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ĺndice
Lista de figuras
Figura 1:Esquema cinemá�co 13 Figura 2 :Ciclograma de carregamento 14 Figura 3:Transmissão de parafuso sem/ coroa 22 Figura 4:Parâmetros geométricos do parafuso sem- fim 28 Figura 5:Parâmetros geométricos da roda coroa 28 Figura 6:Esquema de forças no redutor-parafuso sem- fim 33 Figura 7:Parâmetros geométricos dos escalões do veio de alta velocidade 36 Figura 8:Parâmetros geométricos dos escalões de veio de saída de redutor 37 Figura 9:Parâmetros geométricos dos escalões de veio saída de accionamento 38 Figura 10:Esboço do corpo redutor 40 Figura 11:Forças no plano XOZ do veio de parafuso sem- fim 41 Figura 12:Diagrama de momentos flectores no plano XOZ de parafuso sem- fim 42 Figura 13: Forças no plano XOY do parafuso sem- fim 42 Figura 14:Diagramas de momentos flectores no plano XOY no veio parafuso sem- fim 42 Figura 15:Diagrama de momentos torsores no veio de parafuso sem- fim 43
Figura 16:Forças no plano YOZ no veio da roda coroa 43 Figura 17:Diagrama de momentos flectores YOZ no veio da roda coroa 44 Figura 18:Forças no Plano YOX no veio da roda coroa 44 Figura 19:Diagrama de momentos flectores YOX do veio da roda coroa 45 Figura 20:Diagrama de momentos torsores do veio da roda coroa 45 Figura 21:Parâmetros geométricos de rolamento de rolos cónico 46 Figura 22:Deformacao do veio do parafuso sem-fim no plano XOY 53 Figura 23:Momento no plano XOY 53 Figura 25:Deformaçao do veio de parafuso sem-fim no plano XOZ 54 Figura 26:Deformação do veio da roda coroa no plano YOX 56 Figura 27: Deformação do veio da roda coroa no plano YOZ 58 Figura 28:Parâmetros geométricos de uma chaveta prismá�ca 61 Figura 29:Acoplamento elás�ca de cavilha 67 Figura 30:Embreagem-uniao de compensação 68 Figura 31: Acoplamento de roda livre 68
Lista de tabelas
Tabela 1-Rendimentos mecânicos de componentes de accionamento 17 Tabela 2-Motores eléctricos pré- seleccionados 18
Tabela 22:Dimensões da chaveta no escalão 1 do veio de saída de accionamento 62 Tabela 23:Dimensões da chaveta no escalão 5 no veio de saída de accionamento 63 Tabela 24:Dimensões constru�vas do corpo redutor e da tampa do redutor 63 Tabela 25 :Acoplamento MUVP 28 comf.normas MN 2096-64 66 Tabela 26: Embreagem conf.normas MH 13-58 68 Tabela 27:Dimensoes da união de roda livre escolhida 68
Lista de símbolos
Angulo de pressão do perfil de referência; Angulo de elevação da linha de filite; Angulo de abraçamento; Grau de recobrimento frontal; Rendimento global de accionamento; Rendimento mecânico da transmissão por parafuso sem-fim; Rendimento mecânico na união elástica de cavilha; Rendimento mecânico na união de compensação com estrela de borracha; Rendimento mecânico na união de roda livre; Rendimento mecânico no par de rolamento; Angulo de rotação dentro dos veios sob engrenagem; Expoente de longevidade; Densidade de aço; Limite de rotura de material; Limite de escoamento de material; Tensões equivalentes;
Tensões de contacto; Tensões máximas admissíveis de contacto; Tensões de flexão; Limite de fadiga de material; Amplitude das tensões cíclicas; Limite de fadiga de material a flexão; Valores médios das tensões; Tensão de esmagamento de material; Amplitude das tensões cíclicas Limite de fadiga de material torção; Valores médios das tensões; Angulo reduzido de atrito;
Coeficiente de deslocamento;
Velocidade angular;
Quantidade de calor dissipado para o meio ambiente;
Quantidade de calor dissipável a temperatura máxima;
Coeficiente de atrito;
Área do corpo que troca calor com o ambiente;
Capacidade de carga dinâmica;
Diâmetro divisor da roda estrelada;
Diâmetro da circunferência dentro dos casquilhos;
