projeto de um variador de velocidades escalonado tipo bloco ...

PROJETO DE UM VARIADOR DE VELOCIDADES ESCALONADO

TIPO BLOCO DESLIZANTE COM SEIS VELOCIDADES

Caio César de Brito

Projeto de Graduação apresentado ao curso de

Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheiro.

Orientador: Prof. Armando Carlos de Pina Filho

Rio de Janeiro

Agosto de 2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ

PROJETO DE UM VARIADOR DE VELOCIDADES ESCALONADO TIPO BLOCO

DESLIZANTE COM SEIS VELOCIDADES


PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO

DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

ENGENHEIRO MECÂNICO.

Aprovado por:

________________________________________________

Prof. Armando Carlos de Pina Filho; DSc (Orientador)

________________________________________________

Profª. Anna Carla Monteiro de Araújo; DSc

________________________________________________

Prof. Sylvio José Ribeiro de Oliveira; Dr. Ing.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

AGOSTO DE 2015

iii

De Brito, Caio César

Projeto de um Variador de Velocidades Escalonado Tipo

Bloco Deslizante com Seis Velocidades/ Caio César de Brito.

– Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2015

X, 166 p.: il.: 29,7 cm.

Orientador: Armando Carlos de Pina Filho

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso

de Engenharia Mecânica, 2015.

Referências Bibliográficas: p. 57-59.

1. Transmissões Mecânicas 2. Variadores de Velocidades

3. Bloco Deslizante 4. Projeto Mecânico 5. Dimensionamento

dos Componentes 6. Conclusão. I. Pina Filho, Armando

Carlos de II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola

Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III. Projeto de

um Variador de Velocidades tipo Bloco Deslizante com Seis

Velocidades.

iv

Agradecimentos

Aos meu pais, que sempre me deram suporte e a melhor educação possível,

permitindo meu ingresso e formação numa excelente universidade. Com o apoio deles,

pude me dedicar exclusivamente em obter esse diploma e aproveitar as demais

oportunidades acadêmicas.

Aos meus avós, que sempre mostraram interesse na minha formação dando

conselhos, selecionando matérias em jornais sobre assuntos de engenharia e me

atentando quanto a concursos e estágios. Eles foram, com certeza, um dos principais

combustíveis em meu percurso acadêmico.

Ao meu orientador Armando Carlos de Pina Filho, com o qual tive a oportunidade

de realizar uma disciplina e um estágio. Suas aulas foram fundamentais para minha

formação e ajudaram a aperfeiçoar meus conhecimentos na área de Projeto de

Máquinas. Sempre muito atencioso e disponível, sua orientação e ajuda nessa reta final

foi imprescindível para eu concluir o curso de Engenharia Mecânica.

v

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.

PROJETO DE UM VARIADOR DE VELOCIDADES ESCALONADO TIPO BLOCO

DESLIZANTE COM SEIS VELOCIDADES


Agosto/2015

Orientador: Armando Carlos de Pina Filho

Curso: Engenharia Mecânica

Em muitas máquinas, o uso de diferentes velocidades de rotações é necessário

para a realização de suas diversas operações. Visando a aplicação nessas máquinas, foi

projetado um variador de velocidades. Esse mecanismo deve ser acoplado a um motor,

que fornecerá a potência exigida para o seu funcionamento. Cabe, portanto, ao variador,

transmitir essa potência até a máquina sob diferentes velocidades de rotações. Para o

dimensionamento e seleção dos elementos mecânicos que o compõe, foi preciso definir

primeiramente os dados iniciais baseando-se em requisitos de máquinas operatrizes

comumente utilizadas na indústria. Após os cálculos de dimensionamento, foram feitos

os desenhos técnicos de todas as peças que deverão ser fabricadas e a especificação dos

itens que deverão ser comprados, como rolamentos, parafusos, anéis de retenção, etc.

Para finalizar, foi elaborado um manual de fabricação e um manual de montagem do

conjunto mecânico.

Palavras-chave: sistema de transmissão, variador de velocidades, máquinas operatrizes,

dimensionamento.

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/ UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Engineer.

DESIGN OF A STEPPED VARIABLE SPEED DRIVE WITH SLIDING BLOCKS

WITH SIX SPEEDS


August/2015

Advisor: Armando Carlos de Pina Filho

Course: Mechanical Engineering

In many machines, the use of different spindle speeds is necessary to perform its

various operations. Aiming to apply on these machines, it was designed a variable speed

drive. This mechanism must be coupled to a motor, which will provide the power

required for its operation. It is therefore up to the speed drive to transmit this power

until the machine under different rotation speeds. For the design and selection of

mechanical elements that compose the variable speed drive, it was necessary to first

define the initial data based on requirements of commonly used machine tools in

industry. After the design calculations, technical drawings of all the parts that will be

manufactured and the specification of the items to be purchased were made. Finally, it

was prepared a manufacturing manual and assembly instructions for the mechanical

assembly.

Keywords: Transmission system, variable speed drive, machine tools, design

vii

Sumário

1. Introdução ............................................................................................................................ 1

1.1. Objetivo ......................................................................................................................... 1

1.2. Metodologia .................................................................................................................. 1

1.3. Máquinas operatrizes..................................................................................................... 2

1.4. Variador de velocidades ................................................................................................ 3

1.5. Tipos de variadores de velocidades ............................................................................... 3

1.5.1. Variadores escalonados ......................................................................................... 3

1.5.2. Variadores contínuos ............................................................................................. 4

2. Projeto Mecânico ................................................................................................................. 6

2.1. Seleção do motor ........................................................................................................... 6

2.2. Esquema cinemático do variador .................................................................................. 7

2.3. Relações de transmissão ................................................................................................ 8

2.4. Dimensionamento de polias e correias ........................................................................ 10

2.5. Dimensionamento das engrenagens ............................................................................ 11

2.5.1. Determinação do número de dentes .................................................................... 11

2.5.2. Cálculo da largura das engrenagens .................................................................... 13

2.6. Dimensionamento dos eixos ........................................................................................ 19

2.6.1. Determinação das cargas e torques atuantes nos eixos ....................................... 19

2.6.2. Cálculo das reações nos apoios e identificação da seção crítica ......................... 20

2.6.3. Especificação do material dos eixos .................................................................... 23

2.6.4. Critério de dimensionamento .............................................................................. 23

2.6.5. Seleção dos diâmetros ......................................................................................... 25

2.7. Dimensionamento de chavetas e estrias ...................................................................... 26

2.7.1. Chavetas .............................................................................................................. 26

2.7.2. Estrias .................................................................................................................. 29

2.8. Seleção dos rolamentos ............................................................................................... 31

2.9. Seleção das demais peças ............................................................................................ 32

2.9.1. Anéis de retenção ................................................................................................ 32

2.9.2. Espaçadores ......................................................................................................... 33

2.9.3. Retentores ............................................................................................................ 33

2.9.4. Carcaça e tampas ................................................................................................. 33

2.9.5. Parafusos, porcas e arruelas................................................................................. 34

2.9.6. Alavancas ............................................................................................................ 34

2.9.7. Outros elementos ................................................................................................. 35

viii

3. Características fundamentais do variador ...................................................................... 36

3.1. Lubrificação ................................................................................................................ 36

3.2. Fixação ........................................................................................................................ 37

3.3. Transporte ................................................................................................................... 37

4. Especificação de ajustes e tolerâncias e acabamento superficial .................................. 38

4.1. Ajustes e tolerâncias dimensionais .............................................................................. 38

4.1.1. Ajustes para os rasgos de chaveta ....................................................................... 39

4.1.2. Ajustes para eixos e rolamentos .......................................................................... 42

4.1.3. Ajustes para eixos estriados e blocos deslizantes ................................................ 45

4.1.4. Ajustes para polias e engrenagens fixas .............................................................. 48

4.1.5. Ajustes para os espaçadores ................................................................................ 50

4.2. Acabamento Superficial .............................................................................................. 50

5. Manual de montagem........................................................................................................ 52

6. Conclusão ........................................................................................................................... 55

7. Referências bibliográficas ................................................................................................. 57

7.1. Livros, apostilas, sites e notas de aula ......................................................................... 57

7.2. Normas Técnicas ......................................................................................................... 59

Apêndice A - Memória de Cálculo ........................................................................................... 60

Apêndice B – Especificação de peças a serem compradas e fabricadas ............................. 104

B1. Peças a serem adquiridas de fabricantes especializados ................................................. 104

B2. Peças a serem fabricadas ................................................................................................ 109

Anexo I – Desenhos Técnicos .................................................................................................. 128

ix

Lista de Figuras

Figura 1 – Torno mecânico de bancada profissional ........................................................................... 2

Figura 2 – Variador de velocidades de um torno universal ................................................................. 3

Figura 3 – Variador escalonado com polias ......................................................................................... 4

Figura 4 – Variador contínuo com polias ............................................................................................. 5

Figura 5 – CVT Toroidal ...................................................................................................................... 5

Figura 6 – Motor elétrico ..................................................................................................................... 7

Figura 7 – Esquema cinemático do variador ....................................................................................... 7

Figura 8 – Diagrama de Germar. ......................................................................................................... 9

Figura 9 – Dimensões básicas para polias em “V” ............................................................................. 10

Figura 10 – Dimensões básicas de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos. ............................... 15

Figura 11 – DCL e gráficos de força cortante e momento fletor para o eixo II, plano xz. ................ 21

Figura 12 – DCL e gráficos de força cortante e momento fletor para o eixo II, plano yz. ................ 22

Figura 13 – Diagrama de Fadiga que mostra vários critérios de falha. ............................................. 24

Figura 14 – Representação das dimensões das chavetas paralelas. ................................................... 27

Figura 15 – Rolamento rígido de esferas ............................................................................................ 31

Figura 16 – Anel elástico para eixos ................................................................................................... 32

Figura 17 – Retentor SKF HMS5 RG ................................................................................................ 33

Figura 18 – Funcionamento da alavanca. .......................................................................................... 35

Figura 19 – Lubrificação por salpico. ................................................................................................ 37

Figura 20 – Simulador online de tolerâncias e ajustes segundo a norma NBR 6158 ......................... 47

Figura 21 – Conjunto montado. ......................................................................................................... 52

x

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Velocidades nominais de rotação de saída.......................................................................... 8

Tabela 2 – Relações de transmissão ..................................................................................................... 9

Tabela 3 – Dimensões recomendadas para polias em “V” ................................................................. 11

Tabela 4 – Quantidade de dentes das engrenagens. ........................................................................... 12

Tabela 5 – Verificação das velocidades reais de rotação. ................................................................... 12

Tabela 6 – Quantidade final de dentes de cada engrenagem. ............................................................ 12

Tabela 7 – Seleção da largura e módulo dos dentes do par engrenado 7-8. ...................................... 14

Tabela 8 – Dados das engrenagens 7-8. .............................................................................................. 15

Tabela 9 – Resultados dos critérios de resistência das engrenagens. ................................................. 19

Tabela 10 – Torque máximo transmitido por cada eixo. ................................................................... 20

Tabela 11 – Forças atuantes em cada par engrenado. ....................................................................... 20

Tabela 12 – Forças atuantes na polia. ................................................................................................ 20

Tabela 13 – Forças de reação ............................................................................................................. 23

Tabela 14 – Critério de Soderberg (dmín) ........................................................................................... 25

Tabela 15 – Diâmetros padronizados para eixos. ............................................................................... 25

Tabela 16 – Diâmetros selecionados. .................................................................................................. 26

Tabela 17 – Dimensões de chavetas e rasgos de chavetas padronizados. ........................................... 27

Tabela 18 – Resultados do dimensionamento das chavetas. .............................................................. 29

Tabela 19 – Dimensões padronizadas para estrias. ............................................................................ 29

Tabela 20 – Dados do rolamento SKF 6203. ...................................................................................... 32

Tabela 21 – Ajustes para chavetas e rasgos. ...................................................................................... 39

Tabela 22 – Tolerâncias dimensionais para rolamentos SKF. ........................................................... 42

Tabela 23 – Condições de rotação e carga. ......................................................................................... 43

Tabela 24 – Ajustes recomendados para rolamentos nos eixos. ........................................................ 43

Tabela 25 – Ajustes recomendados para o alojamento do rolamento. .............................................. 44

Tabela 26 – Tolerância do anel externo de um rolamento SKF. ........................................................ 45

Tabela 27 – Ajustes para estrias (DIN 5465) ...................................................................................... 46

Tabela 28 – Descrição dos ajustes comumente utilizados. ................................................................. 48

Tabela 29 – Classes de rugosidades. ................................................................................................... 50

Tabela 30 – Rugosidades obtidas nos principais processos de fabricação e usinagem. ..................... 51

1

1. Introdução

1.1. Objetivo

O projeto consiste no desenvolvimento de um variador de velocidades escalonado

do tipo bloco deslizante com 6 rotações de saída para o uso em máquinas operatrizes.

Para tal, serão usados diversos conhecimentos adquiridos ao longo do curso, como os

critérios de dimensionamento de elementos de máquinas e processos de fabricação.

Os requisitos pré-estabelecidos para o variador são os seguintes:

Potência a ser transmitida: 1 kW

Velocidade de rotação de saída mínima: 110 RPM

Velocidade de rotação de saída máxima: 1150 RPM

Número de rotações: 6

Esses valores de rotações e potência são habitualmente encontrados em

máquinas operatrizes comerciais.

1.2. Metodologia

As etapas necessárias à conclusão do projeto foram as seguintes:

i. Pesquisa bibliográfica sobre variadores de velocidades;

ii. Definir a estrutura básica de um variador escalonado do tipo bloco deslizante

identificando seus principais elementos;

iii. Com auxílio de uma ferramenta desenvolvida no programa Excel 2013,

dimensionar os elementos mecânicos;

iv. Para as peças não dimensionadas: consultar catálogos, normas e tabelas;

v. Desenhar todas as peças do conjunto no programa SolidWorks 2015 e

posteriormente montar o conjunto mecânico;

vi. Representação técnica das peças a serem fabricadas e do conjunto;

vii. Preparação do manual de fabricação e do manual de montagem.

2

1.3. Máquinas operatrizes

Durante muito tempo, a fabricação de um objeto era resultado apenas de uma

produção artesanal. Esse tipo de produção exigia bastante tempo e energia por parte dos

artesãos, que deviam ser habilidosos e possuir grande conhecimento sobre os processos

usados até a obtenção do produto. Porém, com o passar dos anos, o aumento da

demanda por ferramentas e a necessidade por um nível de precisão maior levaram a

invenção das máquinas operatrizes.

Uma máquina operatriz é uma máquina usada para moldar ou usinar metais ou

outros materiais rígidos, geralmente por corte, perfuração, ou outras formas de

deformação. Ela realiza esses processos por meio da movimentação mecânica de um

conjunto de ferramentas, sendo assim também chamada de máquina ferramenta.

Fonte: <manrod.com.br>

Dentre as máquinas operatrizes, a mais conhecida é o torno mecânico, ilustrado na

figura 1, que é a máquina ferramenta mais antiga. Outras principais máquinas

ferramentas são as fresadoras, furadeiras, retificadoras e aplainadoras. Todas elas

permitiram uma linha de produção mais rápida, além da fabricação de peças

intercambiáveis e mais precisas.

Figura 1 – Torno mecânico de bancada profissional

3

1.4. Variador de velocidades

Uma máquina operatriz deve poder operar a velocidades e torques diferentes para

atender às diversas recomendações que existem num processo de fabricação. Vê-se,

portanto, que o uso de variadores é de grande importância.

Fonte: referência [10]

Um variador de velocidades, como o mostrado na figura 2, é um conjunto mecânico

constituído por diversos elementos de máquinas, tais como: engrenagens, mancais de

rolamento, árvores de potência, polias e correias. Ele é acoplado entre uma fonte de

potência, geralmente um motor elétrico, e uma máquina ferramenta. Sua função é

transmitir potência de forma constante. Logo, um variador deve contar com elementos

de transmissão tais como correias e engrenagens, que estabelecerão diferentes relações

de transmissão, e, consequentemente, produzirão várias rotações de saída.

1.5. Tipos de variadores de velocidades

1.5.1. Variadores escalonados

Os variadores escalonados podem ser compostos por polias ou por engrenagens. O

nome ‘escalonado’ vem do fato desses variadores possuírem seus elementos numa

disposição em forma de escada, fornecendo um número finito de velocidades de saída.

Figura 2 – Variador de velocidades de um torno universal

4

Fonte: <beaumontmetalworks.com>

O variador com polias, apresentado na figura 3, é utilizado para transmitir torques

não muito altos, pois sua transmissão se resume apenas ao fenômeno de atrito.

Geralmente, utilizam-se correias planas devido à maior facilidade na mudança de

velocidades, mas o uso de correias em “V” também é possível, caso o projeto exija. A

principal vantagem de um variador desse tipo decorre da funcionalidade de “fusível

mecânico” que as correias possuem. Se houver uma sobrecarga no sistema, as correias

se rompem ou apenas deslizam da polia protegendo assim os outros componentes.

Para torques mais altos, opta-se pelo uso de variadores por engrenagens. Esse tipo

de variador consegue garantir uma maior precisão nas rotações de saída, além de

permitir a transmissão de maiores potências. As engrenagens podem ser deslizantes,

“loucas”, de substituição ou fixas. As do tipo deslizante podem ser deslocadas ao longo

do eixo e são normalmente movimentadas por alavancas. As “loucas” conseguem girar

livremente em torno de um eixo e funcionam quando solicitadas por chavetas móveis.

Já as engrenagens de substituição são aquelas que podem ser facilmente desacopladas e

acopladas de forma a respeitar a relação de transmissão desejada, diferentemente das

fixas, que são mantidas sempre numa mesma posição.

1.5.2. Variadores contínuos

Nos variadores contínuos, a transmissão é feita por um sistema capaz de variar a

velocidade de forma infinita dentro de uma faixa. O sistema mais comum é o de polias

de diâmetro variável, que pode ser visto na figura 4. Esse sistema consiste em polias

Figura 3 – Variador escalonado com polias

5

formadas por discos cônicos que conseguem se deslocar axialmente, possibilitando a

obtenção de diferentes relações de transmissão.

Fonte: <carros.hsw.uol.com.br>

Outro tipo de variador contínuo é o de rodas de fricção, que pode ser no estilo disco-

roda, cone-roda, cone duplo com roda ou cone duplo com correia. Além desses, existe

também o que chamado CVT Toroidal, já utilizado em alguns carros comerciais. Ele é

composto por discos e roletes, e a relação de transmissão varia conforme a alteração do

ângulo entre o rolete e o disco toroidal. Seu funcionamento é exemplificado na figura 5.

Fonte: <auto.howstuffworks.com>

Figura 4 – Variador contínuo com polias

Figura 5 – CVT Toroidal

6

2. Projeto Mecânico

Será projetado um variador de velocidades escalonado do tipo bloco deslizante com

eixos múltiplos. Como já mostrado anteriormente, os requisitos para o projeto são:

Potência a ser transmitida: 1 kW;

Velocidade mínima de saída: 110 RPM;

Velocidade máxima de saída: 1150 RPM;

Número de rotações de saída: seis (6).

Com esses dados, foram possíveis o dimensionamento e a seleção de todos os

elementos de máquinas necessários ao projeto. Para facilitar e otimizar os cálculos, foi

estabelecido o seguinte organograma:

i. Seleção do motor;

ii. Dimensionamento de polias e correias;

iii. Determinação do esquema cinemático;

iv. Escolha das relações de transmissão;

v. Dimensionamento das engrenagens;

vi. Dimensionamento dos eixos;

vii. Dimensionamento de chavetas e estrias;

viii. Seleção dos rolamentos;

ix. Seleção das demais peças do variador.

2.1. Seleção do motor

O motor deve ser capaz de transmitir a potência desejada pela árvore levando em

conta as perdas nas correias e nas engrenagens. Para isso, foi selecionado um motor

elétrico da fabricante WEG. O motor escolhido foi o WEG QUATTRO W22 de 1,5 HP

de potência e rotação de 1800 RPM, representado na figura 6. Os cálculos realizados

para a escolha do motor encontram-se no apêndice A.

7

Fonte: <weg.net/br>

2.2. Esquema cinemático do variador

O esquema cinemático do variador é uma representação bidimensional de seu

funcionamento. Nele é definido quais elementos serão necessários ao funcionamento do

variador e qual a posição que eles deverão assumir. No caso, foi estabelecido a

quantidade de eixos e engrenagens, a localização dos mancais, o posicionamento do

motor e a representação das polias e correias. Seguindo recomendações, o menor

número possível de engrenagens foi utilizado no eixo de saída, no qual todas elas foram

fixadas [1]. O fato de não haver engrenagens soltas no eixo de saída, deixará o sistema

mais estável.

Fonte: elaborado pelo autor.

É possível observar na figura 7 que, para a obtenção das seis rotações de saída, serão

utilizados um bloco duplo e um bloco triplo de engrenagens. Eles irão deslizar num eixo

estriado de modo a estabelecer diferentes relações de transmissão com as engrenagens

fixas sobre os dois outros eixos. Para isso serão necessárias dez engrenagens.

Figura 6 – Motor elétrico

Figura 7 – Esquema cinemático do variador

8

2.3. Relações de transmissão

Tendo o esquema cinemático definido, as rotações máxima e mínima de saída do

variador e a quantidade de velocidades de saída, foi possível calcular as relações de

transmissão.

A partir das rotações mínima (n1) e máxima (n6), calcula-se primeiramente a razão

de série ‘φ’ pela seguinte equação:

𝑛6 = 𝑛1 𝑥 𝜑5 → 𝜑 = √𝑛6

𝑛1

5

= √1150

110

5

→ 𝜑 = 1,6 (Eq. 1)

Com essa razão calculada, foi possível determinar todas as rotações teóricas de

saídas, apresentadas na tabela 1.

