Esteira identificadora

ESTEIRA

IDENTIFICADORA

Técnico responsável: Matheus Miguel

CREA 70 025

2

ETEC Martin Luther King

Curso Técnico em Mecatrônica

Mecanismos

Mecatrônicos

Prof.: Marcos Vaskevicius

3

Índice Esquema mecânico: ................................................................................................................... 5

Dimensionamento do motor ...................................................................................................... 6

Dimensionamento das ECDR’s 1,2: ........................................................................................ 9

Dimensionamento das ECDR’s 3,4: ...................................................................................... 12

Diagrama das forças atuantes nas ECDR’s 1,2: ................................................................. 16

Definição das forças nas ECDR’s 1,2: .................................................................................. 16

Diagrama das forças atuantes nas ECDR’s 3,4: ................................................................. 19

Definição das forças nas ECDR’s 3,4: .................................................................................. 20

Dimensionamento dos rolamentos para o eixo I do redutor: ............................................. 22

Dimensionamento dos rolamentos para o eixo III do redutor: ........................................... 24

4

Projeto Mecânico

5

1) Esquema mecânico:

Onde:

M = Motor trifásico

P1 e P2 = Acoplamentos

A a J = Mancais

I, II, II e IV = Eixos (para suportarem as ECDR’s)

1 a 4 = ECDR’s

E = Esteira

R = Rolete motriz

Frol = Força tangencial no rolete

2) Valores adotados (pesquisa de campo):

D1 = 50 mm (Diâmetro ECDR 1)




6

Itot= 12

𝜇 = 0,5 (Cof. de atrito)

Rrol = 50 mm

nm = 900 RPM

nrol = 75 RPM

m1,2 = 2.50 mm

m3.4 = 2,50 mm

P = 170 g (por lata de atum) = 170 gf

N = 170 gf (por lata de atum)

N = 1,7 Kgf = 2 Kgf (para 10 latas)

Frequência = 60 Hz

3) Dimensionamento do motor a) Força aplicada no rolete:

Frol = μ . N

Onde:

μ = Coeficiente de atrito

N = Força normal sobre o rolete

Frol = 0,5 . 2 kgf

𝐅𝐫𝐨𝐥 = 𝟏 𝐊𝐠𝐟

b) Torque necessário para mover a carga:

Mtrol = Frol. Rrol

Onde:

Mtrol = Torque para mover a carga

Rrol = Raio do rolete

Mtrol = 1Kgf. 5 cm

7

Mtrol = 5Kgf . cm

c) Potência necessária para mover a carga:

Mtrol = 71.620 .N (CV)

n (RPM)

Onde:

N = Potência para mover a carga

n = Rotações do rolete

5 Kgf. cm = 71.620 .N (CV)

75 (RPM)

N (CV) = 75 RPM .5 Kgf. cm

71.620

𝐍 (𝐂𝐕) = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝐂𝐕

d) Rendimento global:

ŋg = (ŋECDR)n1. (ŋMancal)n2

Onde:

ŋg = Rendimento global

ŋECDR = Rendimento da ECDR (98%)

ŋMancal = Rendimento do Mancal (99%)

n1 = Número de pares de ECDR’s

n2 = Número de mancais

ŋg = (0,98)2 . (0,99)10

ŋg = (0,9604) . (0,9044)

ŋg = 0,869

ŋg = 87%

e) Potência mínima junto ao motor para mover a carga:

8

9

Nm =Nrol

ŋg

Onde:

Ng = Potência mínima para o motor

Nrol = Potência do rolete para mover a carga

Nm =0.005

0,869

Nm = 0,0057 CV

Nm = 0,25 CV (padronizado conf.catálogo WEG)

Classe de Proteção: IP 55

f) Número de pólos:

Np =7200

n

Np = Número de pólos

N = RPM do motor

Np =7200

900

Np = 8 pólos

4) Dimensionamento das ECDR’s 1,2:

Onde:

Hd1,2 = 1,25 . m = 1,25 . 2.50 mm = hd1,2 = 3,125 mm

Ha1,2 = m = ha1,2 = 2,50 mm

a) Número de dentes:

Z =D

m

10

Onde:

Z = Número de dentes

D = Diâmetro primitivo

m = Módulo

Z1 =50 mm

2,5 mm

Z1 = 20 dentes

Z2 = 60 dentes

Z2 = 60 dentes

b) Diâmetro externo:

De = D + (2 . ha)

Onde:

De = Diâmetro externo

D = Diâmetro interno

Ha = Adendum

De1 = 50 mm + ( 2 . 2,5 mm )

De1 = 50 mm + 5 mm

De1 = 55 mm

De2 = 150 mm + ( 2 . 2,5 mm)

De2 = 150 mm + 5 mm

De2 = 155 mm

c) Diâmetro interno

Di = D – ( 2 . hd )

Onde:

Di = Diâmetro interno

11


hd = Dedendum

Di1 = 50 mm – (2 . 3,125 mm)

Di1 = 50 mm – 6,25 mm

Di1 = 43,75 mm

Di2 = 150 mm – (2 . 3,125 mm)

Di2 = 150 mm – 6,25 mm

Di2 = 143,75 mm

d) altura do dente:

H = hd + ha

Onde:

H = Altura do dente

hd = Dedendum

ha = Adendum

H1,2 = 3,125 mm + 2,50 mm

H1,2 = 5,625 mm

e) Largura do dente:

L = 6 .m

Onde:

L = Largura do dente

m = Módulo

L1,2 = 6 . 2,50 mm

L1,2 = 15,00 mm

f) Passo:

P = m .π

12

Onde:

P = Passo

m = Módulo

P1,2 = 2,5 mm . 3,14

P1,2 = 7,85 mm

g) Espessura do dente:

E = 0,49 . P

Onde:

E = Espessura do dente

P = Passo

E1,2 = 0,49 . 7,85 mm

E1,2 = 3,85 mm

h) Vão do dente:

V = 0,51 . P

Onde:

V = Vão do dente

P = Passo

V1,2 = 0,51 . 7,85 mm

V1,2 = 4,00 mm

5) Dimensionamento das ECDR’s 3,4:

Onde:

Ha3,4 = m = 2,50 mm

Hd3,4 = 1,25 .m = 1,25 . 2,50 mm = 3,125 mm

13

a) Número de dentes

Z =D

m

Onde:

Z = Número de dentes


m = Módulo

Z3 = 40 mm

2,5 mm

Z3 = 16 dentes

Z4 =160 mm

2,5 mm

Z4 = 64 dentes

b) Diâmetro externo:

De = D + ( 2 . m)

Onde:

De = Diâmetro externo


m = Módulo

De3 = 40 mm + (2 . 2,5 mm)

De3 = 40 mm + 5 mm

De3 = 45 mm

De4 = 160 mm + (2 . 2,5 mm)

De4 = 160 mm + 5 mm

De4 = 165 mm

c) Diâmetro interno

Di = D – (2 .hd)

14

Onde:

Di = Diâmetro interno


hd = Dedendum

Di3 = 40 mm – (2 . 3,125 mm)

Di3 = 40 mm – 6,25 mm

Di3 = 33,75 mm

Di4 = 160 mm – (2 . 3,125 mm)

Di4 = 160 – 6,25 mm

Di4 = 153,75

d) Altura do dente:

H = hd + ha

Onde:

H = Altura do dente

hd = Dedendum

ha = Adendum

H3,4 = 3,125 mm + 2,50 mm

H3,4 = 5,625 mm

e) Largura do dente:

L = 6 .m

Onde:

L = Largura do dente

m = Módulo

L3,4 = 6 . 2,50 mm

L3,4 = 15,00 mm

15

f) Passo:

P = m .π

Onde:

P = Passo

m = Módulo

P3,4 = 2,5 mm . 3,14

P3,4 = 7,85 mm

g) Espessura do dente:

E = 0,49 . P

Onde:

E = Espessura do dente

P = Passo

E3,4 = 0,49 . 7,85 mm

E3,4 = 3,85 mm

h) Vão do dente:

V = 0,51 . P

Onde:

V = Vão do dente

P = Passo

V3,4 = 0,51 . 7,85 mm

V3,4 = 4,00 mm

16

6.0) Diagrama das forças atuantes nas ECDR’s 1,2:

