 (ver catálogo – Anexo 2)

NTknmáx 6800=

• Chaveta (conforme norma DIN 6885 – Anexo 3)

Diâmetro do eixo= 80mm b = 22 h = 14 t1 = 8,5 P = 9 (cubo de aço p ≤ 9kgf/mm²) Nchavetas = 2 Mt = 288,5Kgf.m = 288500Kgf.mm

NchthPd

MtLchaveta

×−××

×=

)(

2

1 � 2)5,814(980

2885002

×−××

×=chavetaL

� mmLchaveta 85,72=

** Serão necessárias 2 chavetas com dimensões: 22 x 14 x 72,85 mm

12


Determinação dos Mancais das Tampas e Intermediários

Mancais das Tampas

mNPMATERIAL /210=

mNPTUBO /5,227=

mNPHÉLICE

/4,180=

Reações nos mancais devido ao peso próprio da rosca:

• Força Radial no Rolamento Livre:

βsen

HLu =

�

180

15

6,2

×=

πLu

�

mLu 93,9=

2

cos β××=

Luqfrpp

�

2

15cos93,959,33 ××=frpp

�

Kgffrpp 94,146=

• Força axial no Rolamento Livre:

βsenLuqfapp ××= �

1593,959,33 senfapp ××=

�

Kgffapp 74,78=

Reações nos mancais devido ao peso do Material:

• Força axial:

µ×××++= LsenPPPPHÉLTUBOMATAXIAL º15)(

7,010º15)4,1085,227210( ×××++= senPAXIAL

NPAXIAL 02,989=∴

• Força Radial:

LPPPPHÉLTUBOMATRADIAL ××++= º15cos)(

10º15cos)4,1085,227210( ××++=RADIALP

NPRADIAL 5273=∴

• Forca Total:

RADIALAXIALTOTAL PPP +=

15,3244971+=TOTALP

NPTOTAL 6262=

13


• Área Útil da Seção Transversal da Rosca:

4

)(22

tubohélice DDAu

−×=

π

�

4

)114,04,0( 22 −×=

πAu

�

²115,0 mAu =

• Capacidade da Rosca Totalmente Cheia

CAuvpQ ××××= γψ 601 �

7,0115,02,3967,0601 ××××=ψQ

htonQ /85,1261 =∴ ψ

• Carga do Produto Distribuída na Calha

vp

QQprod

1

6

100 ψ×=

�

2,39

03,132

6

100×=prodQ

�

KgfQprod 93,53=∴

� Rolamento Adotado (segundo catálogo NSK - pág. B78 – Anexo 4) NSK 2216

mmd 80= NC 49000=

NCO 19900=

25,0=e

9,3=y

6,2=Oy

rpmn 4000=

)(Graxa

eFr

Fa>→= 29,0

15,3244

971

Então, utilizaremos

65,0=x

9,32 == yy

• Carga Dinâmica

)()( FayFrxP ×+×= �

9719,315,324465,0 ×+×=P �

NP 60,5895=

• Carga Estática

)( FayFrP OO ××= �

)9716,2(15,3244 ×+=OP �

NPO 85,5765=

• Verificações

- Rotação

calculadocatal nn > � OK!

14


- Carga Estática So = 1 (serviço em condições normais de vibração)

OOMIN PSCo ×= 85,57651×=MINCo

� NCoMIN 85,5765=

MINCoCo > � OK!

- Vida Esperada

horasLesperada 50000=

p

Oh P

C

nL

×

×=

60

100000010 , onde p = 3 para rolamento de esferas

3

105765

4900

9860

1000000

×

×=hL

� HorasL h 04,10442710 =

hesperada LL 10< � OK!

Mancal Intermediário (escorregamento – conforme Anexo 5): Material: GG (Ferro Fundido Cinzento) Dados:

²/8 cmKgfPadm =

smVmáx /5,1=

Coeficiente 2~1=d

b � adotado 1,5

d = 97m m b = 145,5 mm

• Carga Dinâmica

2

LqP

×= �

2

1059,33 ×=P � KgfP 95,167=

• Carga Estática

PSPo ×= � 95,1675,1 ×=Po � KgfPo 95,251= * Considerando lubrificação salpicada reduzida So = 1,5

15


• Verificações

- Pressão Máxima:

admM PP ≤

bd

PoPM

.= � )(5,14)(7,9

95,251

cmcm

KgfPM

×= � ²/79,1 cmKgfPM =

admM PP < � OK!