Tabela 1 – Velocidades nominais de rotação de saída.

Rotação Equação Valor (RPM) log(n) na base φ:

n1 n 1 110 10,01

n 2 n 1 x φ1 176 11,01

n 3 n 1 x φ2 281 12,01

n 4 n 1 x φ3 450 13,01

n 5 n 1 x φ4 719 14,01

n 6 n 1 x φ5 1150 15,01


Tendo os valores das seis rotações, foi desenvolvido o Diagrama de Germar,

também denominado de rede de velocidades. A função desse diagrama é criar um

traçado que irá definir a relação de transmissão entre os pares engrenados. Ele pode,

portanto, apresentar diversas formas, cabe ao projetista decidir a solução mais

apropriada.

9


O traçado simétrico escolhido na figura 8 tem como vantagem o uso de pares de

engrenagens idênticos, o que facilita e diminui o custo de fabricação. No diagrama, as

linhas verticais representam os eixos e as horizontais, as rotações de saída. O

espaçamento entre linhas horizontais está em escala logarítmica na base ‘𝜑’. Os

cálculos das relações de transmissão podem ser encontrados no Apêndice A. O

resultado pode ser visto na tabela 2.

Tabela 2 – Relações de transmissão

Bloco

Triplo

𝑖1−2 1,599

𝑖3−4 0,625

𝑖5−6 1

Bloco

Duplo

𝑖7−8 0,391

𝑖9−10 1,599

Fonte: elaborado pelo autor

Além dessas relações, existe a redução entre o eixo do motor e o eixo de entrada do

variador. Essa redução será proporcionada por polias e correias, que serão

dimensionadas na Seção 2.4. Elas terão que transmitir o torque do motor e reduzir a

rotação de 1800 RPM até uma de 450 RPM, ou seja, estabelecer uma relação de

transmissão 1:4, que é menor que a máxima recomendada [2], de 1:6.

Figura 8 – Diagrama de Germar.

10

2.4. Dimensionamento de polias e correias

Um redutor por polias e correias apresenta diversas vantagens quando comparado ao

redutor por engrenagens. Além de apresentar um funcionamento silencioso e maior

facilidade de manutenção, ele não requer lubrificação, é mais barato, absorve choques e

vibrações, e funciona como uma espécie de “fusível mecânico”, como já citado

anteriormente.

Para a seleção da correia e dimensionamento das polias, foram consultados o

catálogo da Goodyear [3] e a Apostila de Desenho Técnico para Engenharia Mecânica

[4]. Os cálculos estão demonstrados no apêndice A.


Por meio dos cálculos e tabelas, foram obtidos os diâmetros das polias, a distância

entre os seus centros, o tipo de seção da correia, o comprimento da correia e sua

quantidade. Após essa etapa, foi selecionada a correia mais adequada por meio do

catálogo.

Foram obtidos os seguintes valores:

Diâmetro da polia motora: 75 mm;

Diâmetro da polia movida: 300 mm;

Correia selecionada: Multi-V - 3T A-46 Goodyear;

Quantidade de correias: três (3).

Figura 9 – Dimensões básicas para polias em “V”

11

Por fim, as polias foram dimensionadas com o auxílio da tabela 3, cujas dimensões

estão representadas na figura 9.


2.5. Dimensionamento das engrenagens

2.5.1. Determinação do número de dentes

Para determinar o número de dentes de cada engrenagem, será considerada como

base, a relação de transmissão de cada par engrenado. A seguir algumas recomendações

para uma escolha adequada do número de dentes:

i. Todas as engrenagens devem ter o mesmo módulo;

ii. A soma de dentes dos pares engrenados deve ser constante;

iii. A menor engrenagem deve ter, no mínimo, 18 dentes;

iv. A diferença entre as rotações ideais e as rotações reais deve ser inferior a 2%.

As regras ‘i’ e ‘ii’ permitem que a distância entre os eixos seja mantida constante, o

que facilita a fabricação do variador, pois os dois eixos com engrenagens fixas poderão

ser alinhados.

A tabela 4 mostra todas as tentativas realizadas até encontrar uma solução que

respeite as quatro regras citadas.

Tabela 3 – Dimensões recomendadas para polias em “V”

12

Tabela 4 – Quantidade de dentes das engrenagens.

i7-8 = 0,391 i9-10 = 1,6

Z7 Z8 Σ7-8 Z9 Z10 Σ9-10

18 46 64 40 24 64

19 49 68 42 26 68

20 51 71 44 27 71

21 54 75 46 29 75

22 56 78 48 30 78

i3-4 = 0,625 i5-6 = 1 i1-2 = 1,6

Z3 Z4 Σ3-4 Z5 Z6 Σ5-6 Z1 Z2 Σ1-2

24 40 64 32 32 64 40 24 64

26 42 68 34 34 68 42 26 68

27 44 71 35 36 71 44 27 71

29 46 75 38 37 75 46 29 75

30 48 78 39 39 78 48 30 78


Para todas as tentativas da tabela 4, foi elaborada outra tabela (5), na qual foi feita a

verificação do erro proporcional entre as rotações ideais e reais. Segundo a referência

[1], esse erro deve ser menor que 2% em módulo e é dado pela seguinte equação:

𝜀[%] = 100 𝑋 (𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙)

𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 (Eq. 2)

Tabela 5 – Verificação das velocidades reais de rotação.

n ideal

[RPM]

Relações

Intermediárias

i I-II

(polias)

Relações de Transmissão

(engrenagens) n real

[RPM] ε [%]

Verificação

(-2< ε[%]< 2) Duplo Triplo

110 i3-4 x i7-8

4

22/56 30/48 110,5 0,44 OK

176 i5-6 x i7-8 22/56 39/39 176,8 0,50 OK

281 i1-2 x i7-8 22/56 48/30 282,9 0,56 OK

450 i3-4 x i9-10 48/30 30/48 450,0 0,05 OK

719 i5-6 x i9-10 48/30 39/39 720,0 0,11 OK

1150 i1-2 x i9-10 48/30 48/30 1152,0 0,17 OK


Segue na tabela 6, a quantidade de dentes de cada engrenagem.

Tabela 6 – Quantidade final de dentes de cada engrenagem.

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10

48 30 30 48 39 39 22 56 48 30

Fonte: elaborada pelo autor.

13

2.5.2. Cálculo da largura das engrenagens

A seguir, serão listadas as considerações iniciais sobre as engrenagens:

i. Todas as engrenagens serão cilíndricas de dentes retos.

ii. O ângulo de pressão será de 20°.

iii. Os dentes serão fresados e retificados.

iv. A largura da engrenagem será a mesma para um mesmo par engrenado.

O material de uma engrenagem deve apresentar boas propriedades mecânicas, ou

seja, alta dureza e boa resistência ao escoamento e à tração. Essas características

permitem obter engrenagens mais compactas, o que é importante para um variador. Foi

escolhido, portanto, o aço AISI 1030 temperado e revenido a 205°C, que será utilizado

para todas as engrenagens de modo a facilitar a compra do material em atacado. As

propriedades principais do material são [5]:

Resistência ao escoamento (Sy): 648 Mpa;

Resistência à tração (Sut): 848 Mpa;

Dureza: 495 HB.

Com o material escolhido, agora é preciso calcular o módulo de engrenagem que

será mais adequado. Para tal, será utilizado o par engrenado 7-8, que, por apresentar a

maior relação de transmissão, será o par engrenado mais exigido.

A partir dos dados do par engrenado 7-8 e propriedades do material, será dado início

aos cálculos que levarão à escolha do módulo e da largura das engrenagens.

A tensão atuante na raiz do dente, 𝜎 [MPa], é obtida da seguinte equação:

𝜎 =𝐹𝑡

𝐾𝑣 𝑥 𝑏 𝑥 𝑚 𝑥 𝑌 (Eq. 3)

14

Onde:

𝑏 = largura do dente [mm];

𝐾𝑣 = fator dinâmico;

𝐹𝑡 = carga transmitida [N];

𝑚 = módulo [mm];

𝑌 = fator de Lewis;

Nesta equação têm-se como incógnitas a largura do dente “𝑏” e o módulo “𝑚”.

Como os módulos são padronizados, serão realizados testes com módulos diferentes até

encontrar-se uma largura que esteja no intervalo recomendado, 3𝑝 < 𝑏 < 5𝑝, onde “p”

é o passo da engrenagem. Esses testes serão realizados com o auxílio do programa Excel

2013, baseando-se em equações retiradas da referência [5], e serão registrados como na

tabela 7. Os cálculos podem ser encontrados no Apêndice A. O coeficiente de segurança

(CS) escolhido para o projeto foi igual a 4.

Tabela 7 – Seleção da largura e módulo dos dentes do par engrenado 7-8.

Equações: 𝒎 = 𝟏, 𝟐𝟓 𝒎 = 𝟏, 𝟓 𝒎 = 𝟐, 𝟎

Diâmetro primitivo, 𝑑𝑝 = 𝑚. 𝑧 [𝑚𝑚] 27,5 33,0 44,0

Velocidade escalar, 𝑣 = 𝜋. 𝑑𝑝. 𝑛/60 [𝑚/𝑠] 0,41 0,49 0,65

Efeito Dinâmico, 𝐾𝑣 = (3,56 + √𝑣) /3,56 1,18 1,20 1,23

Tensão Atuante, 𝜎 = 𝑆𝑦/𝐶𝑆 [𝑀𝑃𝑎] 162 162 162

Fator de Lewis, 𝑌 0,331 0,331 0,331

Carga Transmitida, 𝐹𝑡 = 𝑃𝑜𝑡/𝑣 [𝑁] 2455,3 2046,1 1534,6

Largura do dente, 𝑏 = 𝐹𝑡/𝐾𝑣. 𝑚. 𝑌. 𝜎 [𝑚𝑚] 31,1 21,3 11,7

𝑏 = 3𝑝 [𝑚𝑚] 11,8 14,1 18,8

𝑏 = 5𝑝 [𝑚𝑚] 19,6 23,6 31,4

Recomendação: 3𝑝 < 𝑏 < 5𝑝 NÃO OK NÃO


Analisando os dados da tabela 7, tem-se que o módulo que satisfaz a recomendação

é o de 1,5. Porém, a escolha desse módulo para a engrenagem 7 foi limitada pelo

coeficiente de segurança ao desgaste, calculado ainda nesta seção, pois o resultado seria

inferior à um. Com isso, foi estabelecido que o módulo utilizado será igual a 2 e que a

largura do dente deve ser, portanto, de 19 mm.

15

Com os resultados obtidos, foram desenvolvidas tabelas iguais à tabela 8. Elas

contêm as dimensões básicas de cada engrenagem, segundo equações da referência [4].

As dimensões principais de uma engrenagem são representadas na figura 10.

Fonte: referência [4].

Tabela 8 – Dados das engrenagens 7-8.

Engrenagem 7

Engrenagem 8

Dimensão Sigla Valor


Módulo 𝑴 2

Módulo M 2

Número de dentes 𝒁 22

Número de dentes Z 56

Ângulo de pressão [°] 𝜽 20

Ângulo de pressão [°] θ 20

Cabeça do dente ou adendo 𝑎 2

Cabeça do dente ou adendo a 2

Pé do dente ou dedendo 𝑑 2,5

Pé do dente ou dedendo d 2,5

Diâmetro Primitivo dp 44


Diâmetro Externo de 48


Diâmetro Interno di 39


Diâmetro de Base db 41,35


Passo de Engrenagem p 6,28


Espessura do dente 𝑒 3,14

Espessura do dente e 3,14

Altura do Dente h 4,5


Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33

Largura do Dente b 16



Figura 10 – Dimensões básicas de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos.

16

O mesmo teste foi realizado em todos os pares engrenados, porém a única incógnita

avaliada foi a largura da engrenagem visto que o módulo será o mesmo para todos. As

tabelas e os cálculos para esses outros pares engrenados podem ser encontrados no

Apêndice A.

Após a escolha do módulo e das larguras, foi realizada uma verificação para

comprovar se essas escolhas eram válidas. Foram utilizados os critérios de fadiga e de

desgaste superficial, que podem ser conferidos na referência [5]. Para a validação dos

pares engrenados, o valor do coeficiente de segurança de cada critério deve ser superior

a unidade.

a) Critério de fadiga por flexão:

𝜎 <𝜎𝑎𝑙𝑙

𝑆𝑓 (Eq. 4)

Onde:

𝜎 = 𝑊𝑇𝐾𝑜𝐾𝑣𝐾𝑆

1

𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 (Eq. 5)

Sendo:

𝜎 – Tensão de flexão [MPa];

𝑊𝑇 – Força tangencial transmitida [MPa];

𝐾𝑜 – Fator de sobrecarga;

𝐾𝑣 – Fator dinâmico;

𝐾𝑆 – Fator de tamanho;

𝑏 – Largura da face do elemento mais estreito [mm];

𝑚𝑡 – Módulo métrico transversal;

𝐾𝐻 – Fator de distribuição de carga;

𝐾𝐵 – Fator de espessura de aro (de borda);

𝑌𝑗 – Fator geométrico para a resistência flexional.

𝜎𝑎𝑙𝑙 = 𝜎𝑓𝑝

𝑌𝑁

𝑌𝜃𝑌𝑍 (Eq. 6)

17

Sendo:

𝜎𝑎𝑙𝑙 – Tensão de flexão admissível [MPa];

𝜎𝑓𝑝 – Resistência a flexão [MPa];

𝑌𝑁 – Fator de ciclagem;

𝑌𝜃 – Fator de temperatura;

𝑌𝑍 – Fator de confiabilidade.

Para o cálculo desses fatores serão utilizadas, para todas as engrenagens, as

seguintes considerações: fonte de potência e equipamento movido uniformes, dentes

com coroamento, engrenamento aberto, engrenagens não centrais e sem lapidação, uso

de aço endurecido por completo de grau 2, confiabilidade de 90%, temperatura abaixo

de 120°C e 107 ciclos de carga.

Logo, o fator de segurança à fadiga “ 𝑆𝐹 ” pode ser obtido da seguinte forma:

𝑆𝐹 =𝜎𝑎𝑙𝑙

𝜎 (Eq. 7)

Os cálculos referentes a esse critério encontram-se no apêndice A e foram baseados

na referência [5].

b) Critério de desgaste superficial:

Esse critério é regido pela seguinte equação:

𝜎𝑐 <𝜎𝑐,𝑎𝑙𝑙

𝑆𝐻 (Eq. 8)

Onde:

𝜎𝑐 = 𝑍𝑒√𝑊𝑇𝐾𝑜𝐾𝑣𝐾𝑆

𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙 (Eq. 9)

Sendo:

𝜎𝑐 – Tensão de contato [MPa];

𝑍𝑒 – coeficiente elástico [√MPa];

18

𝑊𝑇 – Força tangencial transmitida [MPa];

𝐾𝑜 – Fator de sobrecarga;

𝐾𝑣 – Fator dinâmico;

𝐾𝑆 – Fator de tamanho;

𝑏 – Largura da face do elemento mais estreito [mm];

𝑑𝑝 – diâmetro primitivo [mm];

𝐾𝐻 – Fator de distribuição de carga;

𝑍𝑅 – Fator de condição superficial;

𝑍𝑙 – Fator geométrico para a resistência à formação de cavidade.

𝜎𝑐,𝑎𝑙𝑙 = 𝜎𝐻𝑃

𝑍𝑁𝑍𝑊

𝑌𝜃𝑌𝑍 (Eq. 10)

Sendo:

𝜎𝑐,𝑎𝑙𝑙 – Tensão de contato admissível [MPa];

𝜎𝐻𝑃 – Resistência a fadiga de contato [MPa];

𝑍𝑁 – Fator de ciclagem;

𝑍𝑊 – Fator de dureza;

𝑌𝜃 – Fator de temperatura;

𝑌𝑍 – Fator de confiabilidade.

Para o cálculo dos fatores apresentados nas equações 9 e 10, seguiu-se as seguintes

considerações: pinhão e coroa com dentes retos de mesmo material (aço), carregamento

uniforme, uso de engrenagens novas de aço grau 2 endurecido por completo, quantidade

de ciclos de carga inferior a 107, confiabilidade de 90% e temperatura inferior a 120°C.

Logo, o fator de segurança ao desgaste “ 𝑆𝐻 ” é dado por:

𝑆𝐻 =𝜎𝑐,𝑎𝑙𝑙

𝜎𝑐 (Eq. 11)

Os cálculos desse critério aplicado a todos os pares engrenados podem ser vistos no

Apêndice A. As tabelas e equações utilizadas foram retiradas da referência [5].

Os critérios foram aplicados cinco vezes, uma vez para cada par engrenado. Os

cálculos eram realizados a partir da maior engrenagem do par visto que, apesar de

19

apresentar o mesmo coeficiente de segurança a fadiga que a engrenagem menor, a

engrenagem maior terá um menor coeficiente de segurança ao desgaste.

Na tabela 9 são listados os valores dos coeficientes de segurança de cada par

engrenado. É possível observar que o par engrenado mais exigido, o par 7-8, apresentou

os menores coeficientes.

Tabela 9 – Resultados dos critérios de resistência das engrenagens.

Par

engrenado

Largura do

dente (mm) SF SH

1-2 13 8,10 2,90

3-4 13 4,88 1,85

5-6 14 7,00 2,80

7-8 19 3,07 1,13

9-10 13 5,26 2,33


2.6. Dimensionamento dos eixos

Para iniciar o dimensionamento dos eixos, foi necessário estimar o comprimento de

cada eixo. A fim de se obter uma boa estimativa, foi levado em conta os valores das

larguras das engrenagens e os espaços necessários entre as engrenagens fixas para o

deslocamento dos blocos deslizantes. Além disso, tomou-se a largura da polia já

dimensionada e um valor aproximado para a largura dos rolamentos.

Após estimar o comprimento dos eixos, foi cumprido a seguinte procedimento:

i. Determinar as cargas e os torques atuantes em cada eixo;

ii. Calcular a reação nos apoios e identificar a seção crítica;

iii. Escolher o material mais adequado para os eixos;

iv. Aplicar o critério de dimensionamento apropriado;

v. Selecionar o diâmetro do eixo conforme as padronizações.

2.6.1. Determinação das cargas e torques atuantes nos eixos

Nessa etapa será calculada todas as cargas que atuam sobre cada eixo e também o

torque máximo transmitido por cada um. Cada eixo apresenta seus engrenamentos

críticos. Eles são aqueles que apresentam a maior relação de transmissão,

correspondendo, portanto, aos pares engrenados 7-8 e 3-4, com relação de transmissão

0,625 e 0,393, respectivamente. Com os engrenamentos críticos definidos, pôde-se

20

calcular o torque máximo transmitido por cada eixo. Esses valores são apresentados na

tabela 10.

Tabela 10 – Torque máximo transmitido por cada eixo.

Eixo Tmáx [N.m] = Pot/ω Rotação [RPM]

I 6,37 1800,00

II 25,46 450,00

III 40,51 282,86

IV 103,71 110,49


As forças atuantes nas engrenagens podem ser decompostas na direção tangencial e

na direção radial. Na tabela 11 serão apresentadas essas cargas, que são diferentes para

cada par engrenado. O cálculo dessas forças pode ser visto no Apêndice A.

Tabela 11 – Forças atuantes em cada par engrenado.

Forças atuantes nas engrenagens

Par W [N] Wt [N] Wr [N]

1-2 564,56 530,52 193,09

3-4 903,30 848,83 308,95

5-6 694,85 652,94 237,65

7-8 1970,94 1851,98 674,07

9-10 898,17 844,00 307,19


Também se pode conferir no Apêndice A, os cálculos executados para a obtenção

das cargas que atuam na polia. A carga F corresponde a carga imposta por cada correia

sobre o eixo II. As cargas F1, F2, Fi são as trações no lado esticado, no lado frouxo e a

tração inicial na correia, respectivamente. Todas essas forças são apresentadas na tabela

12.

Tabela 12 – Forças atuantes na polia.

Forças atuantes na polia

F[N] F1 [N] F2 [N] Fi [N]

106,69 84,68 28,09 51,52


2.6.2. Cálculo das reações nos apoios e identificação da seção crítica

Após o cálculo das cargas e tensões atuantes nos eixos, foi montado o diagrama de

corpo livre (DCL) de cada eixo, onde foi definido o local onde as cargas eram aplicadas

e a posição dos apoios. Como as cargas foram decompostas em duas direções

ortogonais, foi preciso fazer dois diagramas para cada eixo, um no plano xz e outro no

plano yz. Para o cálculo das forças de reação nos apoios e construção dos gráficos de

21

força cortante e de momento fletor foi utilizado o software online “Beam Calculator by

SkyCiv” [6]. Será apresentado nas figuras 11 e 12, o resultado obtido para o eixo II, os

demais resultados podem ser vistos no apêndice A.


Figura 11 – DCL e gráficos de força cortante e momento fletor para o eixo II, plano xz.

22


Inicialmente, será considerada a seção crítica como sendo o rasgo de chaveta da

engrenagem atuante nos eixos II e III, e como sendo a posição da engrenagem com

maior carga atuante no caso de engrenamento crítico no eixo III. Ou seja, as seções

críticas corresponderão às posições com maior momento fletor.

Figura 12 – DCL e gráficos de força cortante e momento fletor para o eixo II, plano yz.

23

Na tabela 13 estão representados os valores das forças de reação em cada apoio, que

serão utilizadas na Seção 2.8, na seleção dos rolamentos.