Coeficiente de segurança; Coeficiente de irregularidade de distribuição da carga entre as duas cadeias paralelas; Módulo de elasticidade de material; Módulo de elasticidade reduzido; Força no ramo tenso da cadeia; Força no ramo frouxo da cadeia; Força axial;
Momento torsor; Momento reduzido; Momento flector na secção observada; Potencia; Carga radial; Passo da cadeia; Contorno interno do corpo redutor que se situa perto das extremidades dos dentes da roda coroa; Raio de arredondamento da extremidade da chaveta ; Componente das reações radiais nos apoios no eixo X; Componente das reacções radiais nos apoios no eixo Y; Componente das reacções radiais nos apoios no eixo Z; Espessura na face interna do alojamento de rolamento; Força no ramo tenso da cadeia; Torque; Volume do veio; Volume do óleo; Factor de carga radial; Factor de carga axial; Coeficiente de forma dos dentes na secção axial; Tensão admissível de contacto; Tensão máxima admissível de contacto; Tensão admissível de torção; Tensão admissível de esmagamento; Capacidade de carga admissível; Coeficiente de segurança admissível a fadiga; Deflexão admissível do veio; Angulo admissível de rotação dentro dos veios sob engrenagem;
Distancia interaxial;
Comprimento da parte roscada de parafusos sem-fim;
Largura da roda coroa;
Diâmetro das secções dos veios;
Diâmetro de referência do parafuso sem-fim;
Diâmetro de funcionamento do parafuso sem-fim;
Diâmetro de referência do parafuso sem-fim;
Diâmetro da crista do parafuso sem-fim;
Diâmetro do fundo do parafuso sem-fim;
Diâmetro da crista do parafuso sem-fim;
Diâmetro externo da roda coroa;
Diâmetro da roda coroa;
Diâmetro interno da roda coroa;
Diâmetro máximo da roda coroa;
Diâmetro da cavilha;
Diâmetro do motor eléctrico;
Factor de cálculo dos rolamentos;
Valor do chanfro;
Aceleração de gravidade;
Altura da chaveta;
Profundidade de mergulho;
Profundidade mínima de mergulho;
Comprimento dos escalões dos veios;
Comprimento de cálculo da chaveta;
Modulo dente na secção axial do parafuso sem-fim;
Modulo dente na secção normal do parafuso sem-fim;
Massa de veio;
Frequência de rotação;
Frequência de rotação da roda estrelada;
1. Enunciado da tarefa técnica do projecto de accionamento de
um transportador suspenso de cadeia
Figura :Esquema cinemático
Legenda:
1.Motor eléctrico;
2.União de cavilhas;
3.Redutor de parafuso sem-fim com veio
vertical;
4.união de compensação;
5.Rodas estreladas motrizes com mecanismo
de segurança ( roda livre);
I.Veio de motor eléctrico
II.Veio de parafuso sem-fim;
III.Veio da roda coroa;
IV.Veio de saída de accionamento;
Figura :Ciclograma de carregamento
1.. Dados de partida
A produção é em pequena série
1. Introdução
Projecto Mecânico é uma disciplina curricular do curso de Engenharia Mecânica, da
Faculdade de Engenharia da Universidade Eduardo Mondlane,nos ramos de termotecnia e
construção mecânica. A disciplina é a triceira disciplina da serie da disciplina sobre construção
de maquinas, que inicia com Órgãos de Máquinas I e continua com Órgãos de Máquinas II.
O tema principal para a realização do Projecto Mecânico é a construção de
accionamentos de máquinas, que comportam redutores, caixas de velocidade, variadores,
transmissões por correia, transmissões por cadeia, transmissões por parafuso sem-fim,
engrenagens, uniões de veio, fundamentos e também órgãos de pulsação^ isoladas^ de
transportadores (cubos, rodas estreladas motrizes). Essas construções são feitas tanto em
conjuntos normalizados como em projectos de construção originais.
O Projecto Mecânico está constituído em duas partes complementares entre si, sendo um
relatório textual do projecto que contém: esquemas, figuras ilustrativas, gráficos, resultados de
cálculos manuais e computorizados, lista de símbolos, figuram e tabelas e a parte gráfica que
contém desenhos técnicos.