- Velocidade:

maxVV ≤

ndV ××= π � )(60

)(

segundos

rpmndV

××=

π � )(60

)(98097,0

segundos

rpmV

××=

π

� ²/49,0 smV =

maxVV < � OK!

- Folga: Ψ=1,5 (Bronze ao chumbo) (1/1000)

r

rR −=ψ � d

dD −=ψ

97

97

1000

5,1 −==

Dψ � D=+

×97

1000

5,197 � mmD 145,97=

→−

=→−

=2

97145,97lg

2lg aFo

dDaFo 145,0lg =∴ aFo

- Espessura do Mancal Utilizaremos mancal do tipo bucha encaixada

)(5,110,1 cmdD +×= )(5,17,910,1 cmD +×=

cmD 17,12= ou mmD 7,121=

16


Determinação dos Parafusos de União

� Parafusos Adotados (segundo Anexo 6):

Material: Aço inoxidável A2

mmKgfmKgfMt .288500.5,288 →= mmd tubo 18,97int =−

²/38,71 mmKgfadm =τ

tuboparaf dZ

MtF

−×

×=

int

2

� 18,973

2885002

×

×=F

�

KgfF 15,1979=

A

F=τ

� 38,71

15,1979=A

�

²73,27 mmA =

4

²dA

×=

π

� π

Ad

×=

4

�

mmd 95,5=∴

� Será adotado nas uniões do tudo com os eixos 3 parafusos M10, como são 4 uniões, serão utilizados 12 parafusos

17


Resumo do Projeto

Estimativa do diämetro externo da rosca - D= 0,4 m

Ângulo de inclinação da rosca - β = 15 graus

Velocidade necessária para capacidade do projeto Vp

(Sem considerar o eixo) Vp = 36,78 m/min

(Considerando o eixo) Vp = 39,2 m/min

Área útil = 0,115 m2

Rotação de projeto no eixo da rosca np

np = 1000 Vp/p = 98 rpm

Rotação max = A/(raiz(D)) = 102,8 rpm

Vp = 39,2 m/min

passo p = 400 mm

Velocidade de transporte

Velocidade máxima - Vm = 41,12 m/min

Velocidade de projeto - Vp = 39,2 m/min

Passo -p = 0,4 m

D (m) = 0,4 m

Capacidade de transporte para o enchimento adotado

Q= 50 t/h

Capacidade de transporte para rosca totalmente cheia

Qc= 126,85 t/h

Número de mancais intermediários = 1 -

Rendimento estimado (mancais intermed. e tampas) - ηRosca = 0,875 -

Potência necessária do motor com enchimento adotado - N= 4,03 CV

Características geométricas do eixo tubular

Área da seção transversal - At = 2843,56 mm2

Momento de inércia a flexão - Jx = 3,01.10-3 Kg.m²

Momento de inércia a torção - Jt = 764 cm4

Módulo de resistência a flexão - Wf = 70 cm3

Módulo de resistência a torção - Wt = 140 cm3

Peso próprio do tubo - pt = 22,75 kg/m

Peso próprio da rosca por metro - Pr = 10,84 kgf/m

Carga total distribuída sobre o eixo - q= 33,59 Kg/m

Tensão máxima de flexão no eixo

Momento fletor máximo - Mf = 10495,0 Kgf.cm

σf = 152,96 kgf/cm2

Desalinhamento devido a deflexão do eixo - θ = 0,12 °

Flecha máxima no eixo tubular fmax - fmax = 3,25 mm

18


Tensão máxima da torção no eixo

Momento torçor máximo - Mt = 28850 kgf.cm

σt = 210,06 kgf/cm2

Força radial nos rolamentos - Frpp = 146,94 kgf

Força axial no rolamento

Força axial do peso próprio - Fapp = 78,74 kgf

Produto distrib. na calha - qprod = 21 kgf/m

Força axial do produto - Fapr = 98,9 kgf

Força axial total no rolamento - Fa = 626,2 Kgf

Expansão Térmica total - ΔL = 4,2 mm

Expansão Térmica entre mancais - ΔLm 2,1 mm

Vida nominal requerida (horas de trabalho) - L10h = 104427,04 horas Carga dinâmica no rolamento - P = 5895,60 N