Onde:

F1 = Força resultante na engrenagem 1 (kgf ou N)


Ft1 = Força tangencial na engrenagem 1 (kgf ou N)


Fr1 = Força radial na engrenagem 1 (kgf ou N)


α = Ângulo de pressão (α = Alfa)

a) No par 1 e 2 temos:

a) F1 = F2

b) Fr1 = Fr2

c) Ft1 = Ft2

d) α = 20° (Engrenagens Cilíndricas)

7.0) Definição das forças nas ECDR’s 1,2:

17

a) Cálculo de Mt1:

Mt1 = 71.620 .N1

n1≅ Mtm = 71.620 .

Nm

nm

Onde:

N1 = Potência na ECDR 1

n1 = RPM da ECDR 1

Nm = Potência do motor

nm =RPM do motor

Mt1 = Torque na ECDR 1

Mtm = Torque do motor

Mt1 = 71.620 .0,25

900

Mt1 = 71.620 . 0,0003

Mt1 = 19,89 Kgf.cm

b) Calcular r1:

r1 =D1

2

Onde:

D1 = Diâmetro da ECDR 1

r1 = Raio da ECDR 1

r1 =5 cm

2

r1 = 2,5 cm

c) Calcular Ft1:

Ft1 =Mt1

r1

Onde:

Ft1 = Força Tangencial na ECDR 1

18

r1 = Raio da ECDR 1


Ft1 =19,89 Kgf . cm

2,5 cm

Ft1 = 7,96 Kgf

d) Calcular Fr1:

Fr1 = Ft1 .tan 20°

Onde:

Fr1 = Força radial na ECDR 1

Ft1 = Força tangencial na ECDR 1

Fr1 = 7,96 kgf . 0,364

Fr1 = 2,90 kgf

e) Calcular F1:

𝐹𝑟1 = √𝐹𝑡12+𝐹𝑟1

2

Onde:

F1 = Força resultante na ECDR 1



𝐹1 = √(7,96 𝑘𝑔𝑓)2 + (2,90 𝑘𝑔𝑓)2

𝐹1 = √63,36 𝑘𝑔𝑓2 + 8,41 𝑘𝑔𝑓2

𝐹1 = √71,77 𝑘𝑔𝑓2

F1 = 8,47 kgf

f) Cálculo das forças na ECDR 2:

19

Ft1 = Ft2 = 7,96kgf

Fr1 = Fr2 = 2,90kgf

F1 = F2 = 8,47kgf

8.0) Diagrama das forças atuantes nas ECDR’s 3,4:

Onde:







α = Ângulo de pressão (α = Alfa)

a) No par 3 e 4 temos:

a) F3 = F4

b) Fr3 = Fr4

c) Ft3 = Ft4

20

d) α = 20° (Engrenagens Cilíndricas)

9.0) Definição das forças nas ECDR’s 3,4:

a) Cálculo de Mt3:

Mt2 = Mt1 . i1,2

Onde:



I1,2 = Relação de transmissão das ECDR 1 e 2

Mt2 = 19,89 kgf . cm . 3

Mt2 = 59,67 kgf . cm

Mt2 = Mt3, pois a ECDR 2 está no mesmo eixo que a ECDR 3.

b) Calcular r3:

r3 =D3

2

Onde:

D3 = Diâmetro da ECDR 3

R3 = Raio da ECDR 3

r3 =D3

2

r3 = 2 cm

c) Calcular Ft3:

Ft3 =Mt3

r3

Onde:


r3 = Raio da ECDR 3

21

Mt3= Torque na ECDR 3

Ft3 =59,67 Kgf. cm

2 cm

Ft3 = 29,84 kgf

d) Calcular Fr3:

Fr3 = Ft3 . tan 20°

Onde:



Fr3 = 29,84 kgf . 0,364

Fr3 = 10,86 kgf

e) Calcular F3:

F3 = √Ft32 + Fr3

2

Onde:

F3 = Força resultante sobre a ECDR 3

Ft3 = Força tangencial sobre a ECDR 3

Fr3 = Força radical sobre a ECDR 3

F3 = √(29,84 kgf)2 + (10,86 kgf)2

F3 = √890,43 kgf 2 + 117,94 kgf 2

F3 = √1008,37 kgf

F3 = 31,76 kgf

f) Cálculo das forças na ECDR 4:

Ft3 = Ft4 = 29,84 kgf

Fr3 = Fr4 = 10,86 kgf

22

F3 = F4 = 31,76 kgf

10) Dimensionamento dos rolamentos para o eixo I do redutor:

a) Tipo de carga:

n < 20 RPM = Carga estática

n ≥ 20 RPM = Carga dinâmica

Onde:

n = Número de rotações do eixo I do redutor

900 RPM > 20 RPM

Logo iremos dimensionar esses rolamentos pelo método da carga dinâmica.

b) Carga dinâmica equivalente:

P = X . Fr + Y . Fa

Onde:

P = Carga dinâmica equivalente (kgf)

X = Fator radial (tabelado)

Fr = Força radial resultante, em cada mancal do eixo I (kgf)

Y = Fator axial ( tabelado)

Fa = Força axial resultante, em cada mancal do eixo I (kgf)

Quando:

Fa = 0 => P = Fr

P = Fr =F1

2

P =8,47

2

23

P = 4,24 kgf

c) Cálculo de Fn:

Verificando a tabela sobre esse fator, encontraremos que para:

n = 900 RPM

Fn = 0,333

d) Cálculo de FL:

Verificando a tabela, encontraremos que 3,0 ≥ FL ≤ 4,5 (rolos de correias

transportadoras)

Assim adotaremos:

FL = 4,0

e) Cálculo de capacidade de carga dinâmica (C) :

𝐶 =FL

Fn. P

Onde:

C = Capacidade de carga dinâmica (kgf)

Fn = Fator do número de rotações

FL = fator sobre a aplicação do rolamento

P = Carga dinâmica equivalente

C = 4,0

0,333 .4,24 kgf

C = 12 . 4,24 kgf

C = 50,88 kgf

f) Seleção do rolamento:

Verificando a tabela

24

C ≥ 50,88 kgf

C = 465 kgf

Rolamento nº 6200

Dimensões do Rolamento nº 6200:

d = 10 mm

D = 30 mm

B = 9 mm

r = 1 mm

Onde:

11 Dimensionamento dos rolamentos para o eixo III do redutor:

a) Tipo de Carga:

n < 20 RPM = Carga Estática

n ≥ 20 RPM = Carga Dinâmica

Onde:

n = Número de rotações do eixo III do redutor

25

75 RPM > 20 RPM

Logo iremos dimensionar esses rolamentos pelo método da carga dinâmica.

b) Carga dinâmica equivalente:

P = X . Fr + Y . Fa

Onde:

P = Carga dinâmica equivalente (kgf)

X = Fator radial (tabelado)

Fr = Força radial resultante, em cada mancal do eixo III (kgf)

Y = Fator axial

Fa = Força axial resultante, em cada mancal do eixo III (kgf)

Quando:

Fa = 0 => P = Fr

P = Fr = F3

2

P =31,76

2

P = 15,88 kgf

c) Cálculo de Fn:

Verificando a tabela sobre esse fator, encontraremos que para:

n = 75 RPM

Fn = 0,763

d) Cálculo de FL:

Verificando a tabela, encontraremos que 3,0 ≥ FL ≤ 4,5 (rolos de correias

transportadoras)

26

Assim adotaremos:

FL = 4,0

e) Cálculo de Capacidade de Carga Dinâmica:

C = FL

Fn. P

Onde:

C = Capacidade de carga dinâmica

Fn = Fator do número de rotações

FL = Fator sobre a aplicação do rolamento

P = carga dinâmica equivalente

C =4,0

0,763 .15,88 kgf

C = 5,24 . 15,88 kgf

C = 83,21 kgf

f) Seleção do Rolamento:

Verificando a Tabela

C ≥ 83,21 kgf

C = 465 kgf

Rolamento nº 6200

Dimensões do Rolamento nº 6200:

d = 10 mm

D = 30 mm

B = 9 mm

27

r = 1 mm

Onde:

28

Desenho de

Conjunto

Preliminar

Engineering

Esteira identificadora