No fim da disciplina o estudante deve estar em condições de trabalhar na indústria na área de
projecção de máquinas e investigação científica de trabalhos, na racionalização e invenção.
3. Cálculo cinemático de accionamento e escolha do motor eléctrico.
3.1.. Determinação da potência no veio motor da roda estrelada.
-coeficiente de segurança da potência;
3.2.. Cálculo da força de ruptura da cadeia.
Caracteristicas da cadeia: cadeia desmontável de tracção com passo 80 mm e força de ruptura de
106 kN.
Paramêtros da cadeia escolhida:
- coeficiente de segurança de transportador de placa;
para uma cadeia desmontável
- coeficiente de irregularidade da distribuição de carga entre duas cadeias paralelas
.-para uma cadeia
3.3.. Cálculo de diâmetro da circunferência divisora da roda estrelada
3.4.. Cálculo do numero de frequência de rotações
3.5.. Escolha do motor eléctrico.
A escolha de motor eléctrico é feita segundo a potência desenvolvida no veio motor de
accionamento que se determina com base da relação na potência do veio motor da maquina e
com rendimento global do accionamento.
Obedecendo a seguinte condição na escolha do motor eléctrico
- Potência do motor eléctrico especificada no catálogo (tabela 8 do “Guia de Cálculo Cinemático
de Accionamento”);
- Potência desenvolvida no veio motor de accionamento;
- Rendimento global de accionamento;
O rendimento global será determinado com base nos rendimentos mecânicos da transmissão de
parafuso sem-fim, uniões de veios, rolamentos de cada componente de accionamento.
Tabela -Rendimentos mecânicos de componentes de accionamento
Componentes de accionamento Símbolo Rendimento
Transmissão por parafuso sem fim 0,
União de cavilhas 0,
União de compensação 0,
União de roda livre 0,
Mancais de rolamento (1par) 0,
Para cada variante faz-se uma partição da relação de transmissão geral pelas transmissões
componentes. Em seguida arbitra-se relações de transmissão geral normalizadas mais próximas
de relações gerais de transmissão de um redutor de um escalão de parafuso sem-fim.
Pois segundo o manual é recomendável que se projectem transmissões com relações de
transmissão normalizadas, porém são admissíveis valores reais de relações de transmissão, mas
esses valores não devem ser superiores aos normalizados em mais de 4%.
desvio da relação de transmissão
Tabela :Partição das relações de transmissão
Designação Variante
Relações de transmissão geral 44,6 22,3 14,9 10,
Relação de transmissão –redutor 45 22,4 14 11,
Desvio da relação de transmissão (%) 0,89 0,45 6,4 2,
Na análise dos resultados mostra-nos que dos quatros motores só três são viáveis sob ponto de
vista da relação de transmissão. Pois a variante 3 o seu valor de desvio da relação transmissão
supera o valor normalizado, também o seu preço é muito elevado.
Contudo a variante 4 tem a mesma desvantagem de ser caro e grandes dimensões.
Contudo a variante 1 implica usar um parafuso sem-fim de uma entrada, o que pode diminuir
eficiência no engrenamento. Por isso avaliado o factor custo, desvios das relações de transmissão
e eficiência no engrenamento a melhor variante para este caso será a variante 2.
Os parâmetros e características do motor escolhido são:
Para os cálculos tomaremos:
3.6.. Cálculo de potência em cada veio do accionamento do motor eléctrico
Este cálculo faz-se considerado a potência real consumida e não do motor eléctrico.
3.6...1... Veio do motor eléctrico
3.6...2... Veio do parafuso sem-fim-entrada no redutor
3.6...3... Veio de saída do redutor-veio da roda coroa
3.6...4... Veio de saída de accionamento
3.7.. Cálculo de frequência de rotação em cada veio de accionamento
3.7...1... Veio do motor eléctrico
3.7...2... Veio entrada no redutor- veio de parafuso sem-fim
3.7...3... Veio de saída do redutor-veio da roda coroa
3.7...4... Veio de saída de accionamento
3.8.. Cálculo do torque sobre os veios do accionamento
3.8...1... Veio do motor eléctrico
3.8...2... Veio motor de redutor-veio de parafuso sem-fim
3.8...3... Veio de saída de redutor-veio da roda coroa
3.8...4... Veio de saída de accionamento
