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ÍNDICE
LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………………………….V
LISTA DE TABELAS…………………………………………………………………………...VI
LISTA DE FIGURAS
- 1.INTRODUÇÃO.......................................................................................................................... LISTA DE SÍMBOLOS………………………………………………………………………...VII
- OBJECTIVOS...........................................................................................................................
- 2.1 Objectivos gerais..................................................................................................................
- 2.2 Objectivos específicos..........................................................................................................
- METODOLOGIA USADA.......................................................................................................
- 4.CAMPO DE APLICAÇÃO........................................................................................................
- ELÉCTRICO................................................................................................................................. 5 CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO MOTOR
- 5.1 CÁLCULO DA POTÊNCIA NA SAÍDA DO REDUTOR.....................................................
- 5.2 Determinação do rendimento global do accionamento...........................................................
- 5.1.2 Cálculo do rendimento global do accionamento...............................................................
- 5.2. Escolha do motor eléctrico..................................................................................................
- 5.3 Partição das relações de transmissões geral pelos elementos do accionamento..................
- 5.3.1.Partição da relação de transmissão – tentativa nº 1..........................................................
- 5.3.2.Partição da relação de transmissão – tentativa nº 2..........................................................
- 5.3.3 Partição da relação de transmissão – tentativa nº 3..........................................................
- 5.3.4 Partição da relação de transmissão – tentativa nº 4..........................................................
- 5.4. DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA EM CADA VEIO DO MOTOR ELÉCTRICO.......
- 5.4.1 Veio do Motor eléctrico.....................................................................................................
- 5.4.2 veio movido da transmissão por correia..........................................................................
- 5.4.3 Veio saída do redutor.........................................................................................................
- 5.4.4. Veio do misturador...........................................................................................................
- 5.5 Cálculo das frequências de rotação em cada veio do accionamento...................................
- 5.5.1 Veio do motor eléctrico.....................................................................................................
- 5.5.2 veio movido da transmissão por correia...........................................................................
- 5.5.3 Veio da saída do redutor....................................................................................................
- 5.5.4. Misturador........................................................................................................................
- 5.6. Cálculo dos torques sobre rodos os veio todos os veios da transmissão.............................
- 5.6.1 Veio do motor eléctrico.....................................................................................................
- 5.6.2 veio movido da transmissão por correia...........................................................................
- 5.6.3 veio de saída do redutor....................................................................................................
- 5.6.4 Veio do misturador............................................................................................................
- 6.7. Resultados do cálculo cinemático do accionamento...........................................................
- 7.CÁLCULO DA TRANSMISSÃO POR CORREIA TRAPEZOIDAL.............. 25 _Toc
- 7.1 Determinação da velocidade da correia..............................................................................
- 7.1 Determinação do Diametro da polia maior..........................................................................
- 7.2 Determinação da distãncia interaxial..................................................................................
- 7.3. Determinação do comprimento da correia..........................................................................
- 7.4. Determinação da frequência de passagem..........................................................................
- 7.5 Determinação do ângulo de abraçamento............................................................................
- 7.6 Determinação da distância interaxial corrigida....................................................................
- 7.7 Determinação da força de tensão inicial na correia.............................................................
- 7.8 Cálculo da potência transmissível por cada correia.............................................................
- 7.9Determinação da longevidade das correias...........................................................................
- 7.10 Cálculo e escolha das polias..............................................................................................
- 7.11 Materiais de Fabricação da polia........................................................................................
- 7.12Cálculo e escolha das polias...............................................................................................
- 8 CÁLCULO DO PROJECTO DE ENGRENAGEM...................................................................
- 9.1Cálculo projectivo de engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais...................................
- 9.2Escolha dos materiais das rodas dentadas e tratamento térmico para as rodas.....................
- Tabela 8. Materiais das rodas dentadas......................................................................................
- 9.2. Determinação das tensões admissíveis ao contacto............................................................
- 9.3 Determinação do coeficiente de longevidade......................................................................
- 9.4 Determinação do ângulo de inclinação dos dentes..............................................................
- 9.6 Determinação do número de dentes do pinhão....................................................................
