Projeto final

Projeto final

(Parte 2 de 2)

D coroa = 158 mm Espessura coroa = 30 mm

Par de engrenagens 2:

D pinhão = 96 mm Espessura pinhão = 20 mm

D coroa = 112 mm Espessura coroa = 15 mm

Par de engrenagens 3:

D pinhão = 62,5 mm Espessura pinhão = 50 mm

D coroa = 217,5 mm Espessura coroa = 45 mm

  1. PROJETO DAS POLIAS

Par de polias 1

Potência do motor = 2 cv

Fatores de serviço : Tipo de trabalho 1 (trabalho leve)

(de tabelas) Adicional 0

Aplicação 1,2 (transmissão)

TOTAL 1,2

Potência projetada Pproj = 2*1,2 = 2,4 cv

ip1 = 3,5

Seleção do perfil através de tabela “rpm do eixo mais rápido X potência de projeto” :

  • Eixo mais rápido 1150 rpm

  • Potência de projeto 2,4 cv

Seleciona-se o perfil A (diâmetros recomendados entre 76,2 mm e 127 mm).

Diâmetro da polia pequena  dpq1 = 100 mm (definido)

Velocidade da correia = 5,236*10-5*dpq1(mm)*rot(rpm) = 5,236*10-5*100*1150 6,0 m/s

Vmáx recomendada = 30 m/s, portanto, OK.

Diâmetro da polia maior  dgde1 = ip1*dpq1 = 350,5 mm (arred.)

Distância entre centros  A

Recomenda-se selecionar o maior entre:

A1 = dgde1 = 350,5 mm

A2 = (dgde1+3* dpq1)/2 = 325,25 mm

Por motivo de posicionamento das polias, seleciona-se A = 405 mm.

Comprimento da correia 

Daí, L = 1556,4 mm.

Escolhe-se correia padronizada, do catálogo da Goodyear, modelo A-60.

Correia A-60  comprimento da correia: L =1555 mm

Acerto no valor de A : A = Ao + (L – Lo) /2  novo A = 404,3 mm

  • Cálculo do N° de correias:

HP por correia  2,25 (tabela)

HP adcional  0,3 (tabela)

HP total (arco 180°)  HPtot = 2,25 + 0,3 = 2,55

Arco de contato   = 180 - 60*( dgde1 - dpq1)/A = 143°

Fator de correção do arco  f1 = 0,9

Fator de correção do comprimento  f2 = 0,98

Potência efetiva por correia  Pef = HPtot*f1*f2 = 2,25 cv

Número de correias = Pproj/Pef = 1,06

Como suporta-se uma sobrecarga de 10%, admite-se 1 correia.

Z = N° de raios  = 2,8  arredonda-se para 3 raios.

Par de polias 2

Potência do motor = 2 cv

Fatores de serviço : Tipo de trabalho 1 (trabalho leve)

(de tabelas) Adicional 0,2 (polia motriz é maior)

Aplicação 1,2 (transmissão)

TOTAL 1,44

Potência projetada Pproj = 2*1,44 = 2,88 cv

ip2 = 0,26

Seleção do perfil através de tabela “rpm do eixo mais rápido X potência de projeto” :

  • Eixo mais rápido 4504 rpm

  • Potência de projeto 2,88 cv

Seleciona-se o perfil A (diâmetros recomendados entre 76,2 mm e 127 mm).

Distância entre centros  mesmo que no par 1  A = 404,3 mm

Comprimento da correia  mesmo que no par 1  L = 1555 mm

Pelas fórmulas de A e L, calcula-se os diâmetros :

dpq2 = 91,0 mm

dgde2 = 356,4 mm

  • Cálculo do N° de correias:

HP por correia  3,84 (tabela)

HP adcional  1,18 (tabela)

HP total (arco 180°)  HPtot = 3,84 + 1,18 = 5,02

Arco de contato   = 180 - 60*( dgde2 - dpq2)/A = 141°

Fator de correção do arco  f1 = 0,88

Fator de correção do comprimento  f2 = 0,98

Potência efetiva por correia  Pef = HPtot*f1*f2 = 4,3 cv

Número de correias = Pproj/Pef = 0,67

Z = N° de raios  = 2,9  arredonda-se para 3 raios.

Portando, os cálculos conferem com o projetado para o par de polias 1.

