Baixe projecto mecanico 22 e outras Esquemas em PDF para Desenho Mecânico, somente na Docsity!
INSTITUTO SUPERIOR DE TRANSPORTES E COMUNICAÇÕES
Departamento de Ciências
Curso: Licenciatura em Engenharia Mecânica e de Transportes
Órgãos de Máquinas II
Projecto Mecânico
Tema : Dimensionamento de um redutor para o accionamento de um Elevador
de Canecas
Discente:
✓ Dauto, Lorival Lázaro António
Turma: M
Docentes:
Eng. Nurdine Tamane
Eng. Raúl Camareno
Maputo, Novembro de 2023
DAUTO, Lorival L. António
Tarefa Técnica: 3
Uma instalação de fundição usa um elevador de canecas para elevar a areia de moldação. As
canecas estão fixas numa tela de borracha. O accionamento é feito segundo os dados abaixo.
Desenhar o esquema cinemático equivalente e projectar o accionamento para seguintes dados:
Tabela 1. Dados iniciais do accionamento
Var Tipo de
redutor
Cap
(t/h)
Altura
(m)
Velocidade
(m/s)
Diâmetro do
tambor D 2 (m)
Diâmetro do
tambor D (m)
25 Bi-escalonar,
ECDA
Diagrama 1
Figura 1. Ciclograma de carregamento
O tempo de trabalho do mecanismo ( tw ) durante todo o período de sua vida útil é calculado de
acordo com a seguinte expressão:
𝒘
= 𝑳 × 𝟑𝟔𝟓 × 𝑲
𝒂𝒏𝒐
× 𝟐𝟒 × 𝑲
𝒅𝒊𝒂
𝑤
= 9 × 365 × 0 , 56 × 24 × 0 , 25 = 11. 037 , 6 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝒅𝒊𝒂
𝒂𝒏𝒐
Kd Vida útil (L)
DAUTO, Lorival L. António
DAUTO, Lorival L. António
5.7. CÁLCULO DE POTÊNCIA EM CADA VEIO ...................................................... 26
5.8. CÁLCULO DO TORQUE NOS VEIOS ................................................................. 27
6. CÁLCULO PROJECTIVO DAS TRANSMISSÕES ..................................................... 28
6.1. CÁLCULO DE CORREIA TRAPEZOIDAL ......................................................... 28
6.1.1. Escolha do tipo de Correia ............................................................................... 28
6.1.2. Escolha do diâmetro de cálculo da polia menor, da potência por cada correia e
cálculo da velocidade linear da correia ........................................................................... 29
6.1.3. Cálculo do diâmetro de cálculo da polia maior ................................................ 29
6.1.4. Correcção da relação de transmissão e frequência de rotações do veio movido
6.1.5. Correcção da frequência de rotação do veio movido ....................................... 30
6.1.6. Cálculo da distância interaxial ......................................................................... 30
6.1.7. Cálculo do comprimento da correia e correcção da distância inter-axial......... 30
6.1.8. Verificação do ângulo de abraçamento da polia menor pela correia ................ 31
6.1.9. Determinação da potência transmissível por cada correia e o número de correias
6.1.10. Cálculo da Força de Tensão Inicial em cada Correia ....................................... 32
6.1.11. Cálculo da força sobre os veios ........................................................................ 32
6.1.12. Longevidade da correia .................................................................................... 32
6.1.13. Escolha do material para as polias ................................................................... 33
6.1.14. Cálculo dos parâmetros geométricos das polias, com dimensões lineares em mm
6.2. CÁLCULO PROJECTIVO DAS ENGRENAGENS .............................................. 34
6.2.1. Calculo projectivo de Engrenagens Cilíndricas de dentes Angulares .............. 34
6.2.2. Escolha dos materiais e tipo de tratamento térmico das rodas ......................... 35
6.2.3. Determinação das tensões admissíveis para o cálculo à fadiga das superfícies de
contacto dos dentes das engrenagens .............................................................................. 36
6.2.4. Cálculo projectivo da transmissão à fadiga por contacto ................................. 39
- INTRODUÇÃO ÍNDICE
- 1.1. OBJECTIVOS
- 1.1.1. Objectivo Geral:
- 1.1.2. Objectivos Específicos
- METODOLOGIA USADA.............................................................................................