Tabela 13 – Forças de reação

Eixo RA [N] RB [N]

II 701,28 432,68

III 1542,30 480,90

IV 1516,88 453,96


2.6.3. Especificação do material dos eixos

Os eixos devem ser fabricados com material que apresenta boas características

mecânicas, ou seja, alta resistência ao escoamento e à tração, o que possibilitará o uso

de eixos com menores diâmetros e a obtenção de um variador mais compacto. Para

facilitar a compra em atacado será utilizado o mesmo material em todos os eixos.

O material escolhido foi o aço SAE 1050 repuxado a frio, que apresenta as seguintes

propriedades [5]:



Dureza: 197 HB.

2.6.4. Critério de dimensionamento

Existem vários critérios de falhas que podem ser usados no dimensionamento de

eixos. Para esse projeto, optou-se pelo o uso do critério mais rigoroso e, portanto, o

mais conservador, que é o critério de Soderberg. Esse critério é bastante adequado, pois

protege a peça tanto contra a falha estática quanto contra a falha dinâmica. No diagrama

da figura 13 é possível observar como o critério de Soderberg se resguarda contra

qualquer escoamento, apesar de apresentar uma tendência para baixo [5].

24


A equação do critério de Soderberg simplificada para o cálculo do diâmetro mínimo

recomendado para eixos é a seguinte:

𝑑𝑚𝑖𝑛 = ((32 ×𝑛

𝜋 ) × ((

𝑀𝑎

𝑆𝑒)

2

+ (𝑇𝑚

𝑆𝑦)

2

) 12 )

13 (Eq. 12)

Onde:

𝑛 – Coeficiente de segurança (recomenda-se um coeficiente de 1,5) [5];

𝑀𝑎 – Momento Fletor no ponto crítico [N.m];

𝑇𝑚 – Torque transmitido pelo eixo [N.m];

𝑆𝑒 - Tensão limite de resistência à fadiga [MPa];

𝑆𝑦 – Tensão limite de escoamento [MPa].

Sendo que:

𝑆𝑒 = 𝑘𝑎. 𝑘𝑏 . 𝑘𝑐. 𝑘𝑑 . 𝑘𝑒 . 𝑘𝑓 . 𝑆𝑒′ (Eq. 13)

Onde:

𝑆𝑒’ – Limite de resistência do material (𝑆𝑒’ = 0,5 𝑥 𝑆𝑢𝑡) [MPa];

𝑘𝑎 – Fator de Superfície;

𝑘𝑏 – Fator de Tamanho e Dimensão;

𝑘𝑐 – Fator de Confiabilidade;

𝑘𝑑 – Fator de Temperatura;

Figura 13 – Diagrama de Fadiga que mostra vários critérios de falha.

25

𝑘𝑒 – Fator de concentração de Tensões;

𝑘𝑓 – Fator de Efeitos diversos.

Para as equações 12 e 13, as seguintes considerações foram feitas: eixo usinado a

frio, confiabilidade de 95% e temperatura de trabalho ambiente. Os valores de cada

fator foram obtidos na referência [2]. Os cálculos detalhados, feitos para cada eixo,

encontram-se no Apêndice A. A tabela 14 mostra os resultados obtidos para os

diâmetros mínimos.

Tabela 14 – Critério de Soderberg (dmín)

Eixo dmín [mm]

II 15,51

III 16,68

IV 16,41


2.6.5. Seleção dos diâmetros

Com os diâmetros mínimos calculados, foi possível realizar a escolha dos diâmetros

de cada eixo. Para tal, foi consultada a tabela 15 com diâmetros padronizados para eixos

[7].

Tabela 15 – Diâmetros padronizados para eixos.


26

A partir dessa tabela, foi escolhido o diâmetro de 18 mm para todos os eixos. Apesar

dessa escolha, será visto na Seção de seleção dos rolamentos que o diâmetro interno do

rolamento selecionado será de 17 mm, que ainda é um diâmetro válido pelo critério de

Soderberg. Ou seja, nas regiões do eixo onde terá um rolamento, o diâmetro deve ser

reduzido. É importante ressaltar que o uso de eixos com mesmos diâmetros torna a

usinagem da carcaça mais simples, visto que o alinhamento entre os eixos II e IV estará

garantido, pois será realizado apenas um furo pela mandriladora.

A tabela 16 apresenta os valores dos diâmetros selecionados para os eixos.

Tabela 16 – Diâmetros selecionados.

Eixo dmín [mm] dpadrão [mm]

I Dimensão de fábrica

II 15,51 18

III 16,68 18

IV 16,41 18


2.7. Dimensionamento de chavetas e estrias

2.7.1. Chavetas

A chaveta é um elemento fabricado em aço que normalmente possui a forma

retangular ou semicircular. Ela é responsável pelo acoplamento entre eixos e cubos.

Nesse projeto foram utilizadas as chavetas paralelas, que transmitirão o movimento

entre o eixo e o cubo através do ajuste de suas faces laterais com as faces dos rasgos de

chaveta. No caso, os elementos que farão o papel de cubo serão as engrenagens e as

polias.

O dimensionamento das chavetas se baseia principalmente no torque máximo que

cada eixo irá transmitir. A partir desse dado e do diâmetro de cada eixo, consultou-se a

tabela 17 com dimensões padronizadas de chavetas e foram feitos cálculos para garantir

o funcionamento adequado das mesmas.

27


As dimensões informadas nessa tabela são apresentadas na figura 14 a seguir.


O material escolhido para o dimensionamento das chavetas foi o mesmo que o dos

eixos, o aço SAE 1050 repuxado a frio. Suas propriedades podem ser vistas na Seção

2.6.3.

O comprimento de cada chaveta se relaciona com a largura do cubo e deve estar

numa faixa recomendada, que varia conforme a seção. Logo, para possibilitar o início

dos cálculos, que são mostrados no Apêndice A, foi preciso estimar esses

comprimentos. Feito isso, foi possível calcular as tensões de cisalhamento, de

compressão e as tensões máximas para cada chaveta [7]. As equações utilizadas foram:

Figura 14 – Representação das dimensões das chavetas paralelas.

Tabela 17 – Dimensões de chavetas e rasgos de chavetas padronizados.

28

𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 =4 × 𝑇

𝑑 × ℎ × 𝐿 (Eq. 14)

𝜏𝑐𝑖𝑠 =2 × 𝑇

𝑑 × 𝑏 × 𝐿 (Eq. 15)

𝜎𝑚á𝑥 = (𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝2 + 3 × 𝜏𝑐𝑖𝑠

3 )12 (Eq. 16)

Onde:

𝜎𝑚á𝑥 – Tensão máxima [MPa];

𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 – Tensão de compressão [MPa];

𝜏𝑐𝑖𝑠 – Tensão de cisalhamento [MPa];

𝑇 – Torque máximo no eixo [N.m];

𝐿 – Comprimento da chaveta [mm];

𝑑 – Diâmetro do eixo [mm];

ℎ – Altura da chaveta [mm];

𝑏 – Espessura da chaveta [mm];

Em seguida, calcularam-se os coeficientes de segurança, que são:

𝐶𝑆𝑐𝑜𝑚𝑝 =𝑆𝑦

𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 (Eq. 17)

𝐶𝑆𝑐𝑖𝑠 =𝑆𝑠𝑦

𝜏𝑐𝑖𝑠 (Eq. 18)

𝐶𝑆𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 =𝑆𝑦

𝜎𝑚á𝑥 (Eq. 19)

Sendo que 𝑆𝑠𝑦 é a Tensão admissível, calculada da seguinte forma:

𝑆𝑠𝑦 = 0,577 × 𝑆𝑦 (Eq. 20)

Os resultados de todas essas equações podem ser vistos na tabela 18.

29

Tabela 18 – Resultados do dimensionamento das chavetas.

Chavetas b x h x L

[mm]

𝝈𝒄𝒐𝒎𝒑

[MPa]

𝝉𝒄𝒊𝒔

[MPa]

𝝈𝒎á𝒙

[MPa] 𝑪𝑺𝒄𝒐𝒎𝒑 𝑪𝑺𝒄𝒊𝒔 𝑪𝑺𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍

Polia Maior 5 x 5 x 21 60,6 30,3 80,2 9,6 11,0 7,2

Engrenagens do eixo II 6 x 6 x 14 67,4 33,7 89,1 8,6 9,9 6,5

Bloco Triplo 12 x 8 x 28 17,9 6,0 20,6 32,1 55,5 27,8

Bloco Duplo 8 x 7 x 20 38,1 16,7 47,8 15,0 19,8 12,0

Engrenagens do eixo IV 6 x 6 x 14 274,1 137,1 362,6 2,1 2,4 1,6


2.7.2. Estrias

O eixo III será aquele no qual os blocos deslizantes de engrenagens se deslocarão,

portanto, ele será estriado. Um eixo estriado apresenta diversas vantagens quando

comparado ao uso de chavetas. Além de permitir a translação de elementos e ser mais

estável, ele consegue transmitir torques bem maiores por possuir maior resistência à

fadiga devido a menor concentração de tensões.

O dimensionamento das estrias seguiu o critério que será apresentado adiante,

retirado da referência [7]. O diâmetro mínimo utilizado foi aquele calculado na Seção

2.6.5, igual a 18 mm. Com esse valor, foi consultada a tabela 19, que apresenta as

dimensões para eixos estriados segundo a norma DIN 5471. Nela, usou-se o diâmetro

nominal (d) igual ao diâmetro mínimo já citado e selecionou-se a estria com diâmetro

maior (D) de 22 mm, que possui quatro ranhuras com largura (b) igual a 6 mm.


Tabela 19 – Dimensões padronizadas para estrias.

30

Primeiramente, foi preciso calcular o coeficiente de segurança mínimo, CS.

𝐶𝑆 = 𝑛1 × 𝑛2 × 𝑛3 × 𝑛4 (Eq. 21)

Onde:

𝑛1 - Fator para incerteza do material (1,5 < n1 < 2,5);

𝑛2 - Fator de distribuição de carga ao longo da estria e por estria (1,33 para

estrias planas);

𝑛3 - Fator de choque (1,4 para transmissão com choque);

𝑛4 - Fator para o material do cubo (1,0 para cubo de aço).

Após calcular o coeficiente de segurança, igual a 2,66, é preciso calcular os

coeficientes de segurança de compressão e de cisalhamento. Se ambos forem maiores

que o coeficiente mínimo, a estria estará validada. As equações para encontrar os

coeficientes citados são:

𝐶𝑆𝐶𝐼𝑆 =0,577 × 𝑆𝑦 × 𝑑1 × 𝑏 × 𝐿 × 𝑍

2 × 𝑇 (Eq. 22)

𝐶𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃 =𝑆𝑦 × 𝑑1 × ℎ × 𝐿 × 𝑍

2 × 𝑇 (Eq. 23)

Onde:

𝐶𝑆𝐶𝐼𝑆 – Coeficiente de segurança para cisalhamento;

𝐶𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃 – Coeficiente de segurança para compressão;

𝑑1 – Diâmetro menor [mm];

𝑏 – Espessura da estria [mm];

𝐿 – Comprimento estriado [mm];

𝑍 – Quantidade de estrias;

𝑇 – Torque no eixo [N.m];

ℎ – Altura das estrias [mm].

Com isso, foram obtidos os seguintes valores de coeficientes:

𝐶𝑆𝐶𝐼𝑆 = 21,4 𝐶𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃 = 12,4

31

Como os dois coeficientes são maiores que o coeficiente de segurança mínimo (CS

= 2,66), a escolha dessa estria é adequada ao projeto.

2.8. Seleção dos rolamentos

Os rolamentos serão selecionados segundo o catálogo da empresa SKF, disponível

online [8]. Devido às cargas não serem muito elevadas e não haver esforços axiais

significantes, serão selecionados rolamentos rígidos de esferas, como aquele ilustrado

na figura 15. Como a SKF não produz rolamentos de esferas para eixos com 18 mm de

diâmetro, serão usados os rolamentos de 17 mm. Para os cálculos serão utilizadas as

maiores forças de reação nos apoios, que foram calculadas na Seção 2.6.2. Como as

forças são similares, serão comprados os mesmos rolamentos para todos os eixos. Isso

facilitará a compra e pode até baratear os custos. Os cálculos feitos para a seleção do

rolamento encontram-se no Apêndice A.

Fonte: <skf.com.br>

Para os cálculos foram feitas as seguintes considerações: não há cargas axiais

atuando nos eixos, e o rolamento terá uma vida útil de aproximadamente 10.000 horas,

considerando que ele será aplicado numa máquina que vai operar 8 horas/dia, com

transmissões de engrenagens que serão acopladas a motores elétricos.

O rolamento selecionado foi o rolamento rígido de esferas SKF 6203, representado

na tabela 20.

Figura 15 – Rolamento rígido de esferas

32

Fonte: <skf.com.br >

2.9. Seleção das demais peças

Nesse projeto, haverá peças que não requerem cálculos para o seu

dimensionamento. Essas peças podem ser facilmente compradas ou serem fabricadas

seguindo simples recomendações e tabelas.

2.9.1. Anéis de retenção

Para fixar o posicionamento das engrenagens e dos rolamentos, serão utilizados

anéis de retenção como os apresentados na figura 16. Será necessária a compra de onze

unidades. Todos eles foram selecionados através de catálogos de fabricantes, conforme

o diâmetro do local onde serão posicionados.

Fonte: <acoforma.com.br>

Figura 16 – Anel elástico para eixos

Tabela 20 – Dados do rolamento SKF 6203.

33

2.9.2. Espaçadores

Para garantir a distância entre as engrenagens fixas dos eixos II e IV serão

fabricados espaçadores, que se posicionarão ao redor dos eixos.

2.9.3. Retentores

Em cada uma das tampas que terão um eixo atravessado, será colocado um retentor

para vedação como aquele mostrado na figura 17. Esse retentor impedirá o vazamento

de óleo e deve ser selecionado no catálogo do fabricante conforme o diâmetro do eixo

em que será instalado.

Fonte: <skf.com.br>

2.9.4. Carcaça e tampas

A carcaça a ser fabricada deve ser a mais compacta possível e estar devidamente

vedada para evitar o vazamento de óleo. Para o seu dimensionamento foram utilizadas

tabelas da referência [10], que informam as espessuras recomendadas para a carcaça de

um variador. A carcaça terá três partições que serão unidas por parafusos. Na carcaça

inferior, o fundo deverá ser nivelado de forma que direcione o óleo para a saída,

facilitando o esvaziamento.

Para fechar as regiões abertas da carcaça deverão ser fabricadas cinco tampas.

Dentre as quatro tampas laterais, duas serão atravessadas por um eixo, uma pelo eixo de

entrada do variador (eixo II) e outra pelo eixo de saída (eixo IV). Essas tampas laterais

serão fixadas na carcaça por meio de parafusos e deveram fazer contato com os

rolamentos. Na região superior da carcaça haverá uma tampa no local onde será

introduzido o óleo lubrificante. Suas dimensões também foram obtidas em tabelas da

referência [10].

Figura 17 – Retentor SKF HMS5 RG

34

2.9.5. Parafusos, porcas e arruelas

Pode-se dividir os parafusos em quatro grupos. Todos eles serão da classe M6,

porém, os comprimentos serão diferentes:

A. Parafuso de cabeça sextavada M6 x 1,0 com 25 mm de comprimento de rosca:

responsáveis por unir as seções da carcaça.

B. Parafuso de cabeça sextavada M6 x 1,0 com 60 mm de comprimento com rosca

parcial: responsáveis também por unir as seções da carcaça, proporcionando um

maior aperto nas regiões onde haverá rolamentos.

C. Parafuso de cabeça sextavada M6 x 1,0 com 20 mm de comprimento de rosca:

responsáveis por fixar as tampas laterais.

D. Parafuso de cabeça sextavada M6 x 1,0 com 30 mm de comprimento de rosca:

responsáveis por fixar a tampa dos rolamentos.

Para os parafusos do grupo A e B deverão ser adquiridas porcas sextavadas M6 x

1,0, que auxiliarão no aperto. O que garantirá a fixação dos parafusos do grupo C e D

será a abertura de roscas na carcaça nos locais onde serão fixadas as tampas. Todos os

parafusos e porcas serão precedidos por arruelas planas, de forma a aumentar a área da

região de aperto.

Todos esses elementos foram selecionados em catálogos fornecidos por fabricantes.

2.9.6. Alavancas

As alavancas conseguem transformar movimento angular em movimento retilíneo.

Elas serão utilizadas para o deslocamento dos blocos deslizantes de engrenagens. Elas

têm um sistema de mola que pressiona uma esfera contra a superfície do prato e, quando

a esfera encontra um rebaixo, ela trava nesta posição. A figura 18 a seguir exemplifica o

funcionamento desse sistema.

35


Para o bloco duplo de engrenagens, a alavanca deve permitir um curso de 32,3 mm

para que ocorra o engrenamento adequado. O braço da alavanca, R, medirá 50 mm,

portanto o ângulo entre as posições dos rebaixos é dado pela seguinte equação:

𝛼1 = sin−1 (𝐶𝑢𝑟𝑠𝑜

𝑅) = sin−1 (

32,3

50) → 𝛼1 = 40,2° (Eq. 24)

O funcionamento do bloco triplo será similar. O braço da alavanca terá o mesmo

comprimento, porém, ele terá que realizar dois cursos diferentes e, portanto, o copo da

alavanca contará com três rebaixos e dois ângulos de posição. Os cursos serão de 27,75

mm e 26,75 mm.

𝛼2 = sin−1 (27,75

50) → 𝛼2 = 33,7° (Eq. 25)

𝛼3 = sin−1 (26,75

50) → 𝛼3 = 32,3° (Eq. 26)

As alavancas foram projetadas de acordo com dados presentes na referência [10].

2.9.7. Outros elementos

Além de todos esses elementos citados, será necessário também:

Fabricar uma vareta de óleo para conferir o nível de óleo lubrificante no interior

da carcaça.

Adquirir um bujão de esvaziamento de óleo.

Fabricar um anel pescador, que será um dos responsáveis por espalhar o óleo

lubrificante pelos elementos do variador.

Figura 18 – Funcionamento da alavanca.

36

3. Características fundamentais do variador

3.1. Lubrificação

Para um bom funcionamento e aumento da vida útil das máquinas, torna-se

necessário introduzir algum tipo de lubrificação nos elementos do dispositivo. O

lubrificante forma uma fina camada entre as superfícies, que as separa total ou

parcialmente, com os seguintes objetivos principais:

Redução do atrito e do desgaste;

Remoção de calor;

Remoção de detritos.

Para a determinação do tipo de lubrificação será determinada a maior velocidade

periférica. A maior rotação será de 1152 RPM e ocorrerá na engrenagem 9, que possui

diâmetro primitivo = 96 mm. Tem-se, portanto:

𝑣 = 𝜋. 𝑑. 𝑛

60.1000=

𝜋. 96.1152

60.1000→ 𝑣 = 5,79 𝑚/𝑠 (Eq. 27)

Como a velocidade periférica é inferior a 15 m/s, será utilizada a lubrificação por

salpico, muito aplicada em transmissões e diferenciais de automóveis e que é

representada na figura 19. Nela, os componentes serão lubrificados por um elemento

móvel que estará imerso no óleo que, ao girar, irá respingar lubrificante pelo sistema.

No projeto, esses elementos serão algumas engrenagens e um anel pescador.

O nível máximo de óleo dentro da carcaça será definido como sendo aquele que

tangencia inferiormente o diâmetro externo dos rolamentos dos eixos II e IV. Já o nível

mínimo será definido pela tangente do diâmetro primitivo da maior engrenagem do eixo

IV. O nível de óleo deve ser cuidadosamente observado a cada 8 horas e completado se

necessário.

Os rolamentos terão uma lubrificação diferenciada, sendo lubrificados manualmente

por graxa.

37


3.2. Fixação

Apesar do variador trabalhar em velocidades altas com torques não muito elevados,

será preciso que sua fixação seja feita de forma cuidadosa e precisa. O variador será

fixado com seis parafusos sextavados M10 x 1,25.

3.3. Transporte

Serão rosqueados no topo do variador dois olhais de suspensão do tipo parafuso para

possibilitar seu transporte.

Figura 19 – Lubrificação por salpico.

38

4. Especificação de ajustes e tolerâncias e acabamento superficial

Para as peças que serão fabricadas, foi elaborado um delineamento de fabricação.

Muitos elementos, porém, não necessitam passar por esse processo e podem ser

comprados diretamente dos fabricantes, pois são peças padronizadas e oferecidas em

larga escala no mercado. Tanto os planos de fabricação quanto a lista de peças a serem

adquiridas podem ser encontrados no apêndice B.

Ao se fabricar uma peça, além de ser necessário pensar no mais adequado processo

de fabricação, deve-se levar em consideração outros dois aspectos importantes: o

acabamento superficial e os ajustes e tolerâncias dimensionais. Todas essas informações

serão relatadas nas seções que se seguem.

4.1. Ajustes e tolerâncias dimensionais

Pode-se definir tolerância dimensional como sendo a variação entre a dimensão

máxima e a mínima permitida para uma peça [4]. Quando se fabrica alguma peça, é

muito difícil garantir que as medidas fiquem exatamente iguais às nominais, devido às

imprecisões que existem em todos os processos. É por isso que para essas dimensões é

preciso definir as tolerâncias dimensionais.

O ajuste está diretamente relacionado com a tolerância dimensional da peça. Se essa

peça contém um furo por onde passará um eixo, é possível imaginar três ajustes. O

ajuste dependerá da tolerância de cada peça e poderá ser, portanto, com interferência,

com folga ou incerto. Vale ressaltar que o eixo apresentará o mesmo diâmetro nominal

do furo. A escolha desse ajuste irá depender da funcionalidade do sistema.