- 9.10 Determinação do número de dentes do pinhão..................................................................
- 9.11 Cálculo das tensões admissíveis à flexão ..........................................................................
- 9.12 Cálculo testador à fadiga por contacto ..............................................................................
- 9.13 Cálculo testador à fadiga por tensões de flexão.................................................................
- 9.14 Cálculo de resistência ao contacto sob Acção da carga máxima.......................................
- 9.15Cálculo dos parâmetros geométricos da transmissão..........................................................
- CÁLCULO PROJECTIVO DOS VEIOS................................................................................
- 10.1.Informacoes gerais, materiais e metodologia de cálculo projectivo dos veios..................
- 10.1 Escolha dos materiais dos veios.........................................................................................
- 10.2 Escolha das tensões admissíveis a torção..........................................................................
- 10.3 Determinação dos parâmetros geométricos dos escalões dos veios..................................
- 10.4Calculo das reacções de apoio e dos esforços internos do veio do pinhão.........................
- 10.5Calculo das reacções de apoio e dos esforços internos veio movido..................................
- 10.5.1 Forças em consola...........................................................................................................
- 11 CÁLCULO DE ROLAMENTOS.........................................................................................
- 11.1 Cálculo dos rolamentos do veio de entrada do redutor......................................................
- 11.1.1 Cálculo testador a carga dinâmica...................................................................................
- 11.1.2 Verificação da carga estática do rolamento.....................................................................
- 11.2 Cálculo dos rolamentos do veio de saída do redutor..........................................................
- 11.2.1 Cálculo testador a carga dinâmica...................................................................................
- 11.2.2 Verificação da carga estática do rolamento.....................................................................
- Cálculo do esboço do redutor...............................................................................................
- 12.1 Espessura da parede do corpo do redutor...........................................................................
- 12.2 Espessura da parede da tampa do redutor..........................................................................
- 12.4 Espessura do rebordo(falanges) do corpo do redutor.........................................................
- 12.5 Espessura dos rebordos da tampa do redutor.....................................................................
- 12.6 Espessura das patas do redutor (falanges inferiores do corpo do redutor)........................
- 12.7 Espessura das nervuras de reforços do redutor..................................................................
- 12.8 Diâmetro dos parafusos do fundamento.............................................................................
- 12.9 Largura das falanges de fixação do redutor ao fundamento..............................................
- 12.10 Diâmetro dos parafusos que fixam a tampa do redutor...................................................
- 12.11 Largura da falange que une o corpo e a tampa do redutor na zona dos rolamentos........
- 12.12 Diâmetro dos parafusos que unem a tampa e o corpo do redutor ...................................
- 13.13 Diâmetros dos parafusos das tampas dos rolamentos do redutor....................................
- 13.14 Diâmetros dos pinos de centragem..................................................................................
- 13.15 Diâmetro da rosca do bujão do redutor............................................................................
- Construção dos parafusos, órgãos dos rolamentos e conjunto................................................
- 14.1 Folga lateral entre a parede do corpo e a roda movida ou pinhão.....................................
- 2 Folga entre as cabeças dos dentes e a parede do redutor (corpo e tampa).......................
- 14.3 Distância entre a coroa dos dentes da roda movida e o fundo do redutor.........................
- 14.4 Comprimento das consolas dos veios rápido e lento: toma-se:.........................................
- 14.5 Dimensão exterior do redutor............................................................................................
- Esboço do redutor....................................................................................................................
- 17.Cálculo testador dos veios........................................................................................................
- 17.1Cálculo testador à fadiga.....................................................................................................
- 17.1.1 Cálculo testador a fadiga dos veios.................................................................................
- 17.2 Cálculo testador a carga estática........................................................................................
- 17.3.Calculo testador a rigidez dos veios...................................................................................
- 17.3.1.Calculo testador à rigidez do veio Pinhão.......................................................................
- 17.3.2 Veio da roda movida.......................................................................................................
- 17.4.Cálculo testador ás vibrações dos veios.............................................................................
- 17.4.1Calculo testador as vibrações do veio do Pinhão.............................................................
- 17.4.2 Cálculo testador as vibrações do veio da roda movida...................................................