- DESTINO E CAMPO DE APLICAÇÃO DO ACCIONAMENTO
- MARCO TEÓRICO
- 4.1. MOTORES ELÉTRICOS........................................................................................
- 4.2. TRANSMISSÕES NOS REDUTORES (PARA ELEVADOR DE CANECAS)
- 4.3. MATERIAIS PARA TRANSMISSÕES
- ELÉCTRICO 5. CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO MOTOR
- PRINCIPAIS DO TAMBOR MOTOR............................................................................... 5.1. CÁLCULO DA POTÊNCIA, FREQUÊNCIA DE ROTAÇÃO, E DIMENSÕES
- 5.1.1. Determinação do peso do material dentro das canecas
- da Correia 5.1.2. Determinação do diâmetro calculado do tambor, número de camadas e largura
- 5.1.3. Determinação da Frequência de rotação
- 5.1.4. Cálculo do Momento Torsor no eixo do Tambor
- 5.1.5. Cálculo de Potência no veio do Tambor Motor do Transportador
- 5.2. CALCULO DO RENDIMENTO GLOBAL
- 5.3. DETERMINAÇÃO DA POTÊNCIA REQUERIDA DO MOTOR ELÉTRICO
- 5.4. ESCOLHA DOS PARÂMETROS DO MOTOR ELÉTRICO
- 5.5. CÁLCULO DAS RELAÇÕES DE TRANSMISSÕES GERAIS
- ACIONAMENTO 5.6. DETERMINAÇÃO DA FREQUÊNCIA DE ROTAÇÃO DE CADA VEIO DO
- 6.2.5. Determinação dos valores precisos das tensões admissíveis
- 6.2.6. Cálculo das tensões admissíveis à fadiga por flexão........................................
- 6.2.7. Calculo testador da transmissão
- 6.2.8. Cálculo à fadiga dos dentes por flexão
- 6.2.9. Cálculo da resistência ao contacto sob acção da carga máxima.......................
- 6.2.10. Cálculo dos parâmetros geométrico da transmissão
- Cálculo das forças na transmissão
- 6.3. Cálculo Projectivo das Engrenagens do Primeiro Escalão
- contacto dos dentes das engrenagens 6.3.1. Escolha das tensões admissíveis para o cálculo à fadiga das superfícies de
- 6.3.2. Cálculo Projectivo da Transmissão
- 6.3.3. Determinação dos valores precisos das tensões admissíveis ao contacto
- 6.3.4. Determinação das tensões admissíveis à fadiga por flexão
- 6.3.5. Calculo testador da transmissão
- 6.3.6. Cálculo à fadiga dos dentes por flexão
- 6.3.7. Verificação da resistência à carga máxima
- 6.3.8. Cálculo geométrico da transmissão
- 6.3.9. Cálculo das forças na transmissão
- 6.3.10. Parâmetros Geométricos Principais da Transmissão
- CALCULO PROJECTIVO DOS VEIOS
- PROJECTIVO DOS VEIOS 7.1. INFORMAÇÕES GERAIS, MATERIAIS E METODOLOGIA DE CÁLCULO
- 7.2. VISTA ESPACIAL DAS ENGRENAGENS DO ACCIONAMENTO
- (Determinação dos parâmetros geométricos) 7.3. CÁLCULO DOS VEIOS DO ACCIONAMENTO À RESISTÊNCIA MECÂNICA
- 7.3.1. Cálculo aproximado do veio da Polia Motora (Veio 1)
- 7.3.2. Veio de entrada do redutor (veio 2)
- CÁLCULO TESTADOR DOS ROLAMENTOS
- 8.1. Cálculo da capacidade de carga dinâmica dos rolamentos DAUTO, Lorival L. António
- 8.2. Cálculo das forças radiais que actuam nos rolamentos
- ESBOÇO DO CORPO REDUTOR
- PROJECTO DO CORPO REDUTOR
- CÁLCULO TESTADOR DOS VEIOS
- 11.1. CÁLCULO TESTADOR DOS VEIOS À FADIGA
- 11.1.1. Cálculo do teste a fadiga do veio de entrada do redutor
- 11.1.2. Cálculo do teste a fadiga do veio intermédio do redutor..................................
