Máquinas de Elevação e TransporteElementos de Transmissão – cabos de aço

Professor: Imar de Souza Soares Junior

Introdução

• O que será abordado nesta aula?

– O que são e onde são aplicados os cabos de aço?

– Tipos de cabos;

– Dimensionamento;

– Especificação Técnica;

– Manutenção e Segurança;

• Exercícios (exemplos de aplicação prática)

• Tipos de cabos

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através da

Elementos de Transmissão

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através dadistribuição dos fios em suas pernas, como segue abaixo:

• Normal � Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

Elementos de Transmissão

• Normal � Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

• Tipos de cabos

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através da

Elementos de Transmissão

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através dadistribuição dos fios em suas pernas, como segue abaixo:

• Normal � Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

• Seale � As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

Elementos de Transmissão

• Seale � As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

• Tipos de cabos

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através da

Elementos de Transmissão

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através dadistribuição dos fios em suas pernas, como segue abaixo:

• Normal � Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

• Seale � As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

• Filler � As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizadoscomo enchimento dos vãos dos fios grossos.

Elementos de Transmissão

• Filler � As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizados

como enchimento dos vãos dos fios grossos.

• Tipos de cabos

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através da

Elementos de Transmissão

– Uma das formas de classificarmos os cabos de aço é através dadistribuição dos fios em suas pernas, como segue abaixo:

• Normal � Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

• Seale � As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

• Filler � As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizadoscomo enchimento dos vãos dos fios grossos.

• Warrington � Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesmacamada.

Elementos de Transmissão

• Warrington � Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma

camada.

Elementos de Transmissão

• Dimensionamento

Para dimensionar cabos, calculamos a resistência do material de fabricação aosesforços a serem suportados por esses cabos. É necessário verificar o nível de resistência

Elementos de Transmissão

esforços a serem suportados por esses cabos. É necessário verificar o nível de resistênciados materiais à ruptura. Os tipos, características e resistência à tração dos cabos de aço sãoapresentados nos catálogos dos fabricantes.

Cálculo da carga mínima de ruptura para os cabos de aço

A carga de ruptura mínima, Fmin, expressa em kN, deve ser calculada usando-se a seguinte equação:

F min = d2 x Rr x K10001000

Onde:- d é o diâmetro nominal do cabo, em milímetros;- Rr é a categoria de resistência à tração do cabo, em newton por milímetro quadrado;- K é o fator da carga de ruptura mínima para uma determinada classe de cabo.

Os fatores de carga de ruptura mínima para os cabos estão apresentados na Tabela a seguir:

Elementos de Transmissão

• Dimensionamento

Fatores de carga de ruptura

• Dimensionamento

Laços �

Elementos de Transmissão

CT= Cr x Ke x fCT= Cr x Ke x f5 x Km

CT = Carga de TrabalhoCr = carga de ruptura mínima efetiva do cabo de aço (ver NBR 6327);Ke = eficiência do terminal (0,9 para extremidades tipo 1,2 e 4 e 0,7 para extremidades tipo 3);Km = fator que relaciona massa com força. Na NBR 13541 o fator utilizado Km= 10;F = fator para cálculo de cargaF = fator para cálculo de carga

- Fator= 1, para laço simples;- Fator= 1,4, para conjunto de dois laços;- Fator= 2,1, para conjunto de quatro laços.

Elementos de Transmissão

• Dimensionamento

Elementos de Transmissão

• Dimensionamento

� Fator de segurança

Elementos de Transmissão

Tabela de Cargas

Laços de cabos de aço de acordo com as normas NBR 11900 – Tipo I e NBR 13541

Cabos de aço com resistência mínima de 180 kgf / mm2 – cargas de trabalho em tf Cabos de aço com resistência mínima de 180 kgf / mm2 – cargas de trabalho em tf

Elementos de Transmissão

Tabela de Carga de Ruptura e Peso em tf (conforme NBR 6327)

I.P.S - Improved Plow Steel � aço de alta resistência para cabo

E.I.P.S - extra improved plow steel � aço de extra alta resistência para cabo

Elementos de Transmissão

Pesquisa de cabo site da CIMAF

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

O cabo de aço se constitui de alma e perna . A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central, conforme a figura ao lado.

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo daquantidade de fios e, especificamente, do número de fios da perna.

Por exemplo: um cabo de aço 6 por 19 significa que uma perna de 6 fios é enroladacom 12 fios em duas operações, conforme segue:

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com aaplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma.aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma.

Alma de fibra � É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As fibraspodem ser naturais (AF) ou artificiais (AFA).

As fibras naturais utilizadas normalmente são o sisal ou o rami. Já a fibra artificialmais usada é o polipropileno (plástico).

Vantagens das fibras artificiais:

- não se deterioram em contato com agentes agressivos;

- são obtidas em maior quantidade;

- não absorvem umidade.

Desvantagens das fibras artificiais:

- são mais caras;

- são utilizadas somente em cabos especiais.

