Baixe Cálculo de Parâmetros para um Redutor de Parafuso Sem-Fim: Um Estudo de Caso e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Mecânica, somente na Docsity!
UNIVERSIDADE POLITÉCNICA
A POLTECNICA
Instituto Superior de Estudos Universitários de Nampula (ISEUNA)
Curso de Licenciatura em Engenharia Mecânica
PROJECTO DE MAQUINAS
ACCIONAMENTO DE TRANSPORTADORA POR CORREIA
Engenharia Mecânica - 6ª edição
Discente : Nawere Da Rosa João Eduardo Docente : Eng.º Romão Magule
Nampula, 2022
Nawere Da Rosa João Eduardo
ACCIONAMENTO DE TRANSPORTADORA POR CORREIA
Nampula
Trabalho de carácter avaliativo a ser apresentado na cadeira de projecto Maquinas, leccionada pelo Eng° Romão Magule
Tabela 20: Dimensões de uma chaveta para a fixação da da semi-união da união elástica ........................................................................................................................................ 67 Tabela 21: Dimensões de uma chaveta para a fixação da da semi-união da união elástica
- ENUNCIADO DA TAREFA TÉCNICA
- Dados da variante da tarefa técnica
- Introdução................................................................................................................
- Objectivos................................................................................................................
- Campo de aplicação
- Metodologia de cálculo usada
- ELÉCTRICO 5. CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO MOTOR
- 5.1. Determinação da força tangencial útil que movimenta a correia
- 5.2. Determinação da potência do veio motor do tambor
- 5.3. Determinação da frequência de rotação e dimensões principais do tambor
- 5.4. Cálculo da potência do veio do motor
- 5.4.1. Determinação do rendimento global do accionamento
- 5.4.2. Escolha dos parâmetros do motor
- escalões de redução 5.5. Cálculo da relação de transmissão geral do accionamento e sua partição pelos
- 5.5.1. Relação de transmissão geral do accionamento
- 5.5.2. Cálculo da frequência de rotação nominal de saída
- 5.5.3. Repartição da relação de transmissão
- 5.5.4. Cálculo das frequências de rotações dos veios
- 5.5.5. Cálculo das potências dos veios.......................................................................
- 5.5.6. Cálculo do torque nos veios
- CÁLCULO DA TRANSMISSÃO POR CORREIA TRAPEZOIDAL
- 6.1. Determinação da velocidade da correia
- 6.2. Determinação do diâmetro da polia maior
- 6.3. Determinação da distância interaxial
- 6.4. Determinação do comprimento da correia...............................................................
- 6.5. Determinação frequência de passagens
- 6.6. Determinação do ângulo de abrasamento
- 6.7. Determinação da distância interaxial corrigida
- 6.8. Cálculo da potência transmissível por cada correia.................................................
- 6.9. Cálculo do número de correias para transmitir a potência total
- 6.10. Cálculo da força de tensão inicial em cada correia
- 6.11. Cálculo da força sobre os veios
- 6.12. Cálculo da longevidade da correia.........................................................................
- Cálculo do projecto de engrenagem
- 7.1. Cálculo do projecto do engrenamento de parafuso sem-fim/coroa
- 7.1.1. Número de entradas do parafuso sem-fim
- 7.1.2. Cálculo dos momentos torsores
- 7.1.3. Cálculo estimativo da velocidade de deslizamento
- 7.1.4. Escolha do material da roda coroa
- 7.1.5. Cálculo do coeficiente diametral
- 7.1.6. Cálculo da distância interaxial
- 7.1.7. Cálculo do valor aproximado do módulo do engrenamento
- 7.1.8. Cálculo testador as tensões de flexão
- 7.1.9. Cálculo do valor exacto do rendimento
- 7.1.10. Dimensões principais do parafuso sem-fim
- 7.1.11. Cálculo da força radial
- 7.1.12. Cálculo da força normal
- 7.1.13. Cálculo térmico
- CÁLCULO PROJECTIVO DOS VEIOS
- 8.1. Escolha dos materiais dos veios
- 8.2. Escolha das tensões admissíveis à torção
- 8.3. Determinação dos parâmetros geométricos dos escalões dos veios
- 8.3.1. Cálculo aproximado do veio de entrada do redutor
- 8.4. Cálculo das reacções de apoio no veio do parafuso sem-fim
- 8.4.1. Representação esquemática dos trechos, para o estudo dos esforços internos
- 8.5. Cálculo dos parâmetros geométricos do veio da roda-coroa
- 8.6. Diâmetro e comprimento do primeiro escalão do veio........................................
- 8.7. Cálculo das reacções de apoio no veio executivo................................................