- 11.1.3. Cálculo do teste a fadiga do veio de saída do redutor
- 11.2. CÁLCULO TESTADOR DOS VEIOS À CARGA ESTÁTICA
- 11.2.1. Cálculo testador à carga estática do veio de entrada do redutor
- 11.2.2. Cálculo testador à carga estática do veio intermédio do redutor
- 11.2.3. Cálculo testador à carga estática do veio de saída do redutor
- 11.3. CALCULO TESTADOR À RIGIDEZ DOS VEIOS...........................................
- CÁLCULO TESTADOR ÀS VIBRAÇÕES
- 12.1. Cálculo testador às vibrações do veio à entrada do redutor
- 12.2. Cálculo testador às vibrações do veio intermédio do redutor
- 12.3. Cálculo testador às vibrações do veio de saída do redutor
- CÁLCULOS DE LUBRIFICAÇÃO
- 13.1. LUBRIFICAÇÃO DOS ROLAMENTOS
- CÁLCULO E ESCOLHA DAS CHAVETAS
- 14.1. Cálculo da chaveta para o veio do motor elétricoo
- 14.2. Cálculo da chaveta para o veio à entrada do redutor
- 14.3. Cálculo da chaveta para o veio intermedio do redutor
- 14.4. Cálculo da chaveta para o veio de saída
- 14.5. Cálculo de chavetas para o veio executivo
- ESCOLHA E CÁLCULO TESTADOR DAS UNIÕES
- 15.1. Cálculo de resistência ao esmagamento dos casquilhos DAUTO, Lorival L. António
- 15.2. Cálculo de resistência à flexão das cavilhas
- FUNDAMENTO
- CONCLUSAO
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Tabela 1. Dados iniciais do acionamento................................................................................... Índice de Tabelas
- Tabela 2. Rendimentos de Cada acionamento.........................................................................
- Tabela 3. Características dos motores elétricos (OMT1 IE2)
- Tabela 4. Tentativa 1 Para a escolha do motor elétrico............................................................
- Tabela 5. Tentativa 2 Para a escolha do motor elétrico............................................................
- Tabela 6. Tentativa 3 Para a escolha do motor elétrico............................................................
- Tabela 7. Torque sobre os veios da transmissão......................................................................
- Tabela 8. Resultados do cálculo cinemático do acionamento..................................................
- Tabela 9. Parâmetros geométricos e cinemáticos da Correia do tipo V....................................
- Tabela 10. Parâmetros geométricos da polia movida...............................................................
- Tabela 11. Resultados da correia trapezoidal...........................................................................
- Tabela 12. Dados de partida dos escalões 1 e 2.
- Tabela 13. Propriedades mecânicas dos materiais da transmissão..........................................
- Tabela 14: Dados de partida para o cálculo dos parâmetros geométricos................................
- Tabela 15. Parâmetros da transmissão do segundo escalão......................................................
- Tabela 16. Propriedade dos materiais para o primeiro escalão.................................................
- ]........................................................................ 𝐻𝐶
- Tabela 18. Dados necessários para o cálculo do diâmetro do veio pinhão...............................
- Tabela 19. Parâmetros para o cálculo dos valores precisos das tensões admissíveis…………
- Tabela 20. Parâmetros de cálculo das tensões admissíveis à flexão.........................................
- Tabela 21. Parâmetros de cálculo das tensões limites..............................................................
- Tabela 22. Parâmetros para o cálculo testador à fadiga por contacto.......................................
- Tabela 23. Parâmetros para o cálculo testador à fadiga por flexão...........................................
- Tabela 24. Dados inicias para o cálculo dos parâmetros geométricos das engrenagens........... DAUTO, Lorival L. António
- Tabela 25. Parâmetros geométricos do primeiro escalão........................................................
- Tabela 26. Resultados do cálculo testador...............................................................................
