Projeto de Um portão vertical

Projeto de Um portão vertical

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Tambores para cabos de aço são freqüentemente do tipo plano com flanges altas para possibilitar o enrolamento do cabo em várias camadas. Isso reduz o comprimento do tambor. O diâmetro do tambor é selecionado a partir da seguinte expressão:

Tambores para cabos de aço são de ferro fundido ou de aço fundido. Considerando o atrito nos mancais o rendimento neles é de 95%. O diâmetro do tambor depende do diâmetro do cabo. Quando o acionamento é por motor elétrico, o tambor deve ser provido com ranhuras helicoidais, de modo que o cabo se enrole uniformemente e fique menos sujeito a desgaste. O raio da ranhura helicoidal deve ser selecionado de modo a evitar o aperto do cabo. O número de voltas sobre o tambor de um cabo é:

Onde i é a relação do sistema de polias, H a altura à qual a carga é elevada e D o diâmetro do tambor, o número 2 é acrescentado para levar em conta as espiras de segurança. O comprimento do tambor pode ser obtido pela seguinte expressão:

Onde s é o passo do tambor. A espessura da parede do tambor é obtida pela seguinte expressão:

Onde D é o diâmetro do tambor.

Dimensões das ranhuras do tambor

Do ponto de vista da resistência, a máxima tensão que atua no tambor é uma tensão de compressão na superfície interna do tambor, que é obtida pela seguinte expressão:

Onde T é o torque atuante no tambor.

Fixação dos cabos de aço em tambores

2.12.11 - Procedimento de Seleção para Cabos de Aço

Na seleção de um sistema de cabo de aço adequado, devem ser tomadas decisões de projeto sobre o material, a bitola, a construção do cabo, a geometria das polias e do tambor e outros detalhes. Normalmente, o procedimento de seleção de cabo de aço é iterativo. Para ajudar a fazer a primeira escolha, as recomendações baseadas na experiência da Figura 4.38 freqüentemente se mostram efetivas. Um procedimento para seleção de um bom sistema de cabo de aço é apresentado a seguir.

  1. Estabeleça as especificações de projeto para o uso e priorize os objetivos de projeto com relação ao modo de falha, vida, segurança, custo e outros requisitos especiais.

2) Baseado em prioridades de projeto estabelecidas no passo 1, selecione por tentativas a construção de cabo interpretando-se a Figura 4.41. Também selecione o material do cabo, utilizando os métodos anteriormente comentados e selecione um fator de segurança baseado nos métodos anteriormente discutidos.

O gráfico em X descreve a comparação entre a resistência à abrasão

para diversas construções de cabos de aço amplamente utilizados.

3) Utilizando-se o material de cabo e a classe preliminarmente selecionados, inicialmente dimensione a bitola do cabo utilizando (1). Tenha certeza de incluir todas as fontes potenciais de carregamento. Calcule uma bitola de cabo preliminar (dc)estáticocom base no carregamento estático.

4) Utilizando a bitola do cabo preliminarmente selecionado (dc)estático determine o diâmetro mínimo recomendado para a polia, d1, da figura abaixo.

Dados de material e de construção para Classes de cabos de Aços Selecionados.

5) Estime a tensão de flexão dos arames externos utilizando (4) e dados sobre o diâmetro do arame, da, da Figura 4.42. Deve ser notado que (4) provê apenas um valor aproximado para a tensão de flexão no arame; que não é normalmente utilizado diretamente nos cálculos de projeto.

6) Utilizando os requisitos de vida de projeto especificada Nd, na Figura 4.43, escolha uma curva para selecionar por tentativa a classe do cabo e leia o valor de RN correspondente a Nd. Em seguida combine (5) e (6) supondo que o diâmetro da polia permaneça o mesmo, incorpore o fator de segurança nfadiga do passo 2 e calcule a bitola necessária do cabo, (dc)fadiga, baseado na fadiga.

Vida a fadiga de diversas construções de cabos de aço, como função do parâmetro da resistência à fadiga Rn.

7) Utilizando a figura 4.44, determine a pressão-limite baseado no desgaste para classe de cabo escolhida e o material da polia ou do tambor. Utilizando-se (5), calcule a bitola necessária do cabo, (dc)desgaste baseado no desgaste.

Máxima pressão de Contato Admissível Baseada em Experiência, Relacionada ao Desgaste, entre Cabo e Tambores ou Polias, de Vários Materiais (psi).