Capacidade de carga dinâmica (do catálogo) C = 49000 N

19

Vistas auxiliarEscala: 1: 40

15°

2680

9700 3100

B

Vistas ortogonaisEscala: 1: 40

ADETALHE A

ESCALA 1 : 8

DETALHE B ESCALA 1 : 10

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO: FOLHA 1 DE 1

1

06/05/2011

EdenilsoEduardo

Transportador de roscaPEÇA:

PROJETO

DESENHO

ESCALA DES. Nº:

dimensões:

MATERIAL:

FOLHA:

QTD:ITEN:

TOL. GERAL:

Peso:

±0,50 mm

1: 30

1

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA

OBS:1

DATA

CHANFROS NAO ESP.:

0,5ºTOL. ANGULARES NAO ESP.:

1 x 45º

mm

A2

Vista frontal do mancal intermediario

400

5000 5000

E

F

D

215 7

1211

6

Parafuso M10

DETALHE E ESCALA 1 : 6

28

28

15

Vedação para o lubrificante

DETALHE F ESCALA 1 : 6

30

2019

33

12

DETALHE D ESCALA 1 : 6

18

2

21

820

19

G

H

DETALHE G ESCALA 1 : 6

18

2

21

DETALHE H ESCALA 1 : 8

28

15

Nº DO ITEM Nº DA PEÇA MATERIAL QDT.

2 Mancal de entrada SAE 1045 15 Motoredutor 16 Eixo arvore Aço inox AISI 304 17 Helice do transportador Aço inox AISI 304 18 Eixo de transmissao Aço inox AISI 304 19 Chaveta SAE 1045 410 Eixo intermediario Aço inox AISI 304 111 Eixo arvore sup Aço inox AISI 304 112 Helice do transportador sup Aço inox AISI 304 1

13 Eixo de transmissao sup Aço inox AISI 304 115 Apoio central 2 Aço inox AISI 304 118 Mancal de entrada sup SAE 1045 1

19 Tampa do rolamento Aço inox AISI 304 2

20 ISO 15 RBB - 2280 - 14,SI,NC,14_68 2

21 Acoplamento AT140 1

23 Mancal de escorregamento Bronze 124 Arruela de bronze 128 Apoio central sup. Aço inox AISI 304 130 Apoio sup t Aço inox AISI 304 1

6

D

C

B

A

E

F

G

H

E

A

B

C

D

F

54321 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8

G

PESO: FOLHA 1 DE 1

1

06/05/2011

EdenilsoEduardo

Transportador de roscaPEÇA:

PROJETO

DESENHO

ESCALA DES. Nº:

dimensões:

MATERIAL:

FOLHA:

QTD:ITEN:

TOL. GERAL:

Peso:

±0,50 mm

1: 30

1

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA

OBS:1

DATA

CHANFROS NAO ESP.:

0,5ºTOL. ANGULARES NAO ESP.:

1 x 45º

mm

A2


Referências Bibliográficas

• Catálogo de Motorredutores SEW Eurodrive - Edição: 08/2007.

• TORREZAN, Hamilton F. – Transportadores de rosca - matéria dada em sala de aula,

2011

• ALMEIDA, Francisco José - "Apostila Elementos de Máquina II" e matéria dada em sala

de aula - 2010

• Acoplamentos Antares, disponível em http://www.antaresacoplamentos.com.br

acessada em 18/05/2011

• Aço Tubo, disponível em http://www.acotubo.com.br acessada em 10/05/2011

22

Documents

Rosca Transport FINAL