- Tabela 27. Parâmetros cinemáticos e dinâmicos do acionamento............................................
- Tabela 28: Dimensões dos rolamentos cónicos para veio de entrada.......................................
- Tabela 29. Cálculo de reações de apoio (XOY) do meio de saída............................................
- Tabela 30. Momentos Flectores (XOY)..................................................................................
- Tabela 31. Cálculo de reações de apoio (XOZ) do Veio de entrada.........................................
- Tabela 32. Momento flectores (XOZ) do veio de entrada........................................................
- Tabela 33. Dimensões dos rolamentos cónicos para veio de saída...............................................
- Tabela 34. Cálculo de reações de apoio (XOY) do veio de saída.............................................
- Tabela 35. Determinação dos momentos (veio de saída) no plano XOY..................................
- Tabela 36. Cálculo das reações de apoio no plano XOZ (veio de saída)
- Tabela 37. determinação dos momentos no plano XOZ (veio de saída)
- Tabela 38. Dimensões dos rolamentos cónicos para veio intermédio...........................................
- Tabela 39. Cálculo das reações de apoio no plano XOY (veio intermédio)
- Tabela 40. Cálculo dos momentos flectores XOY...................................................................
- Tabela 41. Cálculo das reações de apoio no plano XOZ (Veio intermédio)
- Tabela 4 2 Determinação dos momentos flectores plano XOZ (veio intermédio)
- Tabela 43. Forças radiais que actuam nos rolamentos.............................................................
- Tabela 44: Parâmetros para o cálculo dos coeficientes de segurança (veio de entrada)
- Tabela 45: Parâmetros para cálculo de coeficientes de segurança (veio intermédio)
- Tabela 46: Parâmetros para cálculo de coeficientes de segurança (veio de saída)
- Tabela 47 Dimensões da chaveta para a instalação da polia motriz...........................................
- Tabela 4 8 : Dimensões da chaveta para a instalação da polia movida da transmissão por correia. DAUTO, Lorival L. António
- Tabela 4 9 : Dimensões da chaveta para a instalação do pinhão...................................................
- Tabela 50 Dimensões da chaveta para a instalação da roda movida..........................................
- Tabela 5 1 Dimensões da chaveta para a instalação do pinhão do segundo escalão.....................
- Tabela 5 2 Dimensões da chaveta para a instalação da roda movida..........................................
- Tabela 5 3 Dimensões da chaveta para união de veios..............................................................
- Tabela 5 4 Parâmetros da união elástica de cavilhas em mm.
- Tabela 5 5 Dimensões de pino de buchas longitudinais e leves..............................................
- Tabela 5 6 Parâmetros do perfil em U....................................................................................
- Tabela 5 7 Parâmetros da anilha inclinada
- Figura 1. Ciclograma de carregamento...................................................................................... Índice de Figuras
- Figura 2. Esquema Cinemático..................................................................................................
- Figura 3: Motor trifásico (3kW, 1440 rpm)..............................................................................
- Figura 4: Dimensões das Canecas...........................................................................................
- Figura 5. Parâmetros geométricos da Correia Trapezoidal…………………………………..
- Figura 6. Esquema das transmissões no redutor.......................................................................
- Figura 7. Engrenagens do segundo escalão.............................................................................
- Figura 8. Engrenagens do primeiro escalão.............................................................................
- Figura 9. Vista Espacial...........................................................................................................
- Figura 10. Esboço do veio de entrada do redutor.....................................................................
- Figura 11. Desenho do veio e seus respectivos parâmetros......................................................
- Figura 12. Rolamentos de rolos cónicos
- Figura 13. Linhas de estado no plano vertical (XOY)
- Figura 14. Linhas de estado no plano vertical (XOZ)
- Figura 15. Esboço do veio de saída do redutor – veio de baixa velocidade..............................
- Figura 16. Desenho do veio de saída e seus respectivos parâmetros………………………..
- Figura 1 7 Linhas de estado no plano vertical (XOY)
- Figura 1 8 Diagrama do momento flector do veio de saída do redutor.....................................
- Figura 1 9 Veio intermédio do redutor.....................................................................................