  1. DIMENSIONAMENTO DOS EIXOS

  • Material escolhido para todos os eixos : aço 4340

  • Esquema do posicionamento das engrenagens e polias nos eixos :

EIXO 1

Rotação = 328 rpm

Mt = 436,7 kgf.cm

Polia : T = 2,5*(T1-T2) = 2,5*2+Mt/dgde1 = 62,3 kgf

Decomposição em TH e TV (devido ao desvio de 12° da força T em relação ao “eixo vertical” do esquema mostrado anteriormente, que por sua vez decorre da posição do motor em relação à caixa de engrenagens) :

TH = T*sen12° = 12,95 kgf

TV = T*cos12° = 60,92 kgf

Forças atuantes :

FT1 = 2*Mt/d = 174,62 kgf

FR1 = FT1*tan(20)° = 63,56 kgf

Dividindo os cálculos nos planos vertical e horizontal :

Reações em A e E :

HA = 12,65 kgf HE = 63,85 kgf

VA = 28,43 kgf VE = 207,11 kgf

Diagramas de momento fletor :

V

304,58

ertical (kgf.cm):

A B C D E F

426,40

H

64,74

orizontal :

A B C D E F

189,78

Seção de maior solicitação : D (mancal)

= 466,73 kgf.cm

Kt1 chaveta = 1,8

Kt2 ressalto no eixo = 1,5

= 913,25 kgf.cm

Tensão de ruptura do material (4340) = 7100 kgf/cm2 (tabela)

Tensão admissível na flexão assimétrica = 7100/(3*3,8) = 622,8 kgf/cm2

Diâmetro d > 2,45 cm d = 25 mm

EIXO 2

Rotação = 104 rpm

Mt = 1377,3 kgf.cm

Forças atuantes :

FT3 = 2*Mt/d = 441,44 kgf

FR3 = FT3*tan(20)° = 160,67 kgf

Dividindo os cálculos nos planos vertical e horizontal :

Reações em A e E :

HA = 65,45 kgf HE = 32,67 kgf

VA = 177,07 kgf VE = 89,76 kgf

Diagramas de momento fletor :

Vertical (kgf.cm):

A B C D E

1770,67

Horizontal :

A B C D E

644,47

Seção de maior solicitação : C (engrenagem)

= 466,73 kgf.cm

Kt1 ressalto no eixo = 1,5

= 2494,64 kgf.cm

Tensão de ruptura do material (4340) = 7100 kgf/cm2 (tabela)

Tensão admissível na flexão assimétrica = 7100/(3*3,8) = 622,8 kgf/cm2

Diâmetro d > 3,42 cm d = 35 mm

EIXO 3

Rotação = 30 rpm

Mt = 4800,71 kgf.cm

Forças atuantes :

FT3 = 2*Mt/d = 441,44 kgf

FR3 = FT3*tan(20)° = 160,67 kgf

Dividindo os cálculos nos planos vertical e horizontal :

Reações em A e E :

HA = 80,34 kgf HE = 80,34 kgf

VA = 220,72 kgf VE = 220,72 kgf

Diagramas de momento fletor :

Vertical (kgf.cm):

A B C D E

2207,22

Horizontal :

A B C D E

803,36

Seção de maior solicitação : C (engrenagem)

= 466,73 kgf.cm

Kt1 chaveta = 1,8

Kt2 ressalto no eixo = 1,5

= 3733,90 kgf.cm

Tensão de ruptura do material (4340) = 7100 kgf/cm2 (tabela)

Tensão admissível na flexão assimétrica = 7100/(3*3,8) = 622,8 kgf/cm2

Diâmetro d > 3,91 cm d = 40 mm

  1. SELEÇÃO DOS ROLAMENTOS

Os valores das reações nos mancais, bem como das rotações no eixo, são de ordem de grandeza inferior à dos valores de capacidade de carga e rotação máxima dos rolamentos mais comuns existentes no mercado (como os fixos, de uma carreira de esferas (60, 62, 63, 68 e 69) e os de uma carreira de esferas com contato angular (70, 72, 73 e 79)).

Rotações do projeto ordem de grandeza de 1.000 rpm

Forças nos mancais ordem de grandeza de 100 kgf

Rotações máximas ordem de grandeza de 10.000 rpm

Forças nos mancais ordem de grandeza de 1.000 kgf

Portanto, sem a necessidade de cálculos, selecionou-se os seguintes rolamentos para os mancais :

Eixo 1 : no mancal, o eixo tem 25 mm rolamento NSK 6205.

Eixo 2 : no mancal, o eixo tem 25 mm rolamento NSK 6205.

Eixo 3 : no mancal, o eixo tem 40 mm rolamento NSK 7208.

Para o eixo 3, que também receberá esforço de corte da ferramenta, escolheu-se um rolamento de contato angular devio a ele suportar uma maior carga axial.

(Parte 2 de 2)

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