- 18.Sistema de lubrificação das engrenagens e conjunto de rolamentos........................................
- 18.1.Lubrificação dos rolamentos..............................................................................................
- 19.Cálculo e escolha das chavetas.................................................................................................
- 19.1Chaveta para fixação da polia movida................................................................................
- Tab.17. Parâmetros da chaveta para fixação da polia movida...................................................
- Tabela 17. Parâmetros da chaveta para união de veios no veio de saída...................................
- 20.Escolha e cálculo testador da união..........................................................................................
- 21.Conclusão e recomendações.....................................................................................................
- 22.Referências.............................................................................................................................
- Figura: 1.Esquema cinemático do accionamento.........................................................................
- Figura2: Gráfico das cargas médias.............................................................................................
- Figura 3:Representação da secção da correia............................................................................
- Figura 4:Representação dos parâmetros da polia......................................................................
- Figura 5: Vista lateral do redutor...............................................................................................
- Figura 6:Esquema de carregamento dos veios...........................................................................
- Figura 7: Dimensões principais do veio do pinhão....................................................................
- Figura 8: construção do veio do pinhão.....................................................................................
- Figura 9: Dimensões principais do veio da roda movida pinhão...............................................
- Figura 10: construção do veio da roda movida..........................................................................
- Figura 11: Diagrama de momentos Mx em N∙mm do veio pinhão............................................
- Figura 12: Diagrama de momentos My em N∙mm do veio pinhão............................................
- Figura 13: Diagrama do momento torsor do veio pinhão..........................................................
- Figura 14: Diagrama de momentos Mx em N∙mm do veio da roda movida..............................
- Figura 15 : Diagrama de momentos My em N∙mm do veio da roda movida.............................
- Figura 16: Parâmetros geométricos do rolamento.....................................................................
- Figura 17: esboço do redutor.....................................................................................................
- Figura18:chaveta prismática......................................................................................................
- Figura19: União elástica entre o veio da roda movida e o veio do misturador.........................
- Tabela 1:Dados da variante da tarefa técnica............................................................................... LISTA DE TABELAS
Lt – Comprimento do tambor Pcal – Potencia calculada Ft – Força tangencial
l – Comprimento
U – Frequência de passagens
A – Área
b – largura
An – Área normalizada
o – Tensão prévia Fo – Força de tensão prévia Fr – Força radial Fv – Força centrífuga Er – Erro relativo dw – Diâmetro primitivo
b (^) w – largura da engrenagem
mn – Módulo normal
mt – Módulo tangencial
zi – Número de dentes da roda I
aw – Distancia interaxial
εα – Coeficiente de sobreposição
εβ – Coeficiente de sobreposição axial MfΣ – Momento flector resultante Mfh – Momento flector horizontal
Mfv – Momento flector vertical
Mred – Momento reduzido 7
[σF ] – Tensão de flexão admissível [τ] – Tensão de cisalhamento admissível Pn – Passo normal Pt – Passo tangencial
d (^) a – Diâmetro da cabeça dos dentes
df – Diâmetro do pé do dente
d (^) cr – diâmetro crítico
HB - Parâmetro de dureza Brinell Kd - Coeficiente auxiliar que considera o tipo de dentes da transmissão
KHL - Coeficiente de longevidade
KL- Coeficiente que leva em conta a lubrificação da transmissão Kr - Limite de resistência KXH - Coeficiente que leva em conta a dimensão da roda L - Número de anos de trabalho do mecanismo nsinc - Frequência síncrona de rotação do motor eléctrico