- Figura 20. Desenho do veio intermédio e seus respectivos parâmetros…………………….
- Figura 21 Diagrama do momento flector do plano XOY (veio intermédio)
- Figura 2 2 Diagrama do momento flector do plano XOZ (veio intermédio)
- Figura 23. Esboço do Veio executivo......................................................................................
- Figura 24. Desenho do veio executivo..................................................................................... DAUTO, Lorival L. António
- Figura 25. Esboço do redutor...................................................................................................
- Figura 26. Dimensões da chaveta prismática.........................................................................
- Figura 27. União elástica.......................................................................................................
- Figura 28. Perfil em U...........................................................................................................
- Figura 29: Anilha inclinada...................................................................................................
DAUTO, Lorival L. António
Resumo
Um trabalho de projecção e dimensionamento de um redutor para um elevador de canecas é
um processo de engenharia que envolve o projecto e cálculo das especificações de um redutor
de velocidade que será usado para acionar um elevador de canecas em uma instalação
industrial, como uma fábrica de processamento de materiais a granel. Nesse caso, em
particular, será para acionar um elevador de canecas em uma instalação industrial de fundição
para a elevação de areia de moldação.
O redutor de velocidade desempenha um papel fundamental no funcionamento eficiente do
elevador de canecas, uma vez que reduz a velocidade do motor de acionamento para uma
velocidade adequada de operação das canecas. Isso envolve uma série de etapas, incluindo:
✓ Análise de requisitos : determinar as especificações do redutor, determinação da
capacidade de transporte, a altura de elevação, o torque e potência necessário, entre
outros parâmetros relevantes;
✓ Seleção do motor de acionamento : com base nos requisitos do elevador, seleccionar
um motor elétrico apropriado que fornecerá a potência necessária;
✓ Cálculos de dimensionamento : realizar cálculos para determinar as características
do redutor, como o tamanho da engrenagem, tamanho dos veios, das outras
transmissões que fazem parte do acionamento (fora as transmissões do redutor), a
capacidade de carga, a vida útil esperada e outras especificações de design;
✓ Cálculos testadores : garantir que o redutor seja projectado com segurança, levando
em consideração factores como a resistência dos materiais, os factores de segurança
e as normas aplicáveis;
✓ Projeto do redutor : com base nos cálculos de dimensionamento, criar um projecto
detalhado do redutor, incluindo a disposição das engrenagens, rolamentos,
lubrificação e outras características.
O trabalho de projeção e dimensionamento de um redutor para um elevador de canecas é
essencial para garantir a eficiência e a confiabilidade do sistema de transporte de materiais a
granel em uma instalação industrial. É um processo complexo que requer conhecimentos de
engenharia mecânica, eléctrica e de automação, além de uma compreensão profunda dos
requisitos específicos do aplicativo.
DAUTO, Lorival L. António
2. METODOLOGIA USADA
Mediante o fornecimento de dados de partida foram feitos cálculos cinemáticos a partir de
( Rui V. Sitoe, I. V. Iatsina, 1996) , por forma a obterem-se os parâmetros de entrada do
redutor. Foram feitos também os cálculos das transmissões com base na sequência de cálculo
apresentada no Manual de Engrenagens ( I. V. IATSINA e Rui Vasco Sitoe, 2
a
edição, 2005 ),
para a posterior fazer-se o cálculo projectivo deste (redutor), que consiste no cálculo
projectivo das engrenagens, cálculo dos veios, escolha dos rolamentos e verificação da sua
resistência, chavetas e esboço do corpo redutor.
Durante a fase de elaboração do projecto foram consultados manuais diversos da cadeira de
Elementos de Máquinas e Projecto Mecânico, apontamentos fornecidos nas aulas teóricas das
disciplinas de Órgãos de máquinas I e II.
Este projecto, foi elaborado com base em pesquisa de científica, caracterizada por levantamento
de dados, visando a obtenção das informações, que tem por objectivo, a projecção e o
dimensionamento de um redutor.