8) A partir dos resultados dos passos 4, 6 e 7, identifique a maior bitola necessária entre (dc)estático, (dc)fadiga e (dc)desgaste e selecione a bitola nominal padrão do cabo de aço que iguala ou que supere imediatamente este valor.

9) Reveja todos os cálculos utilizando o cabo de aço padrão selecionado. Se necessário, modifique a seleção.

10)Resuma os resultados, incluindo:

  • A bitola do cabo padrão necessário;

  • A construção do cabo (alma, número de pernas, número de arames por perna, configuração das pernas, a bitola nominal do cabo e a torção das pernas e do cabo);

  • Material do cabo, das polias e do tambor;

  • Diâmetros da polia e do tambor;

  • Outros requisitos especiais.

3 – Planilha de cálculos

3.1 – Cálculos e esforços nos elementos ÁLCULOS E ESFORÇOS NOS ELEMENTOS

3.1.1 - Velocidade de abertura

Cursor: 1150 mm

Tempo: 12s

3.1.2 - Contra-peso:

Para os contra peso foi escolhido 2 contra pesos de 150 N cada, totalizando 300 N.

3.1.3 - Dimensionamento do cabo de aço:

Baseado nas especificações dadas, um projeto de compromisso é apropriado, no qual a probabilidade de falha por fadiga e por desgaste sejam basicamente a mesma. Para este uso, a segurança é uma questão importante, e o custo também.

Da figura 17.15 pode-se escolher uma construção do tipo 6 X 25 FW ou uma construção tipo 6 X 31 WS para um equilíbrio entre falha por fadiga e falha por desgaste. Da tabela 17.9, o cabo 6 X 25 FW é classificado como 6 X 19 e o tipo 6 X 31 WS é classificado como 6 X 37. Para a primeira iteração, a classe preliminarmente escolhida é a 6 X 19, especificamente o cabo com construção 6 X 19 S. Para manter a bitola do cabo pequeno, um material improved plow steel (IPS) será tentado e para melhorar a flexibilidade, uma alma de fibra (FC) será utilizado.

Para implementar a seleção de um fator de segurança de projeto, consideram-se, separadamente, oito fatores de penalização. A tabela abaixo Utiliza os métodos de análise dos fatores de classificação selecionados para esta utilização.

FATOR DE CLASSIFICAÇÃO

RN SELECIONADO

1. Precisão do conhecimento das cargas

- 3

2. Precisão dos cálculos das tensões

+ 1

3. Precisão do conhecimento da resistência

0

4. Precisa manter

- 1

5. Gravidade das conseqüências da falha

+ 3

6. Qualidade da fabricação

- 1

7. Condições operacionais

- 1

8. Qualidade da inspeção/manutenção

- 1

Então, t = Somatória de (NP)i, com i variando de 1 a 8 .

e

Os padrões de segurança locais e o tipo de serviço exigem um fator de segurança entre 4 e 5 baseado na resistência última estática.Vamos escolher 4.

nult = 4,0 (requisito de código; baseado na resistência última estática)

nfadiga = 1,5 [baseado no resultado da equação acima]

ndesgaste = 1,0 [visto que na Tabela 17.10 tem valores de tensões admissíveis (pressões admissíveis) que já têm um fator de segurança embutido].

Tensão de tração estática no cabo:

Para cargas subitamente aplicadas: (σmáx)subitamente aplicado:

Da Tabela 17.9, a secção transversal metálica para um cabo de alma de fibra 6 x 19 é de:

Como os dois cabos de aço sustentam a carga nominal de 650 N ou 146 lbf, cada cabo sustenta:

Logo, da equação da tensão máxima, vem que:

Como nult = 4 e, da Tabela 17.9, o limite de resistência estática de um improved plow steel (IPS) é σu = 200.000 psi, conseqüentemente, a tensão de projeto σd para carregamento estático pode ser calculada:

Igualando-se as duas equações (σmáx) subitamente aplicado e (σd) estático e resolvendo a igualdade para dc, tem-se:

Da Tabela 17.9, a bitola mínima de cabo padronizado é de 0,25 polegadas. Conseqüentemente, baseado em requisitos de limite de resistência estático, vem que:

Da Tabela 17.9, o diâmetro de polia mínimo recomendado para este cabo é de:

E o peso por unidade de comprimento é:

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