Segundo a referência [4], o sistema furo-base é o ajuste mais recomendado para

fabricação mecânica. Ele consiste em tomar a dimensão nominal como sendo igual a

dimensão mínima do furo. Ele é o mais utilizado, pois, fixando-se a dimensão mínima

do furo, executa-se apenas usinagem externa no eixo, tarefa mais simples de ser

executada.

Os cálculos das tolerâncias e ajustes se baseiam em três equações:

39

𝐹 = 𝐴𝑠 − 𝑎𝑖 (Eq. 28)

𝑓 = 𝐴𝑖 − 𝑎𝑠 (Eq. 29)

𝑇 = 𝐹 − 𝑓 (Eq. 30)

Onde:

𝐹 – folga máxima

𝑓 – folga mínima

𝐴𝑠 – afastamento superior do furo

𝐴𝑖 – afastamento inferior do furo

𝑎𝑠 – afastamento superior do eixo

𝑎𝑖 – afastamento inferior do eixo

Quando os valores de folgas forem negativos, isso indica que o ajuste é de

interferência. Ou seja, deve-se considerar 𝐼𝑀 = −𝑓 e 𝐼𝑚 = −𝐹, onde 𝐼𝑀 é a

interferência máxima e 𝐼𝑚 é a interferência mínima.

4.1.1. Ajustes para os rasgos de chaveta

Os ajustes recomendados para os rasgos de chaveta foram obtidos na tabela 21.

Fonte: Norma NBR 6375

Tabela 21 – Ajustes para chavetas e rasgos.

40

Após a consulta da tabela 21, foram definidos os seguintes ajustes:

I. Rasgo para chaveta da polia maior feito no eixo II:

Dimensões:

Diâmetro (d) = 16 mm

Profundidade do eixo (t1) = 3,0 mm

Profundidade do cubo (t2) = 2,3 mm

Largura (b) = 5 mm

Tolerâncias:

Largura do eixo: N9 → As = 0 ϻm e Ai = - 30 ϻm.

Largura do cubo: JS9 → As = + 15 ϻm e Ai = - 15 ϻm.

Profundidade do eixo: As = + 100 ϻm e Ai = 0 ϻm.

Profundidade do cubo: As = + 100 ϻm e Ai = 0 ϻm.

II. Rasgo para chavetas da polia menor no eixo I:

Dimensões:




Largura (b) = 6 mm

Tolerâncias:





III. Rasgo para chavetas das engrenagens 1, 3, 5, 8 e 10 nos eixos II e IV, e para

polia menor no eixo I:

41

Dimensões:




Largura (b) = 6 mm

Tolerâncias:





IV. Rasgo para chaveta do bloco duplo deslizante:

Dimensões:




Largura (b) = 8 mm

Tolerâncias:





V. Rasgo para chaveta do bloco triplo deslizante:

Dimensões:




Largura (b) = 12 mm

42

Tolerâncias:





4.1.2. Ajustes para eixos e rolamentos

Como os seis rolamentos serão os mesmos, os ajustes entre eles e os eixos serão

iguais. Para definir esses ajustes é preciso ter inicialmente a tolerância do anel interno

do rolamento. A seguir encontra-se a tabela 22, fornecida pela SKF, contendo essa

tolerância.

Fonte: <skf.com.br>

Agora, é preciso definir qual tolerância necessária ao eixo conforme as condições

nas quais os rolamentos irão funcionar. Isso pode ser decidido com o auxílio das tabelas

23 e 24.

Tabela 22 – Tolerâncias dimensionais para rolamentos SKF.

43

Fonte: <skf.com.br>

Fonte: <skf.com.br>

O diâmetro interno do rolamento é de 17 mm. Considerando que a carga utilizada

será uma carga normal rotativa no anel interno, o ajuste recomendado é o m6. As

medidas para o ajuste m6 num eixo de 17 mm de diâmetro podem ser obtidas na tabela

22.

Tabela 23 – Condições de rotação e carga.

Tabela 24 – Ajustes recomendados para rolamentos nos eixos.

44

Conforme a tabela 23, fornecida pela SKF, para rolamentos não separáveis com o

rolamento rígido de esferas, é recomendado que o anel interno ou o anel externo tenha

um ajuste com folga. A recomendação no caso desse projeto é que o ajuste com

interferência seja no anel interno.

Assim, com as tolerâncias para o anel interno do rolamento e para o eixo, obtidos na

tabela 22, tem-se inicialmente o seguinte ajuste com interferência:

Furo (anel interno): As = 0 ϻm e Ai = -8 ϻm.

Eixo: as = +18 ϻm e ai = +7 ϻm.

IM = 26 ϻm

Im = 7 ϻm

Com o ajuste interno ao rolamento calculado, agora é a vez de definir qual o ajuste

mais apropriado entre o anel externo do rolamento e seu alojamento na carcaça. Para tal,

foi utilizada a tabela 25.

Fonte: <skf.com.br>

Tabela 25 – Ajustes recomendados para o alojamento do rolamento.

45

O alojamento na carcaça será bipartido e irá requerer uma precisão rotacional com

carga entre normal e pesada. Logo, a tolerância recomendada é a M7.

A tolerância do anel externo do rolamento pode ser obtida na tabela 26, também

fornecida pelo fabricante de rolamentos SKF.

Fonte: <skf.com.br>

Com os dados dessa última tabela, obtém-se o seguinte ajuste incerto:

Furo (alojamento): As = 0 ϻm e Ai = -25 ϻm.

Eixo (anel externo): as = 0 ϻm e ai = -11 ϻm.

F = 11 ϻm

IM= 25 ϻm

4.1.3. Ajustes para eixos estriados e blocos deslizantes

O ajuste recomendado entre os dois blocos deslizantes e o eixo estriado pode ser

obtido na tabela 27, retirada da referência [11].

Tabela 26 – Tolerância do anel externo de um rolamento SKF.

46


Por essa tabela, consegue-se obter um ajuste para cada dimensão principal de uma

estria. Ou seja, é possível obter o ajuste para os dois diâmetros e para a largura da

ranhura.

Considerando o eixo com centragem interior e cubo temperado, tem-se:

D = 22 H11/a11 b = 6 F10/d9 d = 18 H7/e8

Com o uso de um simulador online de tolerâncias e ajustes [12], representado na

figura 20, foram obtidos os valores dos afastamentos, das folgas e das tolerâncias para

cada ajuste a seguir.

Tabela 27 – Ajustes para estrias (DIN 5465)

47


Diâmetro maior (D): 22 H11/a11

Furo: As = + 130 ϻm e Ai = 0 ϻm.

Eixo: as = - 300 ϻm e ai = - 430 ϻm.

F = 560 ϻm.

f = 300 ϻm.

T = 260 ϻm.

Diâmetro menor (d): 18 H7/e8


Eixo: as = - 32 ϻm e ai = - 59 ϻm.

F = 77 ϻm.

f = 32 ϻm.

T = 45 ϻm.

Largura (b): 6 F10/d9

Furo: As = + 58 ϻm e Ai = +10 ϻm.

Eixo: as = - 30 ϻm e ai = - 60 ϻm.

F = 118 ϻm.

f = 40 ϻm.

T = 78 ϻm.

Figura 20 – Simulador online de tolerâncias e ajustes segundo a norma NBR 6158

48

Assim, pode-se dizer que todos os ajustes entre os blocos deslizantes e o eixo

estriado são ajustes com folga.

4.1.4. Ajustes para polias e engrenagens fixas

O ajuste entre os elementos dessa seção e o eixo pode ser escolhido através da

consulta da tabela 28, adaptada da referência [13].

Fonte: adaptado pelo o autor [13].

O ajuste H7/k6 foi o ajuste escolhido pois ele apresenta apenas uma interferência

leve, o que facilitará a montagem. Fora isso, esse ajuste é recomendado para máquinas

ferramentas que podem ter suas peças desmontadas periodicamente.

As peças que levarão esse ajuste estão relacionadas a seguir.

Tabela 28 – Descrição dos ajustes comumente utilizados.

49

Engrenagens 1, 3, 5, 8 e 10 (ajuste 18 H7/k6):

Furo: As = +18 ϻm e Ai = 0 ϻm.

Eixo: as = + 12 ϻm e ai = +1 ϻm.

F = 17 ϻm

f = - 12 ϻm (IM = 12 ϻm)

T = 29 ϻm.

Engrenagens 2, 4 e 6 (ajuste 40 H7/k6):


Eixo: as = + 18 ϻm e ai = + 2 ϻm.

F = 23 ϻm.

f = - 18 ϻm (IM = 18 ϻm).

T = 41 ϻm.

Engrenagens 7 e 9 (ajuste 30 H7/k6):


Eixo: as = + 15 ϻm e ai = + 2 ϻm.

F = 19 ϻm.

f = - 15 ϻm (IM = 15 ϻm).

T = 34 ϻm.

Polia menor (ajuste 20 H7/k6):


Eixo: as = + 15 ϻm e ai = +2 ϻm.

F = 19 ϻm.

f = -15 ϻm (IM = 15 ϻm).

T = 34 ϻm.

Polia maior (ajuste 16 H7/k6):


Eixo: as = + 12 ϻm e ai = + 1 ϻm.

F = 17 ϻm

f = - 12 ϻm (IM = 12 ϻm).

T = 29 ϻm.

50

4.1.5. Ajustes para os espaçadores

Para que a montagem dos espaçadores nos eixos seja possível, o ajuste entre os dois

deve ser com folga. Como a tolerância do eixo já foi definida na seção anterior, foi

escolhido o ajuste com folga G7/k6 de modo a garantir que essa montagem possa ser

feita manualmente sem grande dificuldade.

Os espaçadores, portanto, todos com o diâmetro interno nominal de 18 mm terão o

seguinte ajuste:

Furo: As = + 34 ϻm e Ai = +16 ϻm.

Eixo: as = + 12 ϻm e ai = + 1 ϻm.

F = 33 ϻm

f = 4 ϻm

T = 29 ϻm.

4.2. Acabamento Superficial

O acabamento superficial está diretamente relacionado com o nível de rugosidade da

superfície. Atualmente, a rugosidade pode ser avaliada quantitativamente através da

medição dos desvios médios aritméticos referentes aos picos e vales existentes na

superfície. Com isso, a norma técnica estabeleceu 12 classes de acabamento superficial,

que estão representadas na tabela 29. Quanto maior o número da classe, maior a

rugosidade e, portanto, pior é a qualidade da superfície [4]. Na tabela 30 pode-se

observar a faixa de rugosidade que é obtida nos principais processos de fabricação e

usinagem [13].

Tabela 29 – Classes de rugosidades.

Fonte: Norma NBR 8404/1984

51

Tabela 30 – Rugosidades obtidas nos principais processos de fabricação e usinagem.

Fonte: adaptado pelo autor [13]

Com o uso das tabelas 29 e 30, foi possível escolher os acabamentos superficiais

mais adequados para o projeto, e foram incluídos nos desenhos para fabricação das

peças.

52

5. Manual de montagem

Para auxiliar na montagem do variador, foi elaborado um manual de montagem

sugerindo a sequência mais adequada para a instalação das peças. A figura 21 mostra

como deve ficar o equipamento após a montagem.


1 º Procedimento: Montagem da árvore de potência II

Posicionar o eixo II (peça 53) para a montagem.

Colocar as engrenagens 5, 3 e 1 (peças 62, 59 e 57) precedidas de suas chavetas

(peça 28). Entre as engrenagens deve ser inserido os espaçadores (peças 58 e

60).

Introduzir os anéis elásticos para eixos de 18 mm de diâmetro (peça 29). Um

tangenciando a engrenagem 5 e o outro a engrenagem 1.

Inserir o anel pescador (peça 63) do outro lado do anel elástico posicionado

junto com a engrenagem 5.

Posicionar os rolamentos (peça 30) e seus respectivos anéis elásticos para eixos

de diâmetro 17 mm (peça 35).

Colocar a polia maior (peça 7) com sua chaveta (peça 54).

Fixar a polia com o uso de uma porca sextavada (peça 52) e uma arruela de

pressão (peça 51).

Figura 21 – Conjunto montado.

53

2 º Procedimento: Montagem da árvore de potência III

Posicionar o eixo II (peça 50) para a montagem.

Realizar a montagem do bloco duplo:

o Posicionar a engrenagem 7 (peça 37) com sua chaveta (peça 39).

o Inserir engrenagem 9 (peça 38) seguida do encaixe do bloco duplo (peça

41).

o Introduzir o anel elástico para eixos de 30 mm de diâmetro (peça 42).

Realizar a montagem do bloco duplo:

o Posicionar a engrenagem 2 (peça 49) com sua chaveta (peça 47).

o Inserir encaixe do bloco triplo (peça 48) seguido das engrenagens 4 e 6

(peças 46 e 45).

o Introduzir o anel elástico para eixos de 40 mm de diâmetro (peça 44).

Após a montagem dos blocos, encaixá-los no eixo estriado.



3 º Procedimento: Montagem da árvore de potência IV

Posicionar o eixo IV (peça 31) para a montagem.

Colocar as engrenagens 10 e 8 (peças 57, 59 e 62) precedidas de suas chavetas

(peça 28). Entre as engrenagens deve ser inserido o espaçador (peça 66).

Introduzir o anel elástico para eixos de 18 mm de diâmetro (peça 29)

tangenciando a engrenagem 8.

Inserir o anel pescador (peça 63) do outro lado do anel elástico posicionado

junto com a engrenagem 5.



4 º Procedimento: Montagem dos mecanismos de alavanca

Posicionar o eixo da alavanca (peça 23) para montagem.

Colocar o braço da alavanca (peça 20), presa pelo pino cônico menor (peça 25).

Na outra extremidade do eixo, posicionar o prato (peças 16/17) e depois o copo

(peça 22), que deve ser preso pelo pino cônico maior (peça 24), já com a mola

de fixação (peça 26) e a esfera de fixação (peça 27) devidamente posicionados.

54

Introduzir a alavanca (peça 21) no copo.

Na ponta do braço da alavanca, realizar a montagem do encaixe (peça 18) com o

pino cilíndrico (peça 19).

5 º Procedimento: Montagem do conjunto

Posicionar o motor (peça 67) de forma que ele possa ser facilmente conectado à

rede elétrica e aparafusá-lo no chão.

Inserir a polia menor (peça 3) no eixo do motor precedida por sua chaveta (peça

4) e presa por uma porca (peça 1) e arruela de pressão (peça 2).

Colocar as correias (peça 5) para em sequência posicionar a primeira partição da

carcaça (peça 13) e aparafusá-la ao chão de forma que a distância entre os

centros das polias seja garantida.

Posicionar as árvores de potência II e IV nos locais apropriados.

Na superfície inferior da carcaça, colocar o bujão de esvaziamento (peça 61)

Fixar a tampa dos rolamentos (peça 64) com os parafusos (peça 68) e arruelas

(peça 9) na carcaça inferior.

Fixar a carcaça intermediária (peça 14) à carcaça inferior (peça 13) com quatro

parafusos maiores (peça 12), seis parafusos menores (peça 10), porcas (peça 11)

e arruelas (peça 9).

Instalar a vareta de óleo (peça 6) e os mecanismos de alavanca.

Fixar as tampas dos eixos II e IV (peças 56 e 33), que devem estar com os

retentores apropriados (peças 51 e 52) posicionados para após serem

devidamente aparafusadas às duas partições da carcaça, com o uso de parafusos

(peça 8) e arruelas (peça 9).

Colocar a árvore de potência III, previamente preparada, posicionando as

engrenagens nos locais indicados na representação.

Posicionar a carcaça superior (peça 15), que também deve ser fixada com quatro

parafusos maiores (peça 12), seis parafusos menores (peça 10), porcas (peça 11)

e arruelas (peça 9).

Aparafusar as tampas para o eixo III (peça 36) utilizando parafusos (peça 8) e

arruelas (peça 9).

No topo da partição superior da carcaça, instalar a tampa para lubrificação (peça

43) e os dois olhais de suspensão (peça 40).

55

6. Conclusão

Todo projeto mecânico exige que várias decisões sejam tomadas pelo projetista.

Muitas vezes consegue-se seguir recomendações ou mesmo se basear em projetos

anteriores, porém, haverá sempre uma decisão que só dependerá dos próprios

projetistas. Em outras palavras, no projeto de uma máquina não existe um passo a passo

do que deve ser feito. O projetista deve estar sempre indo e voltando no seu trabalho,

visto que um simples cálculo de critério de segurança pode fazer, por exemplo, com que

ele retorne até o início de uma extensa etapa de dimensionamento.

Este projeto teve como objetivo a concepção de um variador de velocidades do tipo

bloco deslizante com seis velocidades de saída capaz de transmitir uma potência de

1kW. A potência fornecida pelo motor elétrico foi de 1,5 hp e suas dimensões finais (b

x h x l) ficaram em 555 mm x 381 mm x 424 mm. Um variador pode ser considerado

um equipamento de grande importância, pois ele permite elevar a capacidade de

produção de máquinas-ferramentas e também aumentar o número de operações que

podem ser realizados por elas. O peso total do variador, levando em conta o motor

elétrico, é de aproximadamente 70 kg. Esse peso pode apresentar um papel importante

no sistema. Por exemplo, se uma máquina operatriz exige uma alta rigidez para operar

adequadamente, quanto mais elevado a massa do equipamento, melhor.

Durante o projeto, foram dimensionados ou selecionados os seguintes elementos:

motor elétrico, polias, correias, eixos, rolamentos, engrenagens, chavetas, mecanismo de

alavanca, anéis de retenção, carcaça, parafusos, porcas e arruelas. Como sequência de

dimensionamento, optou-se pela maneira que mais evitasse o “ir e vir” do projetista.

Além dos cálculos de dimensionamento e seleção de peças, foi elaborado o desenho

técnico das peças a serem fabricadas, um manual de fabricação e, por fim, um manual

de montagem do conjunto mecânico.

O equilíbrio entre tamanho, segurança, facilidade de uso e custo deve ser visado em

todo projeto. Não seria interessante, por exemplo, fabricar um variador muito compacto

que tenha um custo muito elevado. Para garantir a segurança e a confiabilidade, foram

seguidos recomendações e critérios como, por exemplo, aquele de segurança à fadiga

56

das engrenagens e o critério de Soderberg aplicado aos eixos. O levantamento de custos

não foi feito, mas vale lembrar, entretanto, que muitas escolhas foram feitas pensando

em baixar os custos como, por exemplo, na escolha de um mesmo rolamento para todos

os casos, possibilitando sua compra em atacado.

O projeto apresenta algumas restrições quanto ao seu uso e poderá levar possíveis

dificuldades no momento em que o conjunto mecânico for montado. Tudo isso indica

que melhorias ainda podem ser feitas. Como principal restrição, tem-se que esse

variador foi projetado para rotacionar o eixo de saída somente num sentido, ou seja, um

sistema de reversão poderia ser implementado. Já a melhoria que poderia facilitar no

procedimento de montagem seria o dimensionamento de eixos escalonados para

substituir o uso de espaçadores e alguns anéis de retenção. Apesar de serem elementos

facilmente obtidos e dimensionados, o processo de instalação desses espaçadores e anéis

pode ser bastante complexo, demandando muito tempo e esforço da pessoa que irá

montá-los. Um eixo escalonado permitiria, portanto, uma montagem mais simples além

de uma melhor garantia no posicionamento e distanciamento dos demais elementos

mecânicos, o que é de grande importância, por exemplo, no caso das engrenagens fixas.

Desta forma, pode-se afirmar que, após a aplicação dos conhecimentos obtidos

durante o curso de Engenharia Mecânica, o mecanismo projetado está pronto para ser

fabricado e utilizado em máquinas operatrizes que necessitem de torques e velocidades

de rotação fornecidos por esse variador. É evidente, porém, que esse projeto possui suas

limitações, e poderia receber melhorias em certos aspectos, mas o mesmo serviu a seu

propósito primordial, de avaliar a aprendizagem de um aluno em seu projeto final de

graduação.

57

7. Referências bibliográficas

7.1. Livros, apostilas, sites e notas de aula

[1] ROGNITZ, H., Variadores Escalonados de Velocidade em Máquinas Ferramenta;

Tradução Prof. Caspar Erich Stemmer. São Paulo, Polígono, 1973.

[2] SHIGLEY, J. E., MISCHKE, C.R., BUDYNAS, R.G., Projeto de Engenharia

Mecânica, 8ª Ed.- Porto Alegre, Bookman, 2005.

[3] Catálogo Goodyear: Produtos de Transmissão de Potência. Disponível em:

<http://www.rolimao.com.br/manutencao/Catalogo-Correias-Goodyear.pdf >. Acesso

em 21/07/2015.

[4] PINA FILHO, A. C., “Apostila de Desenho Técnico para Engenharia Mecânica”,

UFRJ, Rio de Janeiro, 2011.

[5] BUDYNAS, R. G., NISBETT, J. K., Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª Ed.-

Porto Alegre. AMGH, 2011

[6] Beam Calculator by SkyCiv - Software Online para cálculos em Mecânica dos

Sólidos. Disponível em: <http://bendingmomentdiagram.com/free-calculator/>. Acesso

em 15/07/2015.

[7] CARVALHO, J. R., MORAES, P., Órgãos de Máquinas – Dimensionamento, 3ª

Ed. Rio de Janeiro, LTC Editora S.A., 1984.

[8] SKF - Catálogo Interativo. Disponível em:

<http://www.skf.com/br/products/product-tables/index.html>. Acesso em 17/07/2015.

[9] PROVENZA, F., Projetista de Máquinas, PROTEC, 1991

http://www.rolimao.com.br/manutencao/Catalogo-Correias-Goodyear.pdf

http://www.skf.com/br/products/product-tables/index.html

58

[10] RESHTOV, D. N., Atlas de Construção de Máquinas, Hemus Editora Ltda., São

Paulo, 2005.