- ESCOLHA E CÁLCULO DO ROLAMENTO
- 9.1. Cálculo da capacidade de carga estática dos rolamentos
- 9.2. Cálculo da capacidade de carga dinâmica dos rolamentos
- 9.3. Cálculo dos rolamentos do veio de entrada no redutor
- 9.4. Cálculo testador pala carga dinâmica do rolamento
- 9.5. Cálculo dos rolamentos do veio de saída do redutor
- 9.6. Cálculo dos rolamentos do veio executivo
- 9.7. Cálculo testador pala carga dinâmica do rolamento
- CONSTRUÇÃO DO CORPO E DA TAMPA DO REDUTOR
- CÁLCULO TESTADOR DOS VEIOS
- 11.1. Cálculo testador à fadiga dos veios
- 11.2. Cálculo testador à fadiga do veio de alta velocidade
- 11.3. Cálculo testador à fadiga do veio de baixa velocidade
- 11.4. Cálculo testador à carga estática do veio de alta velocidade
- FIM/ RODA COROA E CONJUNTO DE ROLAMENTOS 12. DESIGNAÇÃO DO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO PARAFUSO SEM-
- Lubrificação do parafuso sem-fim/roda coroa................................................................
- 12.1. Lubrificação dos rolamentos
- CONTROLE 13. ESCOLHA DOS ELEMENTOS DE UNIÃO DOS VEIOS E CÁLCULO DE
- 13.1. Acoplamento de veios entre o veio motor e o veio do parafuso sem-fim
- accionamento 13.2. Acoplamento entre o veio de saída de redutor e o veio de saída de
- CÁLCULO E ESCOLHA DAS CHAVETAS
- 14.1. Chaveta para o veio do parafuso sem–fim
- 14.2. Chavetas para o veio da roda coroa
- 14.3. Chaveta para a fixação da roda coroa
- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
- Tabela 1: Dados de partida. Lista de tabelas
- Tabela 2: Valores dos limites de resistência para correias transportadoras
- Tabela 3:Rendimentos mecânicos de componentes de accionamentos
- Tabela 4: Características dos motores eléctricos
- Tabela 5: Motor eléctrico escolhido
- Tabela 6: Resumo dos resultados
- Tabela 7 : Tipo de correia
- Tabela 8: Cálculo das reacções de apoio
- Tabela 9: Resultados dos parâmetros geométricos do veio da roda-coroa
- Tabela 10: Cálculo das reacções de apoio
- Tabela 11: Estudo dos esforços internos
- Tabela 12: Cálculo das reacções de apoio no veio executivo.........................................
- Tabela 13: Estudo dos esforços internos
- Tabela 14: Dimensões dos rolamentos cónicos para veio de entrada.............................
- Tabela 15:Dimensões dos rolamentos cónicos para veio de saída
- Tabela 16: Parâmetros geométricos da construção do corpo do redutor
- Tabela 17: Dimensões de acoplamento elástico MUVP38
- Tabela 18: Dimensões dos pinos e casquilhos da união
- Tabela 19: Acoplamento ECOTORK- TTSC.................................................................
- Tabela 22: Chaveta para a fixação da roda coroa
- Figura 1: Transportador de correia de médio Lista de figuras
- Figura 2: Transmissão de parafuso sem-fim/coroa.........................................................
- Figura 3: Parâmetros geométricos do par parafuso sem-fim/coroa
- Figura 4: Reacções nos veios..........................................................................................
- Figura 5: Parâmetros geométricos dos escalões dos veios
- Figura 6: Reacções de apoio no veio do parafuso sem-fim
- Figura 7: Esquema do primeiro trecho
- Figura 8: Esquema do segundo trecho.
- Figura 9: Esquema do terceiro trecho
- Figura 10: Estudo dos esforços internos
- Figura 11: Diagrama do momento torsor no veio do parafuso sem-fim
- Figura 12: Diagrama do momento flector Mx, no parafuso sem-fim
- Figura 13: Diagrama do momento flector My, no parafuso sem-fim
- Figura 14: Esquema do veio da roda-coroa
- Figura 15: Diâmetro e comprimento do terceiro escalão do veio...................................
- Figura 16: Esquema de carregamento do veio da roda-coroa
- Figura 17: Esquema do primeiro trecho
- Figura 18: Esquema do segundo trecho
- Figura 19: Esquema do terceiro trecho
- Figura 20: Diagrama do momento torsor do veio de baixa velocidade
- Figura 21: Diagrama do momento flector Mx, na roda-coroa
- Figura 22: Diagrama do momento flector My, na roda-coroa
- Figura 23: Esquema de carregamento do veio de tambor
- Figura 24: Diagrama do momento torsor do veio executivo
- Figura 25: Diagrama do momento flector My, na roda-coroa
- Figura 26: Esquema de colocação de rolamentos no veio da roda-coroa
- Figura 27: Esquema de colocação dos rolamentos no veio do tambor
- Figura 28 : Dimensões de uma chaveta plana
- coeficiente de carga − é a força tangencial na roda-coroa, em 𝑁; − é o coeficiente de carga de cálculo; − é o módulo do dente/filete na secção normal do filete do parafuso sem-fim, em ; −é o coeficiente de forma dos dentes da roda-coroa; −é a largura da roda-coroa, em ;
[ ] − é a tensão admissível, em 𝑀𝑃
- o ângulo reduzido de atrito [ ] [ ] [ ]
- é o diâmetro externo da secção média da roda-coroa, em ;
- é o diâmetro interno da secção média da roda-coroa, ;
- é o diâmetro máximo da roda-coroa, em.
