Apostila Correntes e Correias

- Quem fez? - Eduardo Nesi Bubicz - Quando? -2015/2 Página 1

Apresentação

Essa “apostila” se baseia nos slides do professor. Além disso, são acrescentadas informações de fontes

diversas, bem como comentários do professor feitos em aula (que não constam nos slides e, em suma, é o

que cai na prova...).

Ajude-me Obi Wan Kenobi...

Se você não foi atento

nas aulas esta é sua

única esperança...


Área 1 – Correias de Transmissão

Comparação Correias de Transmissão x Correntes

CORREIAS CORRENTES

Mais silenciosas (1) Menos silenciosas.

Não necessitam de lubrificação (2) Necessitam de lubrificação.

Pode ocorrer deslizamento (com exceção da

sincronizadora) (3) Não ocorre deslizamento

Servem como fusível mecânico por

deslizamento (4) Rompem com sobrecarga

Rotações mais elevadas (5) Rotações mais baixas

Não garantem sincronismo de fase (com

exceção da sincronizadora) (6) Garantem sincronismo de fase

Necessitam pré-tensionamento (7) Não necessitam de pré-tensionamento

Transmitem menor potência (8) Transmitem maior potência

Ocupam maior espaço (9) Podem ser mais compactos.

Limitações quanto à condição de operação

(10) Condições severas de operação são possíveis

Com exceção da correia plana, possui

comprimentos fixos (11)

Permitem variar o comprimento com adição

ou remoção de elos

Boa absorção de choques e vibrações (12) Ruídos, choques e vibrações


Observações a respeito da tabela:

(1) - Funcionamento silencioso: menos ruído em rotações mais elevadas.

(2) - Não necessitam de lubrificação: lubrificar degrada a correia e reduz o atrito essencial ao funcionamento.

(3) – Pode ocorrer deslizamento: ocorre por consequência de tensão inicial insuficiente ou sobrecarga

excessiva do eixo resistente, causando compressão insuficiente e perda de atrito. O deslizamento diminui o

rendimento, como também gera calor, diminuindo a vida útil da correia. Depende da relação F2/F1, que tem

relação com o coeficiente de atrito, ângulo de abraçamento e, para correias em V, o ângulo de cunha (β).

(4) – Servem como fusível mecânico: limitam sobrecargas pela ação do deslizamento, não danificando a

máquina, porém reduzindo a vida útil da correia (devido à geração de calor). A correia sincronizadora não

serve como fusível mecânico, pois não permite deslizamento.

(5) – Rotações mais elevadas: são mais leves em comparação as correntes, permitindo rotações mais

elevadas.

(6) – Não garantem sincronismo de fase: devido à possibilidade de ocorrerem deslizamentos. A exceção é a

correia sincronizadora que não permite deslizamento, garantindo sincronismo de fase.

(7) – Necessitam pré-tensionamento: o pré-tensionamento faz com que ocorra uma força normal entre a

correia e a superfície de contato de cada polia. Isto permite a transmissão de potência em virtude da força de

atrito disponível em cada interface de correia/polia. Sem esta pré-tensão a correia iria deslizar e não iria

funcionar. O pré-tensionamento é uma desvantagem, pois gera um esforço extra nos mancais, o que não

ocorre com as correntes.

(8) – Transmitem menor potência: por serem feitas de material menos robusto que as correntes.

(9) – Ocupam maior espaço: as correias necessitam de dimensões maiores para transmitir a mesma potência

quando comparadas as correntes, devido ao fato de necessitarem de grandes ângulos de abraçamento para

não danificarem na flexão. A exceção se dá com as correias multi-V que podem ser mais compactas que

correntes.

(10) – Limitações quanto à condição de operação: o material das correias tem resistência inferior a ambientes

agressivos do que o material das correntes.

(11) – Com exceção da correia plana, possui comprimentos fixos: a correia plana é a única que vem em rolos

e precisa ser emendada, todas as outras já vem com comprimentos padronizados de fábrica. As correntes

podem ter seu comprimento variado apenas com a adição ou remoção de elos.

(12) – Boa absorção de choques e vibrações: por possuírem menor rigidez que as correntes.


Tipos de Correia:

Correia Plana:

-Baixa rigidez ao dobramento.

-Possui eficiência de cerca de 98%, tendo

mais rendimento que a correia em V.