[11] BUTTON, S. T., “Escolha de Ajustes”, FEM/UNICAMP. Disponível em:

<http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/graduacao/EM335/oitavaaula.html>. Acesso em:

27/07/2015.

[12] Simulador de Ajustes e Tolerâncias segundo a norma NBR 6158. Disponível em:

<http://www.stefanelli.eng.br/webpage/metrologia/p-afastamento-tolerancia-ajuste-nbr-

6158-simulador-autoavaliacao.html>. Acesso em: 27/07/2015.

[13] OBERG, E. et al., Machinery’s Handbook. 29th Ed. New York, Industrial Press,

2012.

[14] “Apostila de Processos de Fundição” - Centro Universitário FSA. Disponível em:

<http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/02%20Fundi%C3%A7%C3%A3o.pdf>.

Acesso em: 20/07/2015.

[15] ROSSITTI, S. M., “Processos e Variáveis de Fundição” - Empresa Grupo Metal S.

A., 1993 Disponível em: <http://www.grupometal.com.br/download/03.pdf>. Acesso

em: 20/07/2015.

[16] COSTA, E. S., “Processos de Usinagem” – CEFET-MG, 2006. Disponível em:

<http://ppgel.ufsj.edu.br/uaisoccer/downloads/1272064850.pdf>. Acesso em:

20/07/2015.

[17] SILVEIRA, J. L., “Notas de aula de Usinagem”, UFRJ, 2009. Disponível em:

<http://www.mecanica.ufrj.br/util/b2evolution/media/blogs/joseluis/usinagem.pdf>.

Acesso em: 20/07/2015.

[18] DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L., Tecnologia da Usinagem

dos Materiais. 7ª Ed. São Paulo, Editora Artliber Ltda., 2010.

http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/graduacao/EM335/oitavaaula.html

http://www.stefanelli.eng.br/webpage/metrologia/p-afastamento-tolerancia-ajuste-nbr-6158-simulador-autoavaliacao.html

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http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/02%20Fundi%C3%A7%C3%A3o.pdf

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http://www.mecanica.ufrj.br/util/b2evolution/media/blogs/joseluis/usinagem.pdf

59

[19] GROOVER, M. P., Fundamentals of modern manufacturing: materials,

processes and systems. 4th Edition. United States of America: John Wiley & Sons, Inc.,

2010.

7.2. Normas Técnicas

NBR 10067 - Princípios gerais de representação em desenho técnico.

NBR 10126 - Cotagem em desenho técnico.

NBR 12298 - Representação de corte em desenho técnico.

NBR 11534 - Representação de engrenagem em desenho técnico.

NBR 8993 - Representação convencional de partes roscadas em desenhos técnicos.

NBR 6158 - Sistema de tolerâncias e ajustes.

NBR 8404 - Indicação do estado de superfícies em desenhos técnicos.

NBR 7165 - Símbolos gráficos de solda.

DIN 471 – Anel elástico para eixos.

DIN 5465 – Ajustes para estrias.

DIN 5471 – Eixo entalhado para máquina ferramenta – 4 entalhes

NBR 6375 - Chavetas paralelas retangulares ou quadradas.

NBR 13272 - Desenho técnico - Elaboração das listas de itens.

NBR 8196 - Desenho técnico - Emprego de escalas.

60

Apêndice A - Memória de Cálculo

- Dados do projeto

o Potência a ser transmitida: 1 kW;

o Rotação nominal de entrada: 450 rpm;

o Velocidade mínima de saída: 110 rpm;

o Velocidade máxima de saída: 1150 rpm;

o Número de rotações de saída: seis (6).

- Seleção do motor

Para a seleção do motor foi levado em conta a potência transmitida desejada (𝑃𝑝𝑟𝑜𝑗), ou

seja, a potência que será fornecida na saída do variador. Além disso, é preciso também

considerar as perdas que ocorrem nas correias e nos engrenamentos. Por conta disso, a

potência necessária para o motor (𝑃𝑚) deverá ser um pouco superior à potência

desejada. Ela pode ser dada pela seguinte equação:

𝑃𝑚 =𝑃𝑝𝑟𝑜𝑗

𝜂=

𝑃𝑝𝑟𝑜𝑗

𝜂𝑐𝑜𝑟𝑟 × 𝜂𝑒𝑛𝑔𝑟𝑘

=1

0,96 × 0,982→ 𝑃𝑚 = 1,08 𝑘𝑊 (~1,45 ℎ𝑝)

Onde: 𝜂𝑐𝑜𝑟𝑟 é a eficiência da transmissão por correia, 𝜂𝑒𝑛𝑔𝑟 a eficiência de transmissão

por engrenagem, e 𝑘 o número de engrenamentos. As eficiências foram retiradas da

referência [5].

Assim, o motor selecionado no catálogo da fabricante WEG foi um motor W22 Quattro

com as seguintes características:

o Pot = 1,5 hp (1,12 kW)

o n = 1800 rpm

o Número de pólos = 4

o Frequência = 60 Hz

- Cálculo das velocidades de saída

A razão geométrica da série é dada pela seguinte fórmula:

𝑛6 = 𝑛1𝑥 𝜑5 → 1150 = 110 × 𝜑5 → 𝜑 = 1,6

Obtém-se φ = 1,6 e, desse modo, pode-se calcular as outras rotações.

𝑛1 = 110 𝑟𝑝𝑚

61

𝑛2 = 𝑛1 𝑥 𝜑1 = 110 × 1,61 → 𝑛2 = 176 𝑟𝑝𝑚

𝑛3 = 𝑛1 𝑥 𝜑2 = 110 × 1,62 → 𝑛3 = 281 𝑟𝑝𝑚

𝑛4 = 𝑛1 𝑥 𝜑3 = 110 × 1,63 → 𝑛4 = 450 𝑟𝑝𝑚

𝑛5 = 𝑛1 𝑥 𝜑4 = 110 × 1,64 → 𝑛5 = 719 𝑟𝑝𝑚

𝑛6 = 1150 𝑟𝑝𝑚

O diagrama de Germar é traçado a partir do logaritmo na base φ das rotações de saída e

é apresentado a seguir.

Diagrama de Germar

- Determinação das relações de transmissão

o Relação de Transmissão entre os eixos I e II por correias:

𝑥 =log(𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙)−log(𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)

log(𝜑)=

log(1800)−log(1150)

log(1,6)= 0,955

𝑖𝐼−𝐼𝐼 = 𝜑−2,955 = 1,6−2,955 → 𝑖𝐼−𝐼𝐼 = 4 < 6 𝑂𝐾!

o Determinação da relação de transmissão para a transmissão por engrenagens:

𝑖1−2 = 𝜑1 = 1,61 → 𝑖1−2 = 1,6

𝑖3−4 = 𝜑−1 = 1,6−1 → 𝑖3−4 = 0,625

𝑖5−6 = 𝜑0 = 1,60 → 𝑖5−6 = 1

𝑖7−8 = 𝜑−2 = 1,6−2 → 𝑖7−8 = 0,391

𝑖9−10 = 𝜑1 = 1,61 → 𝑖9−10 = 1,6

62

- Especificação da correia

Nessa etapa determinou-se a quantidade, o tipo e o perfil da correia que será

utilizada. Além disso, foi calculada a potência de projeto, a distância efetiva entre

centros, a carga na transmissão e a carga inicial.

o Cálculo da Potência de Projeto (Hproj):

Potência Nominal (Hnom) = 1 kW

Margem de Segurança (nd) = 1

Fator de Choque (kS) = 1,2 – choque leve

𝐻𝑝𝑟𝑜𝑗 = 𝐻𝑛𝑜𝑚 × 𝑛𝑑 × 𝑘𝑆 = 1 × 1 × 1,2 → 𝐻𝑝𝑟𝑜𝑗 = 1,2 𝑘𝑊

o Escolha do perfil da correia:

Conforme tabela acima, para uma potência de projeto de 1,2 kW e uma rotação de 1800

rpm, o perfil mais indicado da correia é o de seção A. Para essa seção, o diâmetro

mínimo recomendado para a polia menor é dmín = 75 mm.

o Cálculo da velocidade da correia na polia menor:

𝑣 = 𝜔𝑑

2=

𝜋𝑑𝑛

60=

𝜋×0,075×1800

60→ 𝑣 = 7,1 𝑚/𝑠

Recomendação: 5 𝑚/𝑠 < 𝑣 < 15 𝑚/𝑠 → 𝑂𝐾!

63

o Cálculo da capacidade de transmissão da correia escolhida:

Tabela 17-12 do SHIGLEY [5] – Correia de seção A

Interpolação

Velocidade [m/s] 5 7,1 10

Potência Transmitida por

correia [kW/correia] 0,49 0,59 0,75

o Estimativa inicial do número de correias:

𝑁𝑐 =𝐻𝑝𝑟𝑜𝑗

𝐻𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎=

1,2

0,59= 2,03 → 𝑁𝑐 = 3 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎𝑠

o Detalhamento da correia A:

Como distância entre os centros das duas polias, escolho inicialmente C = 300 mm, que

é a menor distância recomendada.

Recomendação: 𝐷 < 𝐶 < 3 (𝐷 + 𝑑) → 300 < 𝐶 < 1125 𝑚𝑚

Verificação: 𝐷+𝑑

2=

300+75

2= 187,5 𝑚𝑚 < 𝐶 𝑂𝐾!

- Cálculo do comprimento primitivo:

𝐿𝑃 = 2𝐶 + 𝜋 (𝐷+𝑑

2) +

(𝐷−𝑑)2

4𝐶= 2.300 + 𝜋 (

300+75

2) +

(300−75)2

4.300

→ 𝐿𝑃 = 1231,24 𝑚𝑚

- Cálculo do comprimento efetivo:

𝐿 = 𝐿𝑃 − 72 = 1231 − 32 → 𝐿 = 1199 𝑚𝑚

- Seleção de um comprimento comercial:

𝐿 = 1200 𝑚𝑚 → 𝐿𝑃 = 1200 + 32 → 𝐿𝑃 = 1232 𝑚𝑚

64

- Recalculando a distância entre os centros C:

𝐶 = 0,25 {[𝐿𝑃 −𝜋

2(𝐷 + 𝑑)] + √[𝐿𝑃 −

𝜋

2(𝐷 + 𝑑)]

2

− 2(𝐷 − 𝑑)2}

𝐶 = 0,25 {[1232 −𝜋

2(300 + 75)] + √[1232 −

𝜋

2(300 + 75)]

2

− 2(300 − 75)2}

𝐶 = 300,41 𝑚𝑚

o Recalculando o número de correias:

𝐻𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎 = 0,59 𝑘𝑊/𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎

𝐷−𝑑

𝐶=

300−75

300,41= 0,75 → 𝜃 = 135° → 𝑉𝑉 → 𝐾1 = 0,88 [Tab. 17-13 do Shigley]

𝐾2 = 0,95 [Tab. 17-14 do Shigley]

𝐻𝑎 = 𝐾1𝐾2𝐻𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎 → 𝐻𝑎 = 0,88 × 0,95 × 0,59 → 𝐻𝑎 = 0,50 𝑘𝑊/𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎

𝑁𝑐 =𝐻𝑝𝑟𝑜𝑗

𝐻𝑎=

1,2

0,50= 2,4 → 𝑁𝑐 = 3 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑖𝑎𝑠 𝐴

o Cálculo da carga na transmissão por correias:

A carga na transmissão por correias é dada por:

𝐹 = √𝐹12 + 𝐹2

2 + 2. 𝐹1. 𝐹2. 𝑐𝑜𝑠𝛾

Onde F1 é a força no ramo tenso, F2 é a força no ramo frouxo e ϒ é ângulo entre as

forças.

O ângulo entre as forças é obtido pela seguinte fórmula

𝛾 = 𝜃2 − 𝜋, onde:

65

𝜃1,2 = 𝜋 ± 2. 𝑠𝑒𝑛−1 (𝐷−𝑑

2𝐶) = 𝜋 ± 2. 𝑠𝑒𝑛−1 (

300−75

2.300,41)

𝜃1 = ∅ = 2,37 𝑟𝑎𝑑

𝜃2 = 3,91 𝑟𝑎𝑑

→ 𝛾 = 3,91 − 𝜋 = 0,77 𝑟𝑎𝑑

A tração centrífuga Fc é dada por:

𝐹𝑐 = 𝐾𝑐 (𝑣

2,4)

2

= 0,561 (7,1

2,4)

2

→ 𝐹𝑐 = 4,87 𝑁,

onde Kc para correia de seção A é igual a 0,561 (Tab. 17-16 do Shigley)

A potência transmitida por correia é baseada em ΔF = F1 – F2, em que

∆𝐹 =𝐻𝑝𝑟𝑜𝑗 𝑁𝑐⁄

𝜋𝑛𝑑=

1200 3⁄

𝜋1800

600,075

→ ∆𝐹 = 56,59 𝑁

Assim, a máxima tração F1 é dada por:

𝐹1 = 𝐹𝑐 +∆𝐹.exp (𝑓∅)

exp(𝑓∅)−1= 4,87 +

56,59.exp (0,52.2,37)

exp(0,52.2,37)−1→ 𝐹1 = 84,68 𝑁

Logo,

𝐹2 = 𝐹1 − ∆𝐹 = 84,68 − 56,59 → 𝐹2 = 28,09 𝑁

Desse modo, consegue-se obter a carga na transmissão por correias

𝐹 = √84,682 + 28,092 + 2.84,68.28,09. 𝑐𝑜𝑠0,77 → 𝐹 = 106,69 𝑁

o Cálculo da carga inicial

A carga inicial por correia é dada por:

𝐹𝑖 =𝐹1+𝐹2

2=

84,68+28,09

2→ 𝐹𝑖 = 51,52 𝑁

66

- Especificação das polias

Conhecendo a seção da correia, A, e os diâmetros das polias, d = 75 mm e D = 300 mm,

através da tabela abaixo, pode-se determinar o restante das dimensões das polias:

Polia Menor Polia Maior

dp [mm] 75 300

φ [°] 34 38

ls [mm] 13 13,3

lp [mm] 11 11

e [mm] 15 15

f [mm] 10 10

b [mm] 3,3 3,3

h [mm] 8,7 8,7

- Engrenamento 1-2

o Dados do engrenamento:

Z1 = 48 Z2 = 30 N1 = 450 rpm N2 = 720 rpm CS =4

67

o Material das engrenagens: Aço AISI 1030 Q&T a 205°C



Dureza: 495 HB.

Seleção da largura e módulo dos dentes do par engrenado 1-2.

Equações: m = 1,0 m = 1,5 m = 2,0

Diâmetro primitivo, dp = m.z [mm] 30,0 45,0 60,0

Velocidade escalar, v = π.dp.n/60 [m/s] 1,13 1,70 2,26

Efeito Dinâmico, Kv = (3,56+√v) /3,56 1,30 1,37 1,42

Tensão Atuante, σ = Sy/CS [MPa] 162 162 162

Fator de Lewis, Y 0,359 0,359 0,359

Carga Transmitida, Ft = Pot/v [N] 884,2 589,5 442,1

Largura do dente, b = Ft/Kv.m.Y.σ [mm] 11,7 4,9 2,7

b = 3p [mm] 9,4 14,1 18,8

b = 5p [mm] 15,7 23,6 31,4

Recomendação: 3p < b < 5p OK NÃO NÃO

Assim, com o módulo igual a 2 já selecionado, a largura do dente para esse

engrenamento será de 13 mm devido a escolha que será feita mais tarde para o par 3-4.

Dados das engrenagens 1-2.

Engrenagem 1

Engrenagem 2



Módulo M 2

Módulo M 2























Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33



o Critérios de resistência:

a) Critério de Fadiga


𝑆𝑓

68

Tensão de flexão [Mpa]:

𝜎 = 𝑊𝑇𝐾𝑜𝐾𝑣𝐾𝑆1

𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 → 𝜎 = 67 𝑀𝑃𝑎

Força tangencial transmitida [MPa]: WT = 442,1 N

Fator de sobrecarga: Ko = 1,00 (carregamento uniforme)

Fator dinâmico: Kv = 1,23 (Qv = 7 e v = 2,26)

𝐾𝑣 = (𝐴+√200𝑣

𝐴)

𝐵

, onde 𝐴 = 50 + 56(1 − 𝐵) e 𝐵 = 0,25(12 − 𝑄𝑣)2

3

Fator de tamanho: KS = 1,16

𝐾𝑆 = 1,003(𝑏. 𝑚√𝑌)0,0535 = 1,003(13 × 2 × √0,359)0,0535 = 1,16

Largura da face do elemento mais estreito: b = 13

Módulo métrico transversal: mt = 2

Fator de distribuição de carga: KH = 1,13

𝐾𝐻 = 1 + 𝑐𝑚𝑐(𝑐𝑝𝑓𝑐𝑝𝑚 + 𝑐𝑚𝑎𝑐𝑒)

𝑐𝑚𝑐 = 0,8 (𝑐𝑜𝑚 𝑐𝑜𝑟𝑜𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜)

𝑐𝑝𝑓 =𝑏

25,4⁄

10 × 𝑑 25,4⁄− 0,025 → 𝑐𝑝𝑓 = 0,025

𝑐𝑝𝑚 = 1,1 (𝑒𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑛ã𝑜 é 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙)

𝑐𝑚𝑎 = 𝐴 + 𝐵𝑑

25,4+ 𝐶 (

𝑏

25,4)

2

→ 𝑐𝑚𝑎 =

0,135 (𝑒𝑛𝑔𝑟𝑒𝑛. 𝑎𝑏𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙)

𝑐𝑒 = 1 (𝑠𝑒𝑚 𝑙𝑎𝑝𝑖𝑑𝑎çã𝑜)

Fator de espessura de aro: KB = 1 (não há borda)

Fator geométrico para a resistência flexional: Yj = 0,41 (Figura 14.6 - Pg 759 do

Shigley)

69

Tensão de flexão admissível [MPa]:

𝜎𝑎𝑙𝑙 = 𝜎𝑓𝑝𝑌𝑁

𝑌𝜃𝑌𝑍 → 𝜎𝑎𝑙𝑙 = 542,3 MPa

Resistência a flexão [MPa]: σfp = 461 (Aço Grau 2: endurecido por completo)

Fator de ciclagem: YN = 1 (10⁷ ciclos de carga)

Fator de temperatura: Yθ = 1 (T < 120°C)

Fator de confiabilidade: YZ = 0,85 (90% de confiabilidade)

Fator de segurança a fadiga:

𝑆𝑓 =𝜎𝑎𝑙𝑙

𝜎=

542,3

67 → 𝑆𝑓 = 8,10

b) Critério de desgaste superficial


𝑆𝐻

Tensão de contato [Mpa]:


𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙→ 𝜎𝑐 = 581 𝑀𝑃𝑎

Coeficiente elástico [√MPa]: Ze = 191 (Contato Aço x Aço)

Força tangencial transmitida [MPa]: WT = 442,1


Fator dinâmico: Kv = 1,23 (mesmo do critério de fadiga)

Fator de tamanho: KS = 1,16 (mesmo do critério de fadiga)


Diâmetro primitivo [mm]: dp = 60,0

Fator de distribuição de carga: KH = 1,13 (mesmo do critério de fadiga)

Fator de condição superficial: ZR = 1 (engrenagem nova)

Fator geométrico para a resistência à formação de cavidade: Zl = 0,099

70

𝑍𝑙 =𝑐𝑜𝑠∅𝑇 × 𝑠𝑒𝑛∅𝑇

2𝑚𝑛𝑥

𝑚𝐺

𝑚𝐺 + 1

∅𝑇 = 20° (𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑜)

𝑚𝑛 = 1 (𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑡𝑜)

𝑚𝐺 = 𝑖 (𝑟𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠ã𝑜)

Tensão de contato admissível [MPa]:


𝑍𝑁𝑍𝑊

𝑌𝜃𝑌𝑍→ 𝜎𝑐,𝑎𝑙𝑙 = 1682,3 𝑀𝑃𝑎

Resistência a fadiga de contato [MPa]: σHP = 1430 (Aço Grau 2: endurecido por

completo)

Fator de ciclagem: ZN = 1 (10⁷ ciclos de carga)

Fator de dureza: ZW = 1 (engrenagens do mesmo material)



Fator de segurança ao desgaste:


𝜎𝑐=

1682,3

581,0→ 𝑆𝐻 = 2,90

- Engrenamento 3-4


Z3 = 30 Z4 = 48 N3 = 450 rpm N4 = 282,9 rpm CS =4




Dureza: 495 HB.

71


Equações: m = 1,25 m = 1,5 m = 2,0





Fator de Lewis, Y 0,359 0,359 0,359



b = 3p [mm] 11,8 14,1 18,8

b = 5p [mm] 19,6 23,6 31,4



engrenamento será de 13 mm.


Engrenagem 3

Engrenagem 4



Módulo M 2

Módulo M 2























Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33






𝑆𝑓



𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 → 𝜎 = 111,2 𝑀𝑃𝑎

72




𝐾𝑣 = (𝐴+√200𝑣

𝐴)

𝐵

, onde 𝐴 = 50 + 56(1 − 𝐵) e 𝐵 = 0,25(12 − 𝑄𝑣)2

3


𝐾𝑆 = 1,003(𝑏. 𝑚√𝑌)0,0535 = 1,003(13 × 2 × √0,359)0,0535 = 1,16






𝑐𝑝𝑓 =𝑏

25,4⁄

10 × 𝑑 25,4⁄− 0,025 → 𝑐𝑝𝑓 = 0,025



25,4+ 𝐶 (

𝑏

25,4)

2

→ 𝑐𝑚𝑎 =





Shigley)





73






𝜎=

542,3

111,2 → 𝑆𝑓 = 4,88



𝑆𝐻



𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙→ 𝜎𝑐 = 911,8 𝑀𝑃𝑎












2𝑚𝑛𝑥

𝑚𝐺

𝑚𝐺 + 1




74



𝑍𝑁𝑍𝑊



completo)







𝜎𝑐=

1682,3

911,8→ 𝑆𝐻 = 1,85

- Engrenamento 5-6


Z5 = 39 Z6 = 39 N5 = 450 rpm N6 = 450 rpm CS =4




Dureza: 495 HB.