- é a largura da roda coroa, em ;
- é o diâmetro externo do parafuso sem-fim, em.
- é o torque no veio da roda-coroa, em [𝑁• ];
- é o diâmetro primitivo da roda-coroa, em [ ].
- é o torque no parafuso sem-fim, em [𝑁• ]; − é o diâmetro primitivo do parafuso sem-fim, em [ ]. − é um coeficiente de troca de calor, em − é a temperatura do óleo ou a temperatura interna do corpo da transmissão, em − é a temperatura do meio circundante, em , − é o torque no veio, em [ ];
[ ] − é a tensão de cisalhamemto admissível, em [𝑀 ];
- é o diâmetro do veio de saída do motor eléctrico.
− é a largura do rolamento.
- Diâmetro do motor electrico do veio, em ;
- Diâmetro do primeiro escalão do veio, em ;
- Diâmetro do segundo escalão do veio, em ;
- Diâmetro do terceiro escalão do veio, em ;
- Diâmetro do quarto escalão do veio, em ; − Comprimento do primeiro escalão do veio, em ; − Comprimento do segundo escalão do veio, em ; − Comprimento do terceiro escalão do veio, em ; − Comprimento do quarto escalão do veio, em ; − Raio da curvatura dos chanfros dos apoios, em ; − Altura dos ressaltos, em ;
[ ] − Tensão de cisalhamento admissível, em𝑀𝑃 ;
𝑀 − Momento flector máximo no veio de alta velocidade, em𝑁. ;
𝑀 − Momento flector reduzido no veio de alta velocidade, em𝑁. ;
− Diâmetro crítico no veio de alta velocidade, em ;
L − Tempo de vida (número de anos de trabalho do mecanismo), em𝐻 ;
[ ] − Capacidade de carga estática admissível, em kN;.
− Capacidade de carga estática calculada, em kN; − Índice de carregamento estático;
𝑃 − Carga estática equivalente, em𝑘𝑁;
[ ] − Capacidade de carga dinâmica do rolamento admissível, em kN;
− Capacidade de carga dinâmica do rolamento, em kN; − Expoente de longevidade; ℎ − Vida útil do rolamento, em horas; − Factor de carga axial; − Espessura da parede do corpo e da tampa do redutor, em ;
Largura do redutor, em ;
𝐻 − Altura do redutor, em ;
𝐻 − Profundidade do mergulho no óleo, em ;
− O volume do óleo, em ;
- − Coeficiente de segurança a flexão − Coeficiente de segurança a torção − Amplitudes das tensões cíclicas − Valores médios das tensões − Coeficiente de correcção à sensibilidade para ; − Coeficiente de correcção à sensibilidade para τ ; − Factor de rugosidades ; − Factor de escala. − Tensão equivalente, em 𝑀𝑃 ;
[ ]− Tensão admissível de carga estática, em 𝑀𝑃.
− Flexão devido a deflexão do veio, em ; − Ângulo de rotação mutua dos veios em engrenamento, em ;
[ ] − Valor admissível da flexão devido a deflexão do veio, em ;
[ ] − Valor admissível do ângulo de rotação mutua dos veios em engrenamento, em
; − Torque nominal no veio; − Coeficiente que caracteriza a condição de serviço da união; − Diâmetro de localização das cavilhas, em ; − Comprimento do casquilho de borracha, em ; − Diâmetro da cavilha, em ; − Tensão de esmagamento, em 𝑀𝑃 ;
ENUNCIADO DA TAREFA TÉCNICA
A seguir, será dimensionado um transportador de correia de médio porte para a movimentação de pedra britada dentro de uma pedreira. Para o início dos cálculos, será fixado o comprimento de 20 metros, largura de 800 mm e capacidade de 400 toneladas por hora. O transportador tem uma cinta horizontal conforme a figura a baixo:
Figura 1: Transportador de correia de médio. (O Autor) Dados da variante da tarefa técnica Variante Ft [kN] 𝑣[ ] [ ] 𝐻 [ ] 7 4,1 0,82 400 850 Tabela 1: Dados de partida. (O autor)
2. Objectivos
2.1 Geral
O Presente trabalho tem como objectivo consolidar os conhecimentos adquiridos nas disciplinas anteriores, de modo que sejamos capazes de projectar accionamentos e de resolver os problemas que possam surgir nas máquinas.