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

Alma de algodão ���� Tipo de alma que é utilizado em cabos de pequenasdimensões.dimensões.

Alma de asbesto ���� Tipo de alma utilizado em cabos especiais, sujeitos a altastemperaturas.

Alma de aço ���� A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) oupor um cabo de aço independente (AACI), sendo que este último oferece maior flexibilidadesomada à alta resistência à tração.

cabo com alma de aço formada por cabo independente AACIcabo independente AACI

cabo com alma de aço formada por uma perna AA �

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

Tipos de torção

Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor daalma. Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central. O sentido dessas torçõespode variar, obtendo-se as situações:

�Torção regular ou em cruz: Os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao daspernas ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torçãoconfere mais estabilidade ao cabo.confere mais estabilidade ao cabo.

� Torção lang ou em paralelo: Os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido das pernas que ficam ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão) e dá mais flexibilidade.

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

- Interpretação da Especificação de um cabo de aço:

Elementos de Transmissão

• Especificação Técnica

- Diâmetros indicados para polias e tambores- Diâmetros indicados para polias e tambores

Elementos de Transmissão

Manutenção e segurança

As rupturas por arames ocorrem por abrasão, fadiga ou algum amassamentoAs rupturas por arames ocorrem por abrasão, fadiga ou algum amassamentolocalizado gerado por uso indevido ou pelo desgaste de uso.

Elementos de Transmissão

Manutenção e segurança

Chamamos a atenção para a correta

ERRADO

Chamamos a atenção para a corretamontagem dos cabos, a qual deve ser feita combraçadeiras (clipes, grampos) do tipo pesado edevem ser aplicadas de maneira que as porcas defixação devam ficar no lado da ponta do cabo nãocortado. É importante não esmagar o cabo com abraçadeira, mantendo um torque de aperto das

porcas da mesma em 52 N.m.

ERRADO

CERTOCERTO

Elementos de Transmissão

Manutenção e segurança

Para prevenir a corrosão externa dos cabos de aço, recomenda-se a suaPara prevenir a corrosão externa dos cabos de aço, recomenda-se a sualubrificação periódica, bem como dos laços feitos com cabos de aço. A boa lubrificaçãoprotege contra a corrosão e aumenta a durabilidade do cabo. Para essa operação, nunca useóleo queimado.

Prefira os lubrificantes especialmente desenvolvidos para esse fim.

Exemplos de lubrificação: Exemplos de lubrificação: 1) Com pincel; 2) Com estopa; 3) Por gotejamento ou pulverização.

Referências Bibliográficas

• HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais LTC Editora – Rio de Janeiro – 3ª Edição ISBN – 85 – 216 – 1228 – 1

• TIMOSHENKO, S, P. – Resistência dos Materiais 2 volumes. Ed. Ao Livro Técnico S.A. Rio de • TIMOSHENKO, S, P. – Resistência dos Materiais 2 volumes. Ed. Ao Livro Técnico S.A. Rio de Janeiro.

• BEER, Ferdinand P & JOHNSTON, E Russel. Resist~encia dos Materiais Editora Mc Graw Hill do Brasil. São Paulo

• NASH, W.A. – Resitência dos Materiais – Editora Mc Graw Hill do Brasil

• POPOV, E. P. – Resistência dos Materiais – Editora Prentice-Hall do Brasil

• Apostilas do Telecurso 2000

• Site: http://www.amundialferragens.com.br

• Site: http://www.cabofer.com.br

• Site: http://pt.wikipedia.org

Próxima Aula �

1) Dimensione o cabo de aço e o diâmetro do eixo do tambor para içamentoda carga no sistema ilustrado abaixo:Obs.: O material a ser utilizado e o ABNT 1040L, com ζ = 50 MPa (tensão

Exemplos de Aplicação

admissível de cisalhamento na torção).

Dados: φ tambor = 220 mm;Carga Q = 2000 kg

MotorN=?n=1750 rpm

Redutor

i = 25:1η = 0,88

Q

Exercícios

• 1) Dimensione um cabo de aço a ser utilizado em um guincho que deve erguer uma cargade 1500 kgf com um ângulo formado por suas pernas de 50º.

50º 50º

1500 kgf1500 kgf

Elementos de Transmissão III

Cabos são elementos de transmissão quesuportam cargas (força de tração), deslocando-as nas

• O que são e onde são aplicados os cabos de aço?

suportam cargas (força de tração), deslocando-as nasposições horizontal, inclinada ou vertical.

Os cabos são muito empregados emequipamentos de transporte e na elevação de cargas, comoem elevadores, escavadeiras, pontes rolantes.

Voltar Próximo

•O que são e onde são aplicados os cabos de aço?

Elementos de Transmissão III

Anterior Voltar

1) Qual o valor de x?

Exercícios

ExercíciosDetermine as forças de tração nos cabos AB e BC da figura abaixo. Considere os cabos ideais.