Equações: m = 1,0 m = 1,5 m = 2,0





Fator de Lewis, Y 0,387 0,387 0,387



b = 3p [mm] 9,4 14,1 18,8

b = 5p [mm] 15,7 23,6 31,4


75




Engrenagem 5

Engrenagem 6



Módulo M 2

Módulo M 2























Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33






𝑆𝑓



𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 → 𝜎 = 77,5 𝑀𝑃𝑎




𝐾𝑣 = (𝐴+√200𝑣

𝐴)

𝐵

, onde 𝐴 = 50 + 56(1 − 𝐵) e 𝐵 = 0,25(12 − 𝑄𝑣)2

3


76

𝐾𝑆 = 1,003(𝑏. 𝑚√𝑌)0,0535 = 1,003(13 × 2 × √0,387)0,0535 = 1,17






𝑐𝑝𝑓 =𝑏

25,4⁄

10 × 𝑑 25,4⁄− 0,025 → 𝑐𝑝𝑓 = 0,025



25,4+ 𝐶 (

𝑏

25,4)

2

→ 𝑐𝑚𝑎 =





Shigley)










𝜎=

542,3

77,5 → 𝑆𝑓 = 7,00

77



𝑆𝐻



𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙→ 𝜎𝑐 = 600,8 𝑀𝑃𝑎












2𝑚𝑛𝑥

𝑚𝐺

𝑚𝐺 + 1






𝑍𝑁𝑍𝑊



completo)




78




𝜎𝑐=

1682,3

600,8→ 𝑆𝐻 = 2,80

- Engrenamento 7-8


Z7 = 22 Z8 = 56 N7 = 282,9 rpm N8 = 110,5 rpm CS =4




Dureza: 495 HB.


Equações: m = 1,25 m = 1,5 m = 2,0





Fator de Lewis, Y 0,331 0,331 0,331



b = 3p [mm] 11,8 14,1 18,8

b = 5p [mm] 19,6 23,6 31,4

Recomendação: 3p < b < 5p NÃO OK NÃO

Com o módulo recomendado de 1,5, o coeficiente de segurança ao desgaste fica inferior

à um. Assim, foi estabelecido que o módulo a ser utilizado será 2 e que a largura do

dente, dessa forma, deverá ser de 19 mm.

79


Engrenagem 7

Engrenagem 8



Módulo M 2

Módulo M 2























Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33






𝑆𝑓



𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 → 𝜎 = 176,6 𝑀𝑃𝑎




𝐾𝑣 = (𝐴+√200𝑣

𝐴)

𝐵

, onde 𝐴 = 50 + 56(1 − 𝐵) e 𝐵 = 0,25(12 − 𝑄𝑣)2

3


𝐾𝑆 = 1,003(𝑏. 𝑚√𝑌)0,0535 = 1,003(19 × 2 × √0,331)0,0535 = 1,18




80



𝑐𝑝𝑓 =𝑏

25,4⁄

10 × 𝑑 25,4⁄− 0,025 → 𝑐𝑝𝑓 = 0,025



25,4+ 𝐶 (

𝑏

25,4)

2

→ 𝑐𝑚𝑎 =





Shigley)










𝜎=

542,3

176,6 → 𝑆𝑓 = 3,07



𝑆𝐻



𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙→ 𝜎𝑐 = 1492,9 𝑀𝑃𝑎

81












2𝑚𝑛𝑥

𝑚𝐺

𝑚𝐺 + 1






𝑍𝑁𝑍𝑊



completo)







𝜎𝑐=

1682,3

1492,9→ 𝑆𝐻 = 1,13

82

- Engrenamento 9-10


Z9 = 48 Z10 = 30 N9 = 282,9 rpm N10 = 450 rpm CS =4




Dureza: 495 HB.


Equações: m = 1,25 m = 1,50 m = 2,0





Fator de Lewis, Y 0,359 0,359 0,359

Carga Transmitida, Ft = Pot/v [N] 1131.8 943,1 707,4


b = 3p [mm] 11,8 14,1 18,8

b = 5p [mm] 19,6 23,6 31,4





Engrenagem 9

Engrenagem 10



Módulo M 2

Módulo M 2























Raio do pé r 0,33

Raio do pé r 0,33



83




𝑆𝑓



𝑏𝑚𝑡

𝐾𝐻𝐾𝐵

𝑌𝑗 → 𝜎 = 103,1 𝑀𝑃𝑎




𝐾𝑣 = (𝐴+√200𝑣

𝐴)

𝐵

, onde 𝐴 = 50 + 56(1 − 𝐵) e 𝐵 = 0,25(12 − 𝑄𝑣)2

3


𝐾𝑆 = 1,003(𝑏. 𝑚√𝑌)0,0535 = 1,003(13 × 2 × √0,359)0,0535 = 1,16






𝑐𝑝𝑓 =𝑏

25,4⁄

10 × 𝑑 25,4⁄− 0,025 → 𝑐𝑝𝑓 = 0,025



25,4+ 𝐶 (

𝑏

25,4)

2

→ 𝑐𝑚𝑎 =





Shigley)

84










𝜎=

542,3

103,1 → 𝑆𝑓 = 5,26



𝑆𝐻



𝐾𝐻

𝑏. 𝑑𝑝

𝑍𝑅

𝑍𝑙→ 𝜎𝑐 = 720,8 𝑀𝑃𝑎











85


2𝑚𝑛𝑥

𝑚𝐺

𝑚𝐺 + 1






𝑍𝑁𝑍𝑊



completo)







𝜎𝑐=

1682,3

720,8→ 𝑆𝐻 = 2,33

- Determinação dos diâmetros mínimo dos eixos

O coeficiente de segurança escolhido foi n = 1,5. A confiabilidade desejada será de

95%.

Aço SAE 1050 CD repuxado a frio:



Dureza: 197 HB.

Forças atuantes nas engrenagens

Par W [N] Wt [N] Wr [N]

1-2 564,56 530,52 193,09

3-4 903,30 848,83 308,95

5-6 694,85 652,94 237,65

7-8 1970,94 1851,98 674,07

9-10 898,17 844,00 307,19

Forças atuantes na polia

F[N] F1 [N] F2 [N] Fi [N]

106,69 84,68 28,09 51,52

Eixo Tmáx [N.m] Rotação [RPM]

I 6,37 1800,00

II 25,46 450,00

III 40,51 282,86

IV 103,71 110,49

86

- Determinação do diâmetro mínimo do eixo II

No eixo II, o par engrenado mais crítico é o 3-4. Segundo dados das tabelas acima, W =

903,30 N, Wt = 848,83 N e Wr = 308,95 N. Além disso, existe a força da polia atuando

no eixo II. Como a polia é tripla Ftotal = 3 x 106,69 = 320,08 N.

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo II, plano xz.

87

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo II, plano yz.

88

o Momento Fletor Máximo no ponto crítico

𝑀𝑋𝑍 = 5218,5 𝑁. 𝑚𝑚

𝑀𝑌𝑍 = 32466,36 𝑁. 𝑚𝑚

𝑀𝑀Á𝑋 = √(𝑀𝑋𝑍2 + 𝑀𝑌𝑍

2 ) = 32883,09 𝑁. 𝑚𝑚

o Torque

𝑇 = 𝑊𝑡 × (𝑑𝑝

2) = 848,83 × (

60

2) = 25464,79 𝑁. 𝑚𝑚

o Reação nos apoios

𝑅𝐴𝑋𝑍= 560,36 𝑁

𝑅𝐵𝑋𝑍= 68,67 𝑁

𝑅𝐴𝑌𝑍= 421,64 𝑁

𝑅𝐵𝑌𝑍= 427,19 𝑁

𝑅𝐴 = √𝑅𝐴𝑋𝑍

2 + 𝑅𝐴𝑌𝑍

2 = √560,362 + 421,642 = 701,28 𝑁

𝑅𝐵 = √𝑅𝐵𝑋𝑍

2 + 𝑅𝐵𝑌𝑍

2 = √68,672 + 427,192 = 432,67 𝑁

o Critério de Soderberg

Fator de acabamento superficial – Ka

𝑘𝑎 = 𝑎. 𝑆𝑢𝑡𝑏 = 4,51. 690−0,265 → 𝒌𝒂 = 𝟎, 𝟕𝟗𝟖

Para acabamento usinado ou laminado a frio, a = 4,51 e b = -0,265

Fator de dimensão – kb

𝑘𝑏 = 1,24. 𝑑−0,107 = 1,24. 18−0,107 → 𝒌𝒃 = 𝟎, 𝟗𝟏

Para diâmetros 2,79 < d < 51

Fator de confiabilidade - kc

Para confiabilidade de 95% → 𝒌𝒄 = 𝟎, 𝟖𝟔𝟖

89

Fator de temperatura – kd

Para temperaturas inferiores a 350° → 𝒌𝒅 = 𝟏

Fator de concentração de tensões – ke

𝑘𝑒 =1

1 + 𝑞(𝑘𝑡 − 1)=

1

1 + 0,7(1,84 − 1)→ 𝒌𝒆 = 𝟎, 𝟔𝟑𝟎

Limite de endurança – Se’

Como Sut < 1400 MPa → 𝑆𝑒′ = 0,5. 𝑆𝑢𝑡 = 0,5.690 → 𝑺𝒆′ = 𝟑𝟒𝟓 𝑴𝑷𝒂

Logo,

𝑆𝑒 = 𝑘𝑎. 𝑘𝑏 . 𝑘𝑐. 𝑘𝑑 . 𝑘𝑒 . 𝑆𝑒′

= 0,798 . 0,91 . 0,868 . 1 . 0,630 . 345 → 𝑺𝒆 = 𝟏𝟑𝟔, 𝟗 𝑴𝑷𝒂

e,

𝑑𝑚𝑖𝑛 = ((32 ×𝑛

𝜋 ) × ((

𝑀𝑎

𝑆𝑒)

2

+ (𝑇𝑚

𝑆𝑦)

2

) 1

2 ) 1

3 = ((32 ×1,5

𝜋 ) × ((

32883,09

136,9)

2

+

(25464,79

580)

2

) 1

2 ) 1

3 → 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟓, 𝟓𝟏 𝒎𝒎

- Determinação do diâmetro mínimo do eixo III

No eixo III, os pares engrenados mais críticos são os 3-4 e 7-8. Segundo dados da tabela

de ‘Forças atuantes nas engrenagens’ (p.110), tem-se para o par 3-4, W = 898,17 N, Wt

= 844,00 N e Wr = 307,19 N e para o par 7-8 tem-se, W = 1970,84 N, Wt = 1851,98 N e

Wr = 674,07 N.

90

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo III, plano xz.

91

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo III, plano yz.

92


𝑀𝑋𝑍 = 12663,28 𝑁. 𝑚𝑚

𝑀𝑌𝑍 = 34799,67 𝑁. 𝑚𝑚


2 ) = 37032,1 𝑁. 𝑚𝑚

o Torque


2) = 844 × (

96

2) = 40512,17 𝑁. 𝑚𝑚


𝑅𝐴𝑋𝑍= 527,52 𝑁

𝑅𝐵𝑋𝑍= 164,47 𝑁

𝑅𝐴𝑌𝑍= 1449,3 𝑁

𝑅𝐵𝑌𝑍= 451,87 𝑁



2 = √527,522 + 164,472 = 1542,3 𝑁



2 = √1449,32 + 451,872 = 480,9 𝑁



𝑘𝑎 = 𝑎. 𝑆𝑢𝑡𝑏 = 4,51. 690−0,265 → 𝒌𝒂 = 𝟎, 𝟕𝟗𝟖



𝑘𝑏 = 1,24. 𝑑−0,107 = 1,24. 18−0,107 → 𝒌𝒃 = 𝟎, 𝟗𝟏




93




𝑘𝑒 =1

1 + 𝑞(𝑘𝑡 − 1)=

1

1 + 0,8(1,92 − 1)→ 𝒌𝒆 = 𝟎, 𝟓𝟕𝟔



Logo,


= 0,798 . 0,91 . 0,868 . 1 . 0,576 . 345 → 𝑺𝒆 = 𝟏𝟐𝟓, 𝟑 𝑴𝑷𝒂

e,

𝑑𝑚𝑖𝑛 = ((32 ×𝑛

𝜋 ) × ((

𝑀𝑎

𝑆𝑒)

2

+ (𝑇𝑚

𝑆𝑦)

2

) 1

2 ) 1

3 = ((32 ×1,5

𝜋 ) × ((

37032,09

125,3)

2

+

(40512,17

580)

2

) 1

2 ) 1

3 → 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟔, 𝟔𝟖 𝒎𝒎

- Determinação do diâmetro mínimo do eixo IV

No eixo IV, o par engrenado mais crítico é o 7-8. Segundo dados da tabela de ‘Forças

atuantes nas engrenagens’ (p.110), tem-se para o par 7-8, W = 1970,84 N, Wt = 1851,98

N e Wr = 674,07 N.

94

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo IV, plano xz.

95

Diagrama de corpo livre e gráficos da força cortante e do momento fletor para o eixo IV, plano yz.

96


𝑀𝑋𝑍 = 10635,54 𝑁. 𝑚𝑚

𝑀𝑌𝑍 = 29220,70 𝑁. 𝑚𝑚


2 ) = 31096,05 𝑁. 𝑚𝑚

o Torque


2) = 1851,08 × (

112

2) = 103711,15 𝑁. 𝑚𝑚


𝑅𝐴𝑋𝑍= 518,81 𝑁

𝑅𝐵𝑋𝑍= 155,26 𝑁

𝑅𝐴𝑌𝑍= 1425,4 𝑁

𝑅𝐵𝑌𝑍= 426,58 𝑁



2 = √518,812 + 1425,42 = 1516,88 𝑁



2 = √155,262 + 426,582 = 453,96 𝑁



𝑘𝑎 = 𝑎. 𝑆𝑢𝑡𝑏 = 4,51. 690−0,265 → 𝒌𝒂 = 𝟎, 𝟕𝟗𝟖



𝑘𝑏 = 1,24. 𝑑−0,107 = 1,24. 18−0,107 → 𝒌𝒃 = 𝟎, 𝟗𝟏




97




𝑘𝑒 =1

1 + 𝑞(𝑘𝑡 − 1)=

1

1 + 0,7(1,84 − 1)→ 𝒌𝒆 = 𝟎, 𝟔𝟑𝟎



Logo,


= 0,798 . 0,91 . 0,868 . 1 . 0,576 . 345 → 𝑺𝒆 = 𝟏𝟑𝟔, 𝟗 𝑴𝑷𝒂

e,

𝑑𝑚𝑖𝑛 = ((32 ×𝑛

𝜋 ) × ((

𝑀𝑎

𝑆𝑒)

2

+ (𝑇𝑚

𝑆𝑦)

2

) 1

2 ) 1

3 = ((32 ×1,5

𝜋 ) × ((

31096,05

136,9)

2

+

(103711,15

580)

2

) 1

2 ) 1

3 → 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟔, 𝟒𝟏 𝒎𝒎

- Resumo dos dados dos eixos

Eixo RA [N] RB [N] MMÁX [N.m] dmín [mm] dpadrão [mm]

II 701,28 432,68 32,88 15,51 18

III 1542,30 480,90 37,03 16,68 18

IV 1516,88 453,96 31,10 16,41 18

- Dimensionamento das chavetas

A fim de facilitar a fabricação, todas as chavetas serão fabricadas do mesmo material,

que será o mesmo material do eixo.

Aço SAE 1050 CD repuxado a frio:

Resistência ao escoamento (Sy): 580 MPa;

Resistência à tração (Sut): 690 MPa;

Tensão admissível (Ssy = 0, 577.Sy): 335 MPa.

98

o Chaveta da polia

𝑑 = 16 𝑚𝑚

𝐿 = 21 𝑚𝑚

𝑏 = 5 𝑚𝑚

ℎ = 5 𝑚𝑚


𝑑 × ℎ × 𝐿=

4 × 25464,8

16 × 5 × 21→ 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 = 60,6 𝑀𝑃𝑎


𝑑 × 𝑏 × 𝐿=

2 × 25464,8

16 × 5 × 21→ 𝜏𝑐𝑖𝑠 = 30,3 𝑀𝑃𝑎


3 )12 = (60,62 + 3 × 30,33)

12 → 𝜎𝑚á𝑥 = 80,2 𝑀𝑃𝑎

𝐶𝑆 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 =𝑆𝑦

𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝=

580

60,6 → 𝐶𝑆 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 = 9,6

𝐶𝑆 𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑆𝑠𝑦

𝜏𝑐𝑖𝑠=

335

30,3→ 𝐶𝑆 𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 11

𝐶𝑆 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 =𝑆𝑦

𝜎𝑚á𝑥=

580

80,2→ 𝑪𝑺 𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 = 𝟕, 𝟐

o Chaveta das engrenagens 1,3,5

𝑑 = 18 𝑚𝑚

𝐿 = 14 𝑚𝑚

𝑏 = 6 𝑚𝑚

ℎ = 6 𝑚𝑚


𝑑 × ℎ × 𝐿=

4 × 25464,8

18 × 6 × 14→ 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 = 67,4 𝑀𝑃𝑎


𝑑 × 𝑏 × 𝐿=

2 × 25464,8

18 × 6 × 14→ 𝜏𝑐𝑖𝑠 = 33,7 𝑀𝑃𝑎

99


3 )12 = (67,42 + 3 × 33,73)

12 → 𝜎𝑚á𝑥 = 89,1 𝑀𝑃𝑎



580



𝜏𝑐𝑖𝑠=

335

33,7→ 𝐶𝑆 𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 9,9


𝜎𝑚á𝑥=

580

80,2→ 𝑪𝑺 𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 = 𝟔, 𝟓

o Chaveta do bloco duplo

𝑑 = 30 𝑚𝑚

𝐿 = 20 𝑚𝑚

𝑏 = 8 𝑚𝑚

ℎ = 7 𝑚𝑚


𝑑 × ℎ × 𝐿=

4 × 40039,2

30 × 7 × 20→ 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 = 38,7 𝑀𝑃𝑎


𝑑 × 𝑏 × 𝐿=

2 × 40039,2

30 × 8 × 20→ 𝜏𝑐𝑖𝑠 = 16,7 𝑀𝑃𝑎


3 )12 = (38,72 + 3 × 16,73)

12 → 𝜎𝑚á𝑥 = 47,8 𝑀𝑃𝑎



580



𝜏𝑐𝑖𝑠=

335



𝜎𝑚á𝑥=

580

47,8→ 𝑪𝑺 𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 = 𝟏𝟐, 𝟏

100

o Chaveta do bloco triplo

𝑑 = 40 𝑚𝑚

𝐿 = 28 𝑚𝑚

𝑏 = 12 𝑚𝑚

ℎ = 8 𝑚𝑚


𝑑 × ℎ × 𝐿=

4 × 40039,2

40 × 7 × 28→ 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 = 17,9 𝑀𝑃𝑎


𝑑 × 𝑏 × 𝐿=

2 × 40039,2

40 × 8 × 28→ 𝜏𝑐𝑖𝑠 = 6,0 𝑀𝑃𝑎


3 )12 = (17,92 + 3 × 6,0)

12 → 𝜎𝑚á𝑥 = 20,6 𝑀𝑃𝑎



580



𝜏𝑐𝑖𝑠=

335



𝜎𝑚á𝑥=

580

20,6→ 𝑪𝑺 𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 = 𝟐𝟖, 𝟏

o Chaveta das engrenagens 8,10

𝑑 = 18 𝑚𝑚

𝐿 = 14 𝑚𝑚

𝑏 = 6 𝑚𝑚

ℎ = 6 𝑚𝑚


𝑑 × ℎ × 𝐿=

4 × 103617,6

18 × 6 × 14→ 𝜎𝑐𝑜𝑚𝑝 = 274,1 𝑀𝑃𝑎


𝑑 × 𝑏 × 𝐿=

2 × 103617,6

18 × 6 × 14→ 𝜏𝑐𝑖𝑠 = 137,1 𝑀𝑃𝑎

101


3 )12 = (274,12 + 3 × 137,13)

12 → 𝜎𝑚á𝑥 = 362,6 𝑀𝑃𝑎



580



𝜏𝑐𝑖𝑠=

335



𝜎𝑚á𝑥=

580

80,2→ 𝑪𝑺 𝒈𝒍𝒐𝒃𝒂𝒍 = 𝟏, 𝟔

- Dimensionamento das estrias

o Coeficientes de segurança

𝐶𝑆 = 𝑛1 × 𝑛2 × 𝑛3 × 𝑛4 = 2 × 1,33 × 1,4 × 1 → 𝐶𝑆 = 2,66

Fator para incerteza do material (1,5 < n1 < 2,5): Escolho n1 = 2;

Fator de distribuição de carga ao longo da estria: n2 = 1,33 para estrias planas;

Fator de choque: n3 = 1,4 para transmissão com choque;

Fator para o material do cubo: n4 = 1,0 para cubo de aço.