-Vem em rolos e precisa ser emendada.

Correia V envelopada:

- Efeito de cunha: capacidade de carga

praticamente triplica em relação às correias

planas.

-Partida com menor tensão inicial que correias

planas, logo, menor carga sobre os mancais.

Correia V com dentes moldados:

-Menor rigidez ao dobramento.

-Maior capacidade de refrigeração (por

aumentar a área de troca de calor).

-Essas duas características permitem diminuir

o tamanho da polia e manter a vida da correia

(comparando-se com a V tradicional).

Correia em V “Power Band”:

-Na formação de um jogo de correias há

dificuldade em se conseguir correias

industriais de comprimentos iguais. Neste tipo

de configuração se garante que as correias

serão do mesmo lote e terão, por isso, pouca

variação de comprimento.

Correia Sincronizadora:

-Garante sincronismo de fase (transmite

potência em uma razão de velocidade angular

constante), pois não ocorre deslizamento.

-Não necessita pré-tensionamento.

Correia Multi-V:

-Combinam a grande flexibilidade das

correias planas com a eficiência das

transmissões de correias em “V”.

- Essas duas características permitem diminuir

o tamanho da polia e manter a vida da correia

(comparando-se com a V tradicional).


Características geométricas da transmissão e capacidade de tracionamento da polia motora sobre a correia:

Funciona essencialmente por atrito, resultante de uma compressão inicial entre a correia e a polia, através de

carga inicial quando estacionária (tensão de esticamento).

Definições:

θ (ângulo de abraçamento): depende inversamente da distância entre centros e é diretamente proporcional a

diferença entre os diâmetros das polias.

µ (coeficiente de atrito): depende do material da correia e polia.

Para correias planas a distribuição de forças e a relação entre lado frouxo e tenso ficam:

Já para correias em V se tem:

Dependendo dos parâmetros individuais de cada jogo de transmissão, haverá uma razão máxima entre lado

frouxo e lado tenso, a qual, se ultrapassada, ocasiona deslizamento. Percebe-se que para a correia plana a

relação entre F2/F1 depende apenas do coeficiente de atrito e do ângulo de abraçamento. Já para as correias

em V, a relação F2/F1 depende também do ângulo β, devido ao efeito de cunha. Isso faz com que a relação

F2/F1 para correias em V aumente muito.


Análise de cargas em correias:

As correias estão submetidas basicamente a dois tipos de tensões: tração e flexão. Os saltos no gráfico são

justamente devido a esta flexão da correia (dobramento em torno das polias).

Fatores que reduzem a vida das correias:

(1) Diamêtro da menor polia: reduzindo-se muito o diâmetro ocorre um aumento do salto de força devido ao

dobramento.

(2) Relação de Transmissão: impacta no índice Pc2 da fórmula: Pc = (Pc1+Pc2)*Fl*Fa. É melhor uma

relação maior onde uma das polias dobre com menos salto de força do que, comparativamente, uma relação

1:1 que tenha dobra severa nas duas polias.

(3) Comprimento da correia: quanto maior o comprimento da correia maior o tempo que uma mesma seção

da correia leva para sofrer dobramento, acarretando maior vida útil.

(4) Rotação: elevação da rotação impacta em maior solicitação dos cordonéis devido a força centrífuga,

diminuindo a vida útil.

Resumindo:

Diâmetro da Polia Menor Quanto melhor

Relação de Transmissão Quanto melhor

Comprimento da Correia Quanto melhor

Rotação Quanto melhor


Materiais para correias:

A composição das correias modernas é de material compósito. É uma mistura de materiais elastoméricos que

resistem à fadiga e flexão e cordonéis metálicos ou em fibras (como Polyester – mais usado ou vidro) que

resistem à tração.

O ponto frágil da correia é a adesão dos cordonéis com o elemento isolante, e do próprio elemento isolante

com os outros elementos de borracha. Com o tempo esta adesão vai enfraquecendo.

Correias V – Seções:

Seções de acordo com norma RMA (Rubber Manufacturers Association). A norma define o tamanho da

seção, permitindo intercambialidade entre as marcas. Entretanto, cada marca pode usar materiais e

tecnologias de fabricação diferentes, podendo uma mesma seção transmitir potências diferentes. Quando se

aumenta a seção de uma correia, aumenta-se o número de cordonéis, aumentando sua capacidade.