DAUTO, Lorival L. António
3. DESTINO E CAMPO DE APLICAÇÃO DO ACCIONAMENTO
Os redutores são amplamente utilizados em diversos campos da indústria, como na fabricação
de equipamentos para construção civil, máquinas agrícolas, equipamentos médicos, máquinas
têxteis, equipamentos de mineração, entre outros. São utilizados para reduzir a velocidade e
aumentar o torque do motor, tornando possível a operação de diversos tipos de máquinas e
equipamentos.
Para este projecto, em específico, o redutor será aplicado num elevador de canecas para a
elevação de areia de moldação numa a indústria de fundição.
Estes elevadores foram projectados para elevação de matérias para o transporte de materiais
abrasivos e de alta granulometria, mas também são empregues na elevação de materiais frágeis
ou extremamente finos como cimento e cal. Caracterizam-se por suas canecas espaçadas, por
sua baixa de velocidade e também por trabalharem em um plano inclinado de 30
o
com a
vertical, mas podem operar verticalmente.
DAUTO, Lorival L. António
✓ Engrenagens podem ser usadas em transmissões de elevadores de canecas,
especialmente quando é necessária alta precisão e eficiência. Engrenagens
rectas, engrenagens helicoidais e engrenagens cônicas são comuns.
4.3. MATERIAIS PARA TRANSMISSÕES
Os materiais escolhidos para as transmissões em elevadores de canecas devem ser resistentes
e duráveis devido às condições industriais exigentes. Os materiais comuns incluem:
✓ Aço: o aço é amplamente utilizado para engrenagens e componentes de transmissão
devido à sua resistência e durabilidade;
✓ Ligas de Alumínio : Ligas de alumínio são leves e resistentes à corrosão, tornando-as
adequadas para algumas aplicações de transmissão;
✓ Nylon e Plásticos de Engenharia : em algumas aplicações, componentes de
transmissão podem ser feitos de nylon e plásticos de engenharia de alta resistência,
devido à sua capacidade de reduzir o ruído e a vibração;
✓ Borracha : Correias de borracha são usadas em sistemas de transmissão por correias
para absorver choques e vibrações.
Em resumo, a escolha do motor e dos materiais de transmissão para elevadores de canecas
depende das necessidades específicas do sistema, incluindo potência, velocidade, controle e
ambiente de operação. Cada aplicação exigirá uma consideração cuidadosa para garantir um
desempenho eficiente e confiável.
O projecto de um redutor para accionar um elevador de canecas requer uma sólida base teórica
para garantir seu correcto funcionamento. Nesse projecto, é importante considerar os
princípios das transmissões de potência, que envolvem o cálculo de torque e velocidade
necessários para movimentar o sistema.
Escolheu-se o motor elétrico de Ferro-fundido (Cast Iron) , tendo em conta o objectivo do
projecto, que é acionar um redutor para um elevador de canecas numa indústria de fundição,
pois estes oferecem maior resistência à altas temperaturas. Para uma resistência de material
superior, ligas de ferro (como aços) são a melhor escolha.
DAUTO, Lorival L. António
5. CÁLCULO CINEMÁTICO DO ACCIONAMENTO E ESCOLHA DO
MOTOR ELÉCTRICO
5.1. CÁLCULO DA POTÊNCIA, FREQUÊNCIA DE ROTAÇÃO, E
DIMENSÕES PRINCIPAIS DO TAMBOR MOTOR
5.1.1. Determinação do peso do material dentro das canecas
𝑄∗𝐴
𝑣∗ 3 , 6
62 ∗ 2
0 , 5 ∗ 3 , 6
5.1.2. Determinação do diâmetro calculado do tambor, número de camadas
e largura da Correia
O diâmetro do tambor motor escolhe-se em função do número de camadas da correia
transportadora para garantir a longevidade necessária desta correia, que está sujeita a
consideráveis tensões de flexão sobre os tambores.
. 𝑖𝑐 − 𝑠𝑖𝑛𝑡é𝑡𝑖𝑐𝑜 ( 2 )
𝑡
𝑡
𝑡
A partir da largura da caneca de 500 mm (determinada acima), escolhemos as dimensões da
caneca pela figura abaixo:
Figura 4: Dimensões das Canecas