n (^) assinc - Frequência assíncrona de rotação do motor eléctrico
SH - Coeficiente de segurança que considera o tipo de tratamento térmico dos materiais da transmissão; t - Tempo de trabalho do mecanismo durante todo o período de vida v - Velocidade ZV - Coeficiente que leva a velocidade tangencial das engrenagens
- Ângulo de abrasamento da correia sobre o tambor r - Tensão de ruptura do material
e - Tensão de escoamento do material
Hlim - Limite de fadiga por contacto das superfícies dos dentes das engrenagens
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Z - Coeficiente que leva em conta o comprimento total das linhas em contacto dos dentes; Ht - Força tangencial específica para contacto; Ft - Força tangencial específica para flexão; KH - Coeficiente que leva em conta a distribuição de carga entre os pares de dentes em engrenamento simultâneo;
KH - Coeficiente que leva em conta a distribuição de carga pela largura da coroa dentada;
KHV - Coeficiente que leva em conta a carga dinâmica que surge no engrenamento;
H - Coeficiente de correcção do perfil da cabeça do dente;
g (^) o - Coeficiente que leva em conta a variação do passo circular no engrenamento
YF - Factor de forma do dente que se escolhe em função do número virtual dos dentes Zv; Y - Coeficiente de inclinação dos dentes; Y - Coeficiente de sobreposição dos dentes; Ft. - Força tangencia
Kano - Coeficiente de utilização durante o ano
Kdia - Coeficiente de utilização durante o dia Fmáx ,F^ min - Forças de tensão máxima e mínima da cadeia respectivamente ZR - Coeficiente que leva em conta a rugosidade das superfícies conjugadas da transmissão por engrenagens ui -Relação de transmissão
YR .- Coeficiente que leva em conta a rugosidade da superfície
Ys - Coeficiente que leva em conta o gradiente das tensões e a sensibilidade do material a concentração de tensões;
SF -Coeficiente de segurança;
KFc - Coeficiente que toma em conta a reversibilidade do sentido de aplicação de carga sobre os dentes; FHt - Força tangencial calculada;
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HF - Força dinâmica tangencial específica; KF - Coeficiente que leva em conta a distribuição de carga entre os dentes; KF - Coeficiente de distribuição de carga pela largura da coroa dentada; KFV - Coeficiente que leva em conta a carga dinâmica; FV - Força dinâmica tangencial específica; y – Folga lateral entre a parede do redutor e o pinhão lap – Distancia entre os apoios
T – Largura do rolamento
C – Capacidade de carga dinâmica
[C (^) o] – Capacidade de carga estática admissível
[C] - Capacidade de carga dinâmica admissível C (^) o – Capacidade de carga estática M – Massa do rolamento Fa , Fax – Força axial Frc – Força radial em consola Ftc – Força tangencial em consola Fap – Força em consola
R (^) Ax – Reacção no apoio A direcção X
R (^) Ay – Reacção no apoio A direcção Y
R (^) Bx – Reacção no apoio B direcção X
R (^) By - Reacção no apoio B direcção Y
Mfx – Momento flector em X
Mfy – Momento flector em Y
Mt – Momento torsor
Mzi – Momento flector interno no troço I 11
Figura: 1.Esquema cinemático do accionamento
Legenda:
1 – Motor eléctrico
2 – Cobertura
3 – Transmissão por correia
4 – Redutor
5 - União elástica
6 - Misturador
7 – Mistura
8 - Comporta
Tabela 1:Dados da variante da tarefa técnica n (rpm) T(kN.m)^ Tmax /Tnom^ Kdia L (anos)
Onde:
n- é o número de rotação do veio de saída do reduto
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T- torque do veio de saída do redutor
Gráfico das cargas médias
Figura 2: Gráfico das cargas médias
1.INTRODUÇÃO
Os redutores de velocidade tem como finalidade reduzirem a velocidade de rotação em eixos. Os redutores são utilizados em diversas áreas da indústria, onde são acoplados em diversos tipos de equipamentos.
Consequentemente com a redução da velocidade tem-se um aumento significativo no torque transmitido.
A parte fundamental de um redutor são as engrenagens. Através delas reduz-se a velocidade de rotação da transmissão, pois o contacto entre as engrenagens de menor e de maior número de dentes possibilita a redução desejada.
14
Processo de Fabrico de leite condensado, processo de fabrico de bebidas, processo de fabrico de rebuçados, processo de fabrico de cimento e betão, tratamento da água etc.
5 CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO
MOTOR ELÉCTRICO
O cálculo cinemático de accionamento para o presente projecto tem como dados de partida os parâmetros do motor (potência e frequência de rotação)
Para sabermos a potência do motor eléctricos temos que calcular a potência na saída do accionamento.