Correias V – Capacidade de tracionamento e influência da força centrífuga:

Gráfico construído considerando uma correia de comprimento L, operando num sistema com d1 e i.

De acordo com o gráfico e a fórmula da capacidade da correia (P = T*Pi*n/30) é possível constatar que a

capacidade aumenta com a rotação (pelo fato do n estar no numerador), porém o torque transmitido diminui,

devido ao “roubo” de força ocasionado pela força centrífuga.

Polias para correias V:

As polias para as correias em V são padronizadas. Deve-se atentar para alguns detalhes:

Polias para padrão normal: são calculadas no diâmetro primitivo (de = d + (DE+DP)). Para determinado

perfil existe variação no ângulo e na abertura dos canais, sendo os demais parâmetros constantes.

Polias para padrão alto: são calculadas no diâmetro externo (de = d). Para determinado perfil existe variação

apenas no ângulo de abertura dos canais, sendo os demais parâmetros constantes.

Esta parcela diminui, pois

parte dela é consumida pela

força centrífuga.

P= T*Pi*n/30


Capacidades correias V padrão normal

Gráfico que mostra a relação do diâmetro da polia (apresenta valor máximo e mínimo), rotação e capacidade.

Para analisar o gráfico pega-se como exemplo as duas curvas para A. Para o diâmetro de 65, a correia

suporta uma rotação de até 5400 rpm, mas com uma capacidade pífia de 0,03 HP. Aumentando-se o diâmetro

para 190 mm, a rotação máxima é de 2800 rpm, pois com o maior diâmetro há um aumento da força

centrífuga e da velocidade tangencial, em contrapartida o aumento do diâmetro acarreta em um aumento

drástico da capacidade da correia, pois aumenta o ângulo de abraçamento e diminui a força de dobramento.


Área 1 – Correntes de Transmissão

Correntes de rolos:

Os dentes da roda dentada se acoplam com roletes rotativos, ocorrendo redução no desgaste, pois acontecem

contatos rolantes e deslizantes.

Componentes por função:

Pinos: suportam esforços de transmissão. Submetidos à tração, cisalhamento, flexão e fadiga. Não pode girar

em relação à placa.

Buchas: envolvem o pino, protegendo-o contra o impacto do engrenamento. Submetida à fadiga e desgaste.

Rolo: serve para reduzir o atrito e o impacto com a roda dentada, reduzindo desgaste. Trabalha com óleo

dentro para ajudar nesta absorção do impacto. Sofre impacto, fadiga e desgaste.

Placas laterais (interna e externa): Fixam os pinos e as buchas em suas posições e suportam a carga do

conjunto. Submetidos a tração, fadiga e impacto.

Elo de transição: necessário em situações em que houve desgaste na corrente, com consequente aumento no

passo e frouxidão. Usa-se este elo para encurtar a corrente. Também utilizado em equipamentos pesados,

pois suporta maior carga. Não deve ser utilizado em correntes novas por ter geometria diferente dos elos

convencionais, acarretando desgaste desigual.

Materiais para correntes:

Devem ter resistência à fadiga e a tração. Geralmente endurecidos com tratamentos térmicos superficiais,

que deem dureza na superfície, mas mantenham flexibilidade no interior.


Dimensões:

O diâmetro dos furos da placa externa é menor do que os da placa interna, porque a placa externa é

transpassada somente pelo pino. Já a placa interna é transpassada pelo conjunto pino e bucha (o diâmetro da

bucha é maior que o do pino). Isso faz com que a placa interna tenha menos seção resistente aos esforços.

Para compensar esta diferença de seção existem duas alternativas referidas em norma:

Norma americana: compensa a diferença de seção com uma altura maior na placa interna.

Norma europeia: compensa a diferença com o aumento da espessura da placa (alturas são iguais). Para

correntes com passo menor que uma polegada essa alteração na espessura não se aplica, pois é uma corrente

pequena e não há necessidade.

Normas:

Americana (ANSI/ASME): é a mais utilizada, varia a altura das placas, preocupação com fadiga além do

desgaste.

Europeia (ISSO/DIN): engloba a americana, não varia a altura, mas varia as espessuras das chapas,

preocupação com redução do desgaste do pino e bucha. A norma brasileira é uma cópia da europeia.