𝐶𝑆𝐶𝐼𝑆 =0,577 × 𝑆𝑦 × 𝑑1 × 𝑏 × 𝐿 × 𝑍

2 × 𝑇=

0,577 × 580 × 18 × 6 × 12 × 4

2 × 40039,2→ 𝐶𝑆𝐶𝐼𝑆 = 21,7 > 𝐶𝑆 𝑂𝐾!

𝐶𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃 =𝑆𝑦 × 𝑑1 × ℎ × 𝐿 × 𝑍

2 × 𝑇=

580 × 18 × 4 × 12 × 4

2 × 40039,2→ 𝐶𝑆𝐶𝑂𝑀𝑃 = 12,5 > 𝐶𝑆 𝑂𝐾!

- Especificação dos rolamentos

Para os eixos II, III, IV, que possuem o diâmetro d = 18 foi selecionado o rolamento

SKF 6203 com diâmetro nominal dnom = 17. A vida nominal e a vida nominal ajustada

serão calculadas conforme fórmulas a seguir para garantir que os rolamentos suportam

as solicitações do projeto.

102

o Vida nominal

𝐿10 = (𝐶

𝑃)

3

, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑜𝑙𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎𝑠

o Vida nominal ajustada

𝐿10𝑎= 𝑎1. 𝑎2. 𝑎3. 𝐿10 = 𝑎1. 𝑎23. 𝐿10

Onde P é a carga no mancal, calculada previamente, C a capacidade de carga dinâmica,

a1 o fator de confiabilidade, a2 o fator de material e a3 o fator de condições de

funcionamento. O fator a23 pode ser obtido da seguinte tabela:

Para uma confiabilidade de 90%, o fator a1 é igual a 1. O fator a23 será considerado

como sendo igual a 1.

103

o Cálculo da carga no mancal, P

𝑃 = 𝑋. 𝐹𝑟 + 𝑌. 𝐹𝑎, 𝐹𝑎 = 0

𝑃 = 𝐹𝑟

o Cálculo para a pré-seleção

𝐶 ≥ 9,8. 𝑃 × √𝐿10ℎ×𝑁×60

1000000

3

Onde:

L10h = Vida útil = 10000 horas

N = rotação máxima do eixo

Eixo II

Eixo III

Eixo IV

d 18 mm

d 18 mm

d 18 mm

Torque 25,46 N.m

Torque 40,51 N.m

Torque 103,71 N.m

N 450,00 rpm

N 282,86 rpm

N 110,49 rpm

P 701,3 N

P 1542,3 N

P 1516,9 N

C ≥ 4533 N

C ≥ 8539 N

C ≥ 6139 N

SKF 6203

SKF 6203

SKF 6203

Nrev 270 x10⁶ rev.

Nrev 170 x10⁶ rev.

Nrev 66 x10⁶ rev.

L10a 2533 x10⁶ rev.

L10a 238 x10⁶ rev.

L10a 250 x10⁶ rev.

Como o número de revoluções para uma vida útil de 10000 horas, Nrev, foi inferior

àquele da vida nominal ajustada, a escolha desse rolamento é adequada (Nrev < L10a →

OK!).

104

Apêndice B – Especificação de peças a serem compradas e fabricadas

Será elaborado um passo a passo resumido que possibilite a fabricação de cada uma

das peças. O plano de fabricação seguirá recomendações e ensinamentos provenientes

das referências [14], [15], [16], [17], [18] e [19].

As peças que não serão fabricadas, mas sim compradas de um fabricante

especializado, serão listadas primeiramente.

B1. Peças a serem adquiridas de fabricantes especializados

Porca para polia menor (Peça 1):

Detalhes: M20 x 2,5.

Especificação: Porca sextavada normal 605 668 00 – 20.

http://www.ciser.com.br/htcms/media/pdf/tabela-de-precos/br/fixadores-aplicacoes-

diversas.pdf, acessado em 28/07/2015.

Arruela de pressão para a polia menor (Peça 2):

Detalhes: Dimensão Nominal - 20 mm.

Especificação: 801 651 00 – 20.


diversas.pdf acessado em 28/07/2015.

Chaveta para polia menor (Peça 4):

Detalhes: Chaveta DIN 6885 TIPO B – b x t x L [mm] = 6 x 6 x 28.

Especificação: por encomenda pelo site da empresa Metal Mec.

http://www.metalchavetas.com.br/download/panfleto_metalchavetas.pdf, acessado

em 28/07/2015.

Correias (Peça 5):

Detalhes: Correias Multi-V 3T A-46.

Especificação: Catálogo Goodyear (por encomenda).

http://www.rolimao.com.br/manutencao/Catalogo-Correias-Goodyear.pdf, acessado

em 28/07/2015.

http://www.ciser.com.br/htcms/media/pdf/tabela-de-precos/br/fixadores-aplicacoes-diversas.pdf%20acessado%20em%2028/07/2015

http://www.ciser.com.br/htcms/media/pdf/tabela-de-precos/br/fixadores-aplicacoes-diversas.pdf%20acessado%20em%2028/07/2015

105

Parafusos sextavados para as tampas (Peça 8):

Detalhes: M6 x 1,00 x 20, com rosca inteira.

Especificação: 102.6P.06.020.

http://www.generalfix.com.br/catalogo_general.pdf, acessado em 28/07/2015.

Arruela Lisa (Peça 9):

Detalhes: Dimensão Nominal – 6 mm.

Especificação: 806 251 00.



Parafusos sextavados menores para fixação da carcaça (Peça 10):




Porcas para carcaça (Peça 11):

Detalhes: M6 x 1,0.




Parafusos sextavados maiores para fixação da carcaça (Peça 12):

Detalhes: M6 x 1,00 x 60, com comprimento de rosca de 18 mm.



Pino cilíndrico alavanca (Peça 19):

Detalhes: d = 5 mm , L = 24 mm.

Especificação: Pino Paralelo DIN 7 – 5x24 (Cód. 7-050024).

http://casafer.com.br/produto-2967-Pino+Paralelo, acessado em 28/07/2015.

106

Pino cônico maior (Peça 24):

Detalhes: d = 4 mm , L = 55 mm e Conicidade = 1:50.

Especificação: Pino Cônico ISO 2339 Tipo A – 4x55 (Cód. 1-026040)

http://casafer.com.br/produto-2966-Pino+Conico, acessado em 28/07/2013.

Pino cônico menor (Peça 25):

Detalhes: d = 2 mm , L = 22 mm e Conicidade = 1:50.

Especificação: Pino Cônico ISO 2339 Tipo A – 2x22 (Cód. 1-012025)

http://casafer.com.br/produto-2966-Pino+Conico, acessado em 28/07/2013.

Mola de fixação (Peça 26):

Detalhes: P = 2 mm, L = 8,5 mm, De = 7 mm, Di = 5 mm d = 1 mm.

Especificação: 199, empresa Casa das Molas.

http://www.molas.com.br/Consulta_Compressao.asp?Intervalo=5,70%20a%206,00,

acessado em 28/07/2015.

Chavetas para engrenagens 1, 3, 5, 8 e 10 (Peça 28):

Detalhes: Chaveta DIN 6885 TIPO A - b x t x L [mm] = 6 x 6 x 14.

Especificação: por encomenda no site da empresa Metal Mec.


em 28/07/2015.

Anéis elásticos para eixos com diâmetro de 18 mm (Peça 29):

Detalhes: D1 = 18 mm.

Especificação: 501.018

http://www.acoforma.com.br/din471.htm, acessado em 27/07/2015.

Rolamentos (Peça 30):

Detalhes: d = 17 mm.

Especificação: Catálogo SKF – SKF 6203.

http://www.molas.com.br/Consulta_Compressao.asp?Intervalo=5,70%20a%206,00

107

http://www.skf.com/br/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-

groove-ball-bearings/single-row-deep-groove-ball-

bearings/singlerow/index.html?prodid= 1050010203&imperial=false, acessado em

28/07/2015.

Retentor Saída (Peça 32):

Detalhe: d1 = 15 mm;

Especificação: 15x26x7 HMS5 RG.

http://www.skf.com/binary/21-129139/Industrial-shaft-seals---10919_2-EN.pdf,






Chaveta para o bloco duplo de engrenagens (Peça 38):

Detalhes: Chaveta DIN 6885 TIPO B - b x t x L [mm] = 8 x 7 x 20.



em 28/07/2015

Olhal de suspensão tipo parafuso (Peça 40):

Detalhes: M12x1,75.

Especificação: OPA-012

http://qualityfix.com.br/wp-content/uploads/2013/10/tabela_olhal-de-suspensao-

parafuso.jpg, acessado em 30/07/2015.





108





Chaveta para o bloco triplo de engrenagens (Peça 47):

Detalhes: Chaveta DIN 6885 TIPO B - b x t x L [mm] = 12 x 8 x 28.



em 28/07/2015.

Arruela de pressão para a polia maior (Peça 51):

Detalhes: Dimensão Nominal – 16 mm.

Especificação: 801 551 00 - 16.


diversas.pdf acessado em 28/07/2015.

Porca para polia maior (Peça 52):

Detalhes: M16 x 2,0.




Chaveta para polia maior (Peça 54):

Detalhes: Chaveta DIN 6885 TIPO A - b x t x L [mm] = 5 x 5 x 21.



em 28/07/2015.

109

Retentor Entrada (Peça 55):

Detalhe: d1 = 17 mm;

Especificação: 17x28x7 HMS5 RG.

http://www.skf.com/binary/21-129139/Industrial-shaft-seals---10919_2-EN.pdf,


Bujão de Esvaziamento (Peça 61):

Detalhes: M14 x 1,50 x 10,10.

Especificação: Oil Drain Plug - 090-075.

https://www.dormanproducts.com/catalog/hardware2006/035-040_Sec3_Part2.pdf,


Motor (peça 67):

Detalhes: Potência de 1,5 hp e velocidade de rotação de 1800 rpm.

Especificação: Catálogo WEG - WEG W 22 Quattro:

http://ecatalog.weg.net/TEC_CAT/tech_motor_dat_web.asp, acessado em 28/07/

2015.

Parafusos sextavados para a tampa dos rolamentos (Peça 68):




B2. Peças a serem fabricadas

Nesta seção, será apresentado um plano de fabricação resumido das peças que serão

fabricadas e, portanto, não adquiridas de um fabricante especializado.

Todas as peças que serão fabricadas em ferro fundido passarão por um mesmo

processo inicial, onde a peça será obtida a partir do processo de desenvolvimento do

macho, de um modelo e de um molde. Para simplificar o plano de fabricação, ele será

descrito somente uma vez a seguir.

110

I. Construir modelo de madeira, bipartido, com dimensões um pouco aumentadas

para que haja sobremetal de usinagem, além de um ângulo de 5° de inclinação

nas superfícies verticais;

II. Eliminar cantos vivos;

III. Construir caixa para construção do macho responsável por criar as superfícies

internas da peça (este procedimento é necessário apenas se a peça possuir

superfícies internas);

IV. Obter o macho em areia (apenas se o procedimento acima tiver sido realizado),

sempre eliminando a formação de cantos vivos;

V. Pegar uma das partições do modelo e colocar dentro de outra caixa, onde será

desenvolvida a primeira partição do molde;

VI. Colocar a areia dentro da caixa já com o modelo e soca-la bastante;

VII. Retirar o excesso;

VIII. Cravar dois cilindros ocos na areia, próximos à peça, sendo que um será o

responsável pela formação do canal de descida e outro pela formação do canal

de saída;

IX. Colocar talco para criar uma superfície antiaderente.

X. Posicionar o macho no lugar correto banhado em talco para melhorar o

acabamento das superfícies internas;

XI. Encaixar a outra partição do modelo;

XII. Pegar outra caixa idêntica a primeira, posiciona-la em cima dela e junta-las para

formar a segunda partição do molde;

XIII. Colocar a areia dentro da segunda caixa e soca-la bastante;

XIV. Novamente retirar o excesso;

XV. Separar as duas partições;

XVI. Cortar a areia para obter o canal de alimentação entre a peça e os canais de

descida e de saída;

XVII. Fazer pequenos furos para saída dos gases que se formam ao longo da

solidificação do metal;

XVIII. Remover o cilindro oco e o modelo;

XIX. Alargar o canal de descida para criar uma superfície cônica;

XX. Encaixar novamente as duas partições;

XXI. Fundir o ferro e derramá-lo através do canal de descida;

XXII. Esperar a cura do metal e em seguida, separar ambas as partições mais uma vez;

111

XXIII. Retirar a peça e limpá-la;

XXIV. Recortar o excesso de metal (do canal de alimentação, do canal de descida e

possíveis rebarbas);

XXV. Levar à fresa ou torno para obter dimensões e acabamentos superficiais

desejados, principalmente nas superfícies que necessitaram de inclinação;

As peças que não serão fabricadas em ferro fundido terão seu plano de fabricação

igualmente elaborado.

A seguir seguem as etapas a serem realizadas para a obtenção das peças:

o Polia menor (Peça 3):

I. Prender a peça com sobremetal de usinagem na placa de três castanhas, centrar e

facear;

II. Fazer furo de centro;

III. Colocar o contraponto;

IV. Efetuar as marcações;

V. Fazer torneamentos cilíndricos externos para obter os diâmetros desejados;

VI. Retirar o contraponto e fazer furo de centro no torno utilizando uma broca presa

a um mandril que deve ser fixado no cabeçote móvel;

VII. Substituir broca por alargador e fazer alargamento do furo ainda no torno;

VIII. Fazer torneamento cilíndrico interno passante com 16 mm de diâmetro;

IX. Virar peça;

X. Cortar peça nas medidas indicadas de forma que fique com 49 mm de largura;

XI. Levar à plaina limadora e abrir rasgo para chaveta.

o Vareta de óleo (Peça 6):


facear;

II. Fazer furo de centro e colocar o contraponto;

III. Efetuar as marcações;

IV. Fazer torneamento esférico externo para obter o domo;

112

V. Efetuar torneamento curvilíneo para obter perfil circular com raio de 2 mm;

VI. Substituir a ferramenta e recartilhar região indicada;

VII. Virar a peça e prendê-la onde foi feito o recartilhamento;

VIII. Centrar;

IX. Substituir novamente a ferramenta e cortar sobremetal, deixando-a com a

medida indicada;

X. Fazer furo de centro;

XI. Colocar o contraponto;

XII. Fazer torneamentos cilíndricos externos para obter os diâmetros desejados;

XIII. Efetuar sangramento com o bedame para gerar marcas de nível máximo e

mínimo;

o Polia maior (Peça 7):

I. Levar peça com sobremetal de usinagem à fresadora, posicionar e facear;

II. Retirar excesso de material de forma com que a peça fique com 54 mm de

largura, o cubo com 35 mm de largura e os canais das correias com 49 mm de

largura;

III. Fazer fresamento de canaleta em ambos os lados com fresa de topo, 17 mm de

profundidade e diâmetros maior e menor indicados na representação;

IV. Levar a peça ao torno, prender na placa de três castanhas e centrar;

V. Efetuar as marcações;

VI. Fazer torneamentos cilíndricos externos para obter os diâmetros desejados;

VII. Produzir chanfro indicado;

VIII. Virar a peça;

IX. Fazer marcações novamente e efetuar torneamento externo na parte que estava

presa antes e produzir chanfro no outro lado;

X. Fazer furo de centro no torno utilizando uma broca presa a um mandril que deve

ser fixado no cabeçote móvel;

XI. Substituir broca por alargador e fazer alargamento do furo ainda no torno;

XII. Fazer torneamento cilíndrico interno passante com 16 mm de diâmetro;

XIII. Levar à plaina limadora e abrir rasgo para chaveta.

113

o Partição superior da carcaça (Peça 13):

I. Obtenção das peças através do processo de desenvolvimento do macho, do

modelo e do molde descritos no início desta seção;

II. Virar a peça e ainda na mandriladora e abrir furos maiores, com 70 mm de

diâmetro, nas abas laterais;

III. Em seguida, continuando na mandriladora, fazer um furo passante com diâmetro

de 40 mm para formar as superfícies de apoio aos rolamentos;

IV. Atentar ao acabamento superficial dos apoios (N8) e às tolerâncias geométricas;

V. Fazer as marcações e levar carcaça à furadeira e abrir todos os furos indicados;

VI. Rosquear os furos abertos com um macho.

o Partição intermediária da carcaça (Peça 14):


modelo e do molde descritos no início desta seção, sendo que a partição no

molde da carcaça deve ocorrer bem no centro dela, paralela ao plano frontal;

II. Movê-la para a mandriladora e abrir primeiramente os dois furos de 15 mm de

diâmetro no local indicado na superfície lateral da peça;

III. Virar a peça e ainda na mandriladora e abrir furos maiores, com 70 mm de


IV. Em seguida, continuando na mandriladora, fazer um furo passante com diâmetro


V. Atentar ao acabamento superficial dos apoios (N8) e às tolerâncias geométricas;

VI. Fazer as marcações e levar carcaça à furadeira para abrir todos os furos nas abas

e nas superfícies laterais e frontal;

VII. Rosquear os furos abertos com um macho;

o Partição inferior da carcaça (Peça 15):


modelo e do molde descritos no início desta seção, sendo que a partição no

molde da carcaça deve ocorrer bem no centro dela, paralela ao plano frontal;

114

II. Virar a peça e ainda na mandriladora e abrir furos maiores, com 70 mm de


III. Em seguida, continuando na mandriladora, fazer um furo passante com diâmetro


IV. Atentar ao acabamento superficial dos apoios (N8) e às tolerâncias geométricas;

V. Fazer as marcações e levar carcaça à furadeira para abrir todos os furos nas abas

e nas superfícies laterais;

VI. Rosquear os furos abertos com machos;

o Prato Bloco Duplo (Peça 16):

I. Obtenção da peça através do processo de desenvolvimento do modelo e do

molde descritos no início desta seção, sendo que neste caso não será necessária a

utilização de um macho;

II. Efetuar marcações;

III. Levar peça à furadeira e abrir os furos de 0,80 mm de profundidade e 10 mm de

diâmetro e o furo central de 12 mm de diâmetro.

o Prato Bloco Triplo (Peça 17):

I. Obtenção da peça através do processo de desenvolvimento do modelo e do

molde descritos no início desta seção, sendo que neste caso não será necessária a


II. Efetuar marcações;

III. Levar peça à furadeira e abrir os furos de 0,80 mm de profundidade e 10 mm de

diâmetro e o furo central de 12 mm de diâmetro.

o Encaixe alavanca (Peça 18):

I. Obtenção da peça através do processo de desenvolvimento, do modelo e do

molde descritos no início desta seção. Cabe observar que na fabricação deste

encaixe não será necessário o uso de um macho nem será necessário levar peça à

fresadora no final do processo;

115

II. Efetuar marcações e levar peça à furadeira para abrir um furo de 5 mm de

diâmetro no centro da peça;

III. Lixar para melhorar acabamento superficial.

o Braço da alavanca (Peça 20):

I. Obtenção da peça através do processo de desenvolvimento do macho, do modelo

e do molde descritos no início desta seção;

II. Efetuar marcações e levar peça à furadeira e abrir furo de 5 mm de diâmetro no

cilindro superior da peça;

III. Ainda na furadeira, abrir furos indicados para posterior alargamento;

IV. Realizar alargamento para obter um perfil para pino de diâmetro de 4 mm e um

outro de 2 mm, ambos com conicidade de 1:50.

o Alavanca (Peça 21):



II. Produzir uma rosca M10 x 1,5;

III. Lixar para melhorar acabamento superficial.

o Copo da Alavanca (Peça 22):



II. Numa plaina limadora, planificar uma superfície no cone com profundidade de

1,5 mm;

III. Efetuar marcações e levar peça à furadeira e abrir furo de 10 mm de diâmetro na

superfície planificada do item anterior;

IV. Também na furadeira, realizar um furo de 10 mm de diâmetro e 13,5 mm de

profundidade na base do copo seguido de um alargamento até 11 mm de

diâmetro e 2,5 mm de profundidade;

V. Ainda na furadeira, abrir furos indicados para posterior alargamento;

116

VI. Realizar alargamento para obter perfil para pino de diâmetro de 4 mm e

conicidade de 1:50.

o Eixo das alavancas (Peça 25):


facear;




V. Fazer torneamentos cilíndricos externos para obter os diâmetros indicados;

VI. Obter chanfros de 1 mm com torneamento cônico externo;

VII. Efetuar sangramentos com bedame de 1 mm de largura e profundidade de corte

de 0,5 mm;

VIII. Atentar-se aos filetes, não permitindo a formação de cantos vivos;

IX. Virar a peça e cortar o excesso de material;

X. Efetuar marcações e levar à furadeira para abrir furos indicados;

XI. Realizar alargamento para obter um perfil para pino de diâmetro de 7 mm e um

outro de 4 mm, ambos com conicidade de 1:50.

o Esfera de fixação (Peça 27):

I. Obtenção da peça através do processo de desenvolvimento, do modelo e do

molde descritos no início desta seção. Cabe observar que na fabricação desta

esfera não será necessário o uso de um macho nem será necessário levar peça à

fresadora no final do processo;

II. Lixar para melhorar acabamento superficial.

o Eixo IV (Peça 31):


facear;



117




VII. Efetuar dois sangramentos com bedame de 1,1 mm de largura e profundidade de

corte de 0,4 mm;

VIII. Produzir novo sangramento com 1,3 mm de largura e profundidade de corte de

0,5 mm;

IX. Atentar-se aos filetes, não permitindo a formação de cantos vivos;

X. Virar a peça e cortar o excesso de material;

XI. Efetuar marcações e levar à fresadora para abrir rasgos de chaveta.

o Tampa do eixo IV (Peça 33):



II. O modelo deve ser partido no centro da peça, paralelamente ao plano lateral;

III. Efetuar marcações;

IV. Levar peça à furadeira e abrir os 6 furos de 6 mm de diâmetro distanciados

uniformemente ao longo de um raio de 27,5 mm;

o Engrenagem 8 (Peça 34):


II. Eliminar o excesso de material de forma com que a peça fique com 24 mm de

largura.