5.1 CÁLCULO DA POTÊNCIA NA SAÍDA DO REDUTOR
Faz –se o calculo da potência na saída do accionamento pela seguinte fórmula:
Onde:
T – é o Torque sobre do veio na saída do accionamento em N.m
n- é a frequência de rotação do veio em rpm
5.2 Determinação do rendimento global do accionamento
O rendimento global do accionamento toma em conta as perdas de potência nos diferentes órgãos de transmissão nomeadamente: união de veios, engrenamento no redutor, apoios.
5.1.2 Cálculo do rendimento global do accionamento
O rendimento mecânico global do accionamento para uma ligação em série de n componentes é:
Para o presente trabalho temos:
onde: 16
- rendimento mecânico na transmissão por correia
- rendimento mecânico na transmissão por engrenagem
- rendimento mecânico nos mancais do rolamento
- rendimento mecânico nos mancais na união de veios
Onde foram escolhidos:
Retiradas da tabela 10 do
Substituindo os valores temos:
Faz –se e o cálculo da potência requerida do motor eléctrico empregando a seguinte formula:
Onde:
- é a potência do veio motor da máquina accionada em kW
- é o rendimento global da máquina accionada
5.2. Escolha do motor eléctrico
Neste caso escolhe-se o motor com a potência mais próxima de 1,298Kw.
De acordo com a condição escolhe-se que tem quatro variantes em função da frequência. Da tabela 8 de retira –se os seguintes motores:
Tabela 2. Escolha do motor eléctrico
Designação do motor
Potência Frequência de rotação Variante Nominal Síncrona Assincrona 1 4A80A2Y3 1,5 3000 2850 2 4A80B4Y3 1,5 1500 1415 3 4A90L6Y3 1,5 1000 935 4 4A100L8Y3 1,5 750 700
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Relação de transmissão geral 63,33 31,44 20,77 15, Relação de transmissão - redutor 8 8 8 8 Relação de transmissão - correia 7,91 3,93 2,59 1,
A análise dos resultados da primeira tentativa mostra que só a segunda e terceira variantes são aprovadas, porque aproveitam a possibilidade da redução da transmissão por correia, Analisando a relação de transmissão da variante 4 vê-se que tem uma relação de transmissão por correia próxima da mínima recomendada, o que numa primeira abordagem seria aceitável.
5.3.2.Partição da relação de transmissão – tentativa nº 2
O uso de grande relação de transmissão no redutor não dá benefícios de ponto de vista das dimensões (maior número de dentes), a construção sai mais cara.
O uso desta tentativa tem em vista a redução da relação de transmissão do redutor. Da tabela 14 escolhe -se
Tabela 4. Partição da relação de transmissão Designação Variantes 1 2 3 4 Relação de transmissão geral 63,33 31,44 20,77 15, Relação de transmissão - redutor 5 5 5 5 Relação de transmissão - correia 12,66 6,29 4,154 3,
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Para esta análise a variamente 3 é ligeiramente maior que o recomendado mais muito menor que o limite máximo admissível, por isso não é descartada. Mas é um pouco mais cara comparativamente a outras transmissões da segunda e terceira variantes da primeira tentativa.
A variante 4 também é aprovada na segunda tentativa por estar dentro dos limites admissíveis. Não é um processo carro comparativamente com segunda e terceira variantes da primeira tentativa.
5.3.3 Partição da relação de transmissão – tentativa nº 3
Esta tentativa tem em vista diminuir a relação de transmissão da variante 3. Da tabela 14 escolhe -se
Tabela 5. Partição da relação de transmissão Designação Variantes 1 2 3 4 Relação de transmissão geral 63,33 31,44 20,77 15, Relação de transmissão - redutor 6,3 6,3 6,3 6, Relação de transmissão - correia 10,05 4,99 3,29 2,
Aceita-se as variantes 3 e 4 da terceira tentativa, estão dentro dos limites admissíveis, mas o motor é mais caro comparativamente, mas com a variante 2 da primeira tentativa mas o motor é barrato. Para completar a analise faz – se uma segunda tentativa
5.3.4 Partição da relação de transmissão – tentativa nº 4
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