Notar que: ANSI 40 = ISSO 08 A.

OBS: Na tabela de normas aparece uma carga de ruptura. Esta carga é somente um parâmetro condicionante

para que a corrente esteja adequada à norma, não devendo ser utilizada para dimensionamento, pois não leva

em conta fadiga, desgaste, etc. As tabelas fornecidas por fabricantes são frutos de ensaios, que levam em

conta tais condições. A expectativa de vida de uma corrente por norma é de 14000 h.


Parâmetros:

p: passo da corrente.

γ: ângulo de passo. A magnitude do ângulo de passo (γ) é função do número de dentes.

γ/2: ângulo de articulação. Quanto menor o ângulo de articulação (γ/2) menor o desgaste superficial e a

fadiga nos rolos, pois diminui o efeito poligonal.

Carregamentos:

Carregamentos presentes na corrente:

-Tração na placa lateral.

-Flexão e cisalhamento no pino.

-Desgaste no rolete, pinos e dentes, devido ao atrito entre partes.

-Carga devido ao efeito poligonal.

-Forças inerciais e centrifuga.


Ação Cordal:

Ação cordal: acaba por variar o raio e a altura da corrente em dados instantes (devido ao efeito poligonal)

ocorrendo oscilações na velocidade e força da corrente. Provoca atrito e choque, e consequentemente menor

eficiência de transmissão.

Para uma mesma corrente, quanto maior o número de dentes da roda dentada maior a potência que ela pode

transmitir, pois diminui a ação cordal.

Falhas em correntes:

-Pino e Bucha

O desgaste entre pino e bucha é o principal. Causa

aumenta do passo (o passo só aumenta nos elos

internos já que nos elos externos os pinos são presos

às placas).

-Bucha e Rolo

Pouco comum. Ocorre por falta de lubrificante (falta

essa que faria desgastar rapidamente também os

outros componentes).

-Entre Placas Desgaste não esperado. Ocorre se a correia trabalhar

desalinhada.

-Roda Dentada

Consequência do desgaste do pino e da bucha. A

corrente desgasta mais rápido que a roda dentada.

Em geral, se troca de corrente 3 vezes até que seja

necessária a troca da roda dentada.


Posição das rodas dentadas:

Manter sempre o lado frouxo para baixo. Se deixar o lado frouxo pra cima, a barriga formada faz com que as

rodas dentadas fiquem pegando na parte frouxa sem transmitir potencia, aumentando desgaste.

Largura das correntes:

Porque se utilizam, por exemplo, correntes duplas e não duas correntes simples lado a lado?

-Pois assim garante-se o mesmo passo. A desvantagem é que, no caso do exemplo de uma corrente dupla, ela

só transmite 1,7 de potência relativa quando comparada a duas correntes simples (potencia relativa de 2).

Essa diferença ocorre devido a certa folga existente na placa interna da corrente dupla, o que gera flexão no

pino e consequente perda de potência.

Diâmetro externo das rodas dentadas:

Placa interna


Lubrificação:

Reduz o atrito, diminuindo o desgaste. Serve principalmente para coibir o desgaste entra a bucha e o rolo e o

desgaste do rolo com o dente da roda dentada. Atua como refrigerante.

Óleos pesados ou graxas não são recomendados pois são muito viscosos e não conseguem penetrar nas

folgas. O lubrificante também não pode ser muito pouco viscoso, pois seria ejetado pelas forças inerciais.

O tipo de lubrificação depende de vários fatores, dentre os quais destacam-se: número de dentes da roda

dentada menor (pinhão), rotação do pinhão, potência transmitida, velocidade e temperatura.

Tipos: manual ou por gotejamento, por banho ou forçado.

Os pontos ideias para aplicação do lubrificante são entre as placas e entre o rolo e a bucha.

O lubrificante deve ser aplicado no lado frouxo próximo a roda dentada motora, para que haja tempo do óleo

penetrar na corrente sem ser expelido pelas forças inerciais. Também se recomenda que seja aplicado na

parte interna da corrente, para que, na hora da rotação, o óleo se espalhe por toda a corrente devido à força

centrífuga.

Tipos de rodas dentadas:

Apostila Correntes e Correias

Documents

Transcript of Apostila Correntes e Correias