2.2 Específicos
Projectar um accionamento do transportador por correias dentro dos parâmetros cinemáticos fornecidos, bem como idealizar e dimensionar o possível motor eléctrico
3. Campo de aplicação
Recomenda-se para este accionamento um regime de funcionamento regular para uma produção em pequena série, sem sobrecargas. As condições ambientais da zona de trabalho do accionamento devem possuir temperaturas e pressões muito próximas as do meio ambiente.
4. Metodologia de cálculo usada
Uma projecção de accionamento é um tarefa que exige conhecimentos teóricos e práticos sobre os elementos constituintes das máquinas, sua conjugação até a “perfeição”, constitui uma tarefa que engloba varias tomada de decisões considerando todas as recomendações e por fim a sua optimização como um projecto.
Deste modo, no presente projecto a metodologia proposta, inicia-se pelo cálculo cinemático do accionamento através da escolha do motor eléctrico com base nos parâmetros cinemáticos do órgão executivo. Após a escolha do motor eléctrico, faz-se o cálculo da relação de transmissão geral no único escalão presente; e por fim faz-se o cálculo dos parâmetros cinemáticos tomando em conta as condições reais.
5. CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO
MOTOR ELÉCTRICO
5.1. Determinação da força tangencial útil que movimenta a correia Com a tensão máxima ( 𝑁) conhecida, far-se-á agora o cálculo da tensão mínima para posteriormente se realizar o cálculo da forca tangencial útil. NB : 𝑁
𝑘𝑁
Da tabela abaixo encontramos o coeficiente de tensão total do tambor motor:
Figura 2: Coeficiente de tensão total do tambor motor. (Sitoe, 1996) Força tangencial útil:
5.2. Determinação da potência do veio motor do tambor A partir da força tangencial calcula-se a potência a partir da fórmula: 𝑃 𝑣 Onde: Ks 1,0...1,2 (coeficiente de segurança de potência) v - Velocidade da correia (cinta) transportadora em m/s. Potência do veio motor do tambor: 𝑃 𝑃 𝑘 5.3. Determinação da frequência de rotação e dimensões principais do tambor Para determinar a frequência de rotação e dimensões principais do tambor usar-se-á a tabela 2 do guia de dimensionamento e já foi fixado o comprimento de 800mm e considerando que o tipo de tela cauchutada de fios de poliéster, obtemos o seguinte valor 𝑘 𝑁.
Frequência de rotações do veio do tambor 𝑣
5.4. Cálculo da potência do veio do motor 5.4.1. Determinação do rendimento global do accionamento
Onde
- Rendimento da união elástica
- Rendimento dos rolamentos
- Rendimento da união de segurança
- Rendimento do redutor de engrenagem cilíndrica com dentes helicoidais Da tabela 10 do guia extraem-se os rendimentos mecânicos de cada componente do accionamento: Elementos do accionamento Rendimento Transmissões por engrenagens fechadas
- Cilíndrica de dentes rectos
- Cilíndrica de dentes helicoidais e cilíndricas de dentes angulares.
- Cónicas de dentes rectos
- Cónicas de dentes tangenciais e curvilíneos
Transmissões por engrenagens abertas:
- Cilíndrica de dentes rectos
- Cónica de dentes rectos
Transmissões por parafuso sem fim sem auto-frenagem para o número de entradas:
Transmissões por cadeia 0,92...0, Transmissões por correia plana com rolo tensor 0, Transmissões por correia trapezoidal e variadores de correias 0,92...0,
trapezoidais Mancais (1 par):
Uniões de veios de compensação:
- de dentes
- de cavilhas.(elástica )
- com elemento intermédio (ex. Oldham)
Tabela 3:Rendimentos mecânicos de componentes de accionamentos. (Sitoe, 1996) Obtêm-se:
Rendimento global do accionamento
Determinação da potência do veio do motor
𝑃 𝑃
𝑃 𝑘 𝑃 𝑘 5.4.2. Escolha dos parâmetros do motor Da tabela 8 de [1], escolhem-se motores eléctricos com 7,5 kW de potência nominal, a potência tem de ser superior a calculada, pois este irá funcionar com carga variável. Variante Tipo de motor Potência nominal [kW]
Frequência de rotação do motor [rpm Síncrona (nsinc)
Assíncrona (nassinc) 1 4A132M2Y3 11,0 3000 2900 2 4A132M4Y3 11,0 1500 1460 3 4A160S6Y3 11,0 1000 975 4 4A160M8Y3 11,0 750 730