III. Efetuar corte com 5 mm de profundidade a partir do plano posterior para obter

diâmetro de 40 mm;

IV. Fazer fresamento de canaleta com fresa de topo em ambos os lados, com 3 mm

de profundidade e diâmetros maior e menor indicados na representação;

V. Levar a peça ao torno, prender na placa de três castanhas e centrar;

VI. Efetuar as marcações;

VII. Fazer torneamento cilíndrico externo para obter o diâmetro de 116 mm;

VIII. Retirar o contraponto e inserir broca para produzir o furo de centro;

IX. Alargar o furo;

118

X. Fazer torneamento cilíndrico interno para obter diâmetro de 18 mm;

XI. Realizar brochamento para abrir rasgo de chaveta;

XII. Levar à fresadora e obter os 56 dentes de módulo 2 com a fresa módulo através

de um fresamento tangencial de perfil.

o Tampas do eixo III (Peça 36):


e do molde descritos no início desta seção. Nesta peça não será necessária a





uniformemente ao longo de um raio de 27,5 mm.



facear;




V. Fazer torneamentos cilíndricos externos para obter os diâmetros de 48 mm e 30

mm;

VI. Obter chanfro de 1 mm com torneamento cônico externo;

VII. Efetuar sangramentos com bedame de 1,6 mm de largura e profundidade de

corte de 0,7 mm;


IX. Retirar o contraponto e inserir broca para produzir o furo de centro;

X. Alargar o furo;

XI. Fazer torneamento cilíndrico interno para obter diâmetro de 18 mm;

XII. Retirar do torno e efetuar brochamento seguido de retificação para criar perfil

estriado interno;

XIII. Virar a peça ainda na fresadora e abrir rasgo de chaveta no local indicado;

119

XIV. Levar à fresadora horizontal e obter os 22 dentes de módulo 2 com a fresa

módulo através de um fresamento tangencial de perfil.




largura.


diâmetro de 80 mm;



VI. Fazer torneamento cilíndrico externo para obter o diâmetro de 100 mm;

VII. Retirar o contraponto e inserir broca para produzir o furo de centro;

VIII. Alargar o furo;

IX. Fazer torneamento cilíndrico interno para obter diâmetro de 30 mm;

X. Realizar brochamento para abrir rasgo de chaveta;

XI. Levar à fresadora e obter os 48 dentes de módulo 2 com a fresa módulo através


o Encaixe Bloco Duplo (Peça 41):


facear;





mm;

VI. Atentar-se aos filetes, não permitindo a formação de cantos vivos;




X. Ainda na fresadora, abrir rasgo de chaveta no local indicado.

120

o Tampa de lubrificação (Peça 43):


e do molde descritos no início desta seção. Nesta peça não será necessária a




IV. Levar peça ao torno e criar rosca M56 x 5,5 na região indicada;

V. Ainda no torno, substituir a ferramenta e produzir superfície recartilhada;




largura.


diâmetro de 40 mm;



VI. Fazer torneamento cilíndrico externo para obter o diâmetro de 82 mm;




X. Realizar brochamento para abrir rasgo de chaveta;

XI. Levar à fresadora e obter os 39 dentes de módulo 2 com a fresa módulo através





largura.

III. Levar a peça ao torno, prender na placa de três castanhas e centrar;


121

V. Fazer torneamento cilíndrico externo para obter o diâmetro de 100 mm;

VI. Retirar o contraponto e inserir broca para produzir o furo de centro;

VII. Alargar o furo;

VIII. Fazer torneamento cilíndrico interno para obter diâmetro de 40 mm;

IX. Realizar brochamento para abrir rasgo de chaveta;

X. Levar à fresadora e obter os 48 dentes de módulo 2 com a fresa módulo através


o Encaixe Bloco Triplo (Peça 48):


facear;





mm;

VI. Atentar-se aos filetes, não permitindo a formação de cantos vivos;




X. Ainda na fresadora, abrir rasgo de chaveta no local indicado.



facear;





mm;

VI. Obter chanfro de 1 mm com torneamento cônico externo;

122

VII. Efetuar sangramentos com bedame de 1,85 mm de largura e profundidade de

corte de 1,25 mm;


IX. Retirar o contraponto e inserir broca para produzir o furo de centro;

X. Alargar o furo;

XI. Fazer torneamento cilíndrico interno para obter diâmetro de 18 mm;

XII. Retirar do torno e efetuar brochamento seguido de retificação para criar perfil

estriado interno;

XIII. Virar a peça ainda na fresadora e abrir rasgo de chaveta no local indicado;

XIV. Levar à fresadora horizontal e obter os 30 dentes de módulo 2 com a fresa

módulo através de um fresamento tangencial de perfil.

o Eixo III (Peça 50):


facear;





mm;



corte de 0,5 mm;



X. Efetuar marcações e levar à fresadora, onde será utilizada uma fresa geradora de

estrias paralelas para obter as estrias com as dimensões indicadas na

representação;

XI. Fazer retificação das estrias;

123

o Eixo II (Peça 53):


facear;







corte de 0,4 mm e em seguida fazer outros dois com 1,3 mm de largura e 0,5

mm de profundidade de corte;



X. Efetuar marcações e levar à fresadora para abrir rasgos de chaveta;

XI. Levar peça ao torno e formar nela uma rosca M16 x 2,0 numa das extremidades.

o Tampa do eixo II (Peça 56):






uniformemente ao longo de um raio de 27,5 mm.




largura.


diâmetro de 40 mm;

124







IX. Alargar o furo;





o Espaçador 35,75 mm (Peça 58):



II. Levar ao torno para melhorar seu acabamento interno através de um

torneamento cilíndrico interno.




largura.


diâmetro de 50 mm;







IX. Alargar o furo;


125












largura.

III. Efetuar corte de 5 mm de profundidade a partir do plano posterior para obter

diâmetro de 40 mm e no plano oposto, efetuar corte de 1,5 mm de profundidade

para obter o mesmo diâmetro;







IX. Alargar o furo;





126

o Anel Pescador (Peça 63):

I. Numa chapa metálica de 6 mm de espessura realizar o corte de uma

circunferência de 132 mm de diâmetro;

II. Com uma fresadora, realizar um desbaste circular de 2 mm em cada face do

disco de modo a obter um ressalto de 38 mm de diâmetro;

III. Abrir um furo no centro e realizar o acabamento com um torno cilíndrico para

obter um furo com 18 mm de diâmetro.

IV. Com um compasso para corte circular, fazer ranhuras nas duas faces com os

diâmetros apresentados no desenho;

V. Com uma lixa, criar uma superfície com ranhuras na espessura do disco.

o Tampa dos Rolamentos (Peça 64):



II. Melhorar o acabamento interno da tampa numa fresadora;

III. Efetuar as marcações;

IV. Levar a peça à uma furadeira e abrir os quatro furos passantes com 6 mm de

diâmetro.




largura.


diâmetro de 40 mm;







IX. Alargar o furo;

127










128

Anexo I – Desenhos Técnicos

Peça 3 - Polia menor

Peça 6 - Vareta de óleo

Peça 7 - Polia maior

Peça 13 - Partição superior da carcaça

Peça 14 - Partição intermediária da carcaça

Peça 15 - Partição inferior da carcaça

Peça 16 - Prato Bloco Duplo

Peça 17 - Prato Bloco Triplo

Peça 18 - Encaixe alavanca

Peça 20 - Braço da alavanca

Peça 21 - Alavanca

Peça 22 - Copo da Alavanca

Peça 25 - Eixo das alavancas

Peça 27 - Esfera de fixação

Peça 31 - Eixo IV

Peça 33 - Tampa do eixo IV

Peça 34 - Engrenagem 8

Peça 36 - Tampas do eixo III



Peça 41 - Encaixe Bloco Duplo

Peça 43 - Tampa de lubrificação



Peça 48 - Encaixe Bloco Triplo


Peça 50 - Eixo III

Peça 53 - Eixo II

Peça 56 -Tampa do eixo II


Peça 58 - Espaçador 35,75 mm




Peça 63 - Anel Pescador

Peça 64 - Tampa dos Rolamentos



Escala 1: 2

75

6 +

-0,0150,015

12,

80 + 0,

100

0

20 + 0,021

0

13 2 3

34°

49

13

14,

50

N6

Cantos vivos devem ser adoçadosAfastamento Geral: 0,1

3 N8(N6

)

3 Polia Menor 1 Ferro Fundido 130 cm³

Peça Denominação e Observações Quant. Materiais e dimensões

Prof. Armando Carlos de Pina Filho UFRJ Unidade: mm

Escala 1:1

1º Diedro

Data: 21/07/15Variador de Velocidade


Peça 3

Projeto de Graduação

Superfície Recartilhada

Nível Máximo

Nível Mínimo

0,30

15 50

4

115

12

10 5

16

R2 3

Afastamento Geral: 0,1

N86

6 Vareta de Óleo 1 Aço AISI 1030 17 x 140Peça Denominação e Observações Quant. Materiais e dimensões


Escala 1:1

1º Diedro



Peça 6


Escala 1: 5 R20

R120

R50

5 +-0,0150,015

300

16 +

0,0180

10,

3 + 0,

100

0

49 3

8°

13

3

2 3

5

17

13

21

54 66

N6

N8(N6

)7

Afastamento Geral: 0,1Cantos vivos devem ser adoçados

7 Polia Maior 1 Ferro Fundido 1030 cm³



Escala 1:2

1º Diedro



Peça 7


20

R35

10 17,50

250

40 - 00,025

R25 R18

60°

R27,50

6 furos M6 x 1,0 20 rosqueados

10 1

0

156

,90

80

50,50

30

20

14

15

17,50

12

3

Rosca Tampa

Rosca Gancho

6 furos M6 x 1 passantes

15

40

136,90

10

148,90 148,90

R7,50

2

313,80 290

R185 N8


13 N11(N8

)

13 Carcaça Superior 1 Ferro Fundido 1700 cm³



Peça 13


Variador de Velocidade Data: 21/07/15

1º Diedro

Escala 1:5

Unidade: mmUFRJProf. Armando Carlos de Pina Filho

76,90

87,80 115,05

313,80

156,90 1

5 8

120

°

4

20

39

R20

R35

40

-0 0,02

5

R18

R25

60° R27,50

313,80

273,80

290 78

34

30

R10

R6

N8

N8

17,

50

146,90 10 14

103

,15

10

10

15

24

4,50

21

222

22

3





14 N11(

N8)

14 Carcaça Intermediária 1 Ferro Fundido 1310 cm³



Peça 14



1º Diedro

Escala 1:5


15

155

8

333,80

16,90

10 10

89

15

R10 30

21,80

135

15

R7,50

170

14

100 25

17,50

R35

40

-0 0,02

5

R25 R18

60°

R27,50

6 furos M10 x 1,25 passantes


313,80

290

222

17,

50

146,90

35,80 136,50

100

61

10

10

22

3 12



M14 x 1,5

71

253,80

240

250

N8N8

N8

N11(N8

)15


15 Carcaça Inferior 1 Ferro Fundido 3225 cm³



Peça 15



1º Diedro

Escala 1:5


60

12

10

33,71° 32,34°

42

Furo escareado M4

118

°

0,80

13

16 N11


16 Prato Bloco Triplo 1 Ferro Fundido 8500 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 16


60

12

10

42

40,24°

90°

Furo escareado M4

13

0,80

118

°


N1117

17 Prato Bloco Duplo 1 Ferro Fundido 8500 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 17


18

5

5

10

ch 0,5

N1118


18 Encaixe Alavanca 2 Ferro Fundido 1 cm³



Escala 5:1

1º Diedro



Peça 18


14

5

20

10

8

17

46,85

3

50

60°

24

Furo para pino cônico (1:50)

N1120


20 Braço Alavanca 2 Ferro Fundido 25 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 20


R E

SF. 1

5

15

1

30 12

M10 x 1,5

N1121


21 Alavanca 2 Ferro Fundido 21 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 21


10

30

58

70°

A

A

10

12 1

1

11 10 2

,50

1,50 21

13,30

10

CORTE A-A

Furo para pino cônico M4 (1:50)


N1122

22 Copo 2 Ferro Fundido 60 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 22


106,98

1 1 45,85 42

16,13 23 11

0,5

0

0,5

0

15

10

12

ch1



N825


25 Eixo Alavanca 2 Aço AISI 1030 Q e T 17 x 110



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 25


Escala 1: 2

61

4,30

12 30,50

14 7,45

12 19

3 + 0,

100

0

3,5

0 + 0,

100

0

1

67,30

16

5 -0 0,

030

15

17

+ +0,01

80,

007

18

+ +0,01

20,

001

1,10 1,30

6 -0 0,

030

20

17

+ +0,01

80,

007

1,10

5,45

175 0

,4

ch 1


N631

31 Eixo IV 1 Aço SAE 1050 20 x 178Peça Denominação e Observações Quant. Materiais e dimensões


Escala 1:1

1º Diedro



Peça 31


70

55

A

A

6 furos 6

5

2,1

0

8

1

4

40

21

26

8

CORTE A-A

ch 0,3

ch 0,5


N1133

33 Tampa Eixo IV 1 Ferro Fundido 25 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 33


N6

10

0

10

7

40

6 +-0,0150,015

11,

80 + 0,

100

0

18 +

0,0180

A

6,28

3,14

DETALHE AESCALA 2 : 1

24

3 8

11

6

11

2

19


34 N8(N6

)

Dentes da engrenagem devem ser coroados

34 Engrenagem 8 (m = 2, z = 56, Ө = 20 ) 1 Aço AISI 1030 Q e T 118 x 25



Escala 1:2

1º Diedro



Peça 34


70

55

A

A6 furos 6

40

1

5

2,1

0 6

8 R1

35

,80

CORTE A-A

ch 0,5


N1136

36 Tampa Eixo III 2 Ferro Fundido 25 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 36


39

35

30 +

+ 0,0150,002

6 ++ 0,0580,010

22

+ 0,1

30

0

18

+ 0,01

80

A

6,28 3,

14


28

19

32

2 2

1,60 0

,70

4 + 0,

200

0

57,70

2,10 48

44

ch 1

8 - 00,036

N6


37 N8(N6

)





Escala 1:1

1º Diedro



Peça 37


N6

91

8 +-0,0180,018

18,

30 + 0,

200

0

30

+ 0,0

21

0

A

6,28

3,14


16

3

80

13

10

0

96


39 N8(N6

)





Escala 1:2

1º Diedro



Peça 39


18,

30 + 0,

200

0

8 +-0,0180,018

30 +

0,021

0

80

70

10

16


41 N8

Cantos vivos devem ser adoçados

41 Encaixe Bloco Duplo 1 Aço AISI 1030 80 x 18



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 41


Superfície Recartilhada

56

82

A

A M56 x 5,5

7

10

6

2

6,50

CORTE A-A


N1143

43 Tampa Lubrificação 1 Ferro Fundido 60 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 43


Escala 1: 2

N6

73

12 +-0,0210,022

23,

30 + 0,

200

0

65

40 +

0,0250

A

6,28

3,14


17

3

14

82

78


45 N8(N6

)





Escala 1:1

1º Diedro



Peça 45


Escala 1: 2

N6

12 +-0,0210,022

23,

30 + 0,

200

0

91

40 + 0,0250

A

6,28 3,14


10

0 13

96


46 N8(N6

)





Escala 1:1

1º Diedro



Peça 46


23,

30 + 0,

200

0

12 +-0,0210,022

40 +

0,025

0

80

70

10

16

N848

48 Encaixe Bloco Triplo 1 Aço AISI 1030 80 x 18



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 48


12 - 00,043

N6

22 +

0,1300

18

+ 0,01

80

50

40

+ +0,

018

0,00

2

6 ++ 0,0580,010

55

A 3,75

1,85 40

67,60

13

3

3 3

1,2

5

5 + 0,

200

0

64

60

ch 1

6,28

3,14



49 N8(N6

)





Escala 1:2

1º Diedro



Peça 49


284

1

1,10

12

17 + +0,

018

0,00

7

15,10

0,4

253,80

ch 1

Escala 1: 2

22

- -0,30

00,

430

6 --0,0300,060

18 -- 0,032

0,059


N650

50 Eixo III 1 Aço SAE 1050 24 x 287Peça Denominação e Observações Quant. Materiais e dimensões


Escala 1:1

1º Diedro



Peça 50


20,50

34,30

24

12

5,75

118

6

4,15

12

21

14

16 59,75

16,25 3 + 0,

100

0

3,5

0 + 0,

100

0

16

+ +0,01

20,

001

5 -0 0,

030

17

+ +0,01

80,

007

18

20

17 + +0,

018

0,00

7

1,30 1,10

1 6 -0 0,

030

1,10 1,30

243,50 0

,4

0,5

18

+ +0,01

20,

001

ch 1

M16 x 2,0


N653

53 Eixo II 1 Aço SAE 1050 21 x 246Peça Denominação e Observações Quant. Materiais e dimensões


Escala 1:2

1º Diedro



Peça 53


40

70

55

A

A

6 furos 6

5

2,1

0

8

4

28

40

1

23

8

2

CORTE A-A

ch 0,3

ch 0,5


N1156

56 Tampa Eixo II 1 Ferro Fundido 25 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 56


80

6 +-0,0150,015

91

11,

80 + 0,

100

0

18 +

0,0180

40

A

N6 6,28

3,14


13

20

18

3

5 10

0

96


N8(N6

)57





Escala 1:2

1º Diedro



Peça 57


22

18 ++

0,0340,016 35,75


N858

58 Espaçador 35,75 mm 1 Latão 22 x 37



Escala 2:1

1º Diedro



Peça 58


N6

6 +-0,0150,015

55

50

40

11,

80 + 0,

100

0

18 +

0,0180 A

6,28

3,14


13

23

5

3

5

23

64

60


59 N8(N6

)





Escala 1:2

1º Diedro



Peça 59


22

18 ++

0,0340,016

20,75


60 N8




Escala 2:1

1º Diedro



Peça 60


Escala 1: 2

N6

65

40

73

11,

80 + 0,

100

0

6 +-0,0150,015

18 + 0,018

0

A

3,14

6,28


14

19

8 3

1,50

82

78


62 N8(N6

)





Escala 1:1

1º Diedro



Peça 62



63 N8

132

38

18

10

50

10

10

A

A

C

2

6

B

CORTE A-A

0,20

1

DETALHE BESCALA 10 : 1

1 1

DETALHE CESCALA 5 : 1

63 Anel Pescador 1 Aço SAE 1030 135x135x6



Escala 1:2

1º Diedro



Peça 63


R25 R18

R20

5

N8

12

12

100

35,

80

R3

8 12

M6 x 1,0


64 N11(N8

)

64 Tampa Rolamentos 1 Ferro Fundido 25 cm³



Escala 1:1

1º Diedro



Peça 64


N6

55

50

40

6 +-0,0150,015

11,

80 + 0,

100

0

18 +

0,0180

A

6,28

3,14


18

3 8

64

13

60


65 N8(N6

)





Escala 1:1

1º Diedro



Peça 65


22

18 ++

0,0340,016 25,30


N866




Escala 2:1

1º Diedro



Peça 66


12

3 54

381

424

A

A

13

14

15

1617

B

B

1

3

4

2

5

9

12

10

8

6

11

7

CORTE A-AESCALA 1 : 2

201918

21

23

22

24

27

26

25

CORTE B-BESCALA 1 : 2

28

31

33

35

36

39 40 42 43 46 47

49

45

48

30

51

52

54

53

55

575962 5860636566

4137 38

61

50

29

44

32

56

34

64

555

67

68

68 Parafuso Cab. Sextavada 4 M6 x 1,0 x 30 - General Fix: 102.6P.06.030

67 Motor Elétrico 1 WEG Quattro W2266 Espaçador 25,3 mm 1 Latão 22 x 2665 Engrenagem 10 1 Aço AISI 1030 Q e T 66 x 2064 Tampa dos Rolamentos 1 Ferro Fundido 25 cm³63 Anel Pescador 1 Aço SAE 1030 135x135x6 62 Engrenagem 5 1 Aço AISI 1030 Q e T 84 x 2061 Bujão de Esvaziamento 1 M14x1,50x10- Dorman: 090-07560 Espaçador 20,75 mm 1 Latão 22 x 2259 Engrenagem 3 1 Aço AISI 1030 Q e T 66 x 2558 Espaçador 35,75 mm 1 Latão 22 x 3757 Engrenagem 1 1 Aço AISI 1030 Q e T 102 x 2056 Tampa Eixo II 1 Ferro Fundido 25 cm³55 Retentor Entrada 1 d=17mm SKF: 17x28x7 HMS5 RG54 Chaveta Polia Maior 1 Chaveta DIN 6885 Tipo A -

5x5x21 [mm]53 Eixo II 1 Aço SAE 1050 21 x 24652 Porca Sextavada 1 M16 x 2,0 -Ciser: 60556600-1651 Arruela de pressão 1 D = 16 mm - Ciser: 80155100-1650 Eixo III 1 Aço SAE 1050 24 x 28749 Engrenagem 2 1 Aço AISI 1030 Q e T 66 x 6948 Encaixe bloco triplo 1 Aço AISI 1030 80 x 1847 Chaveta Bloco Triplo 1 Chaveta DIN 6885 Tipo B -

12x8x28 [mm]46 Engrenagem 4 1 Aço AISI 1030 Q e T 102 x 1545 Engrenagem 6 1 Aço AISI 1030 Q e T 84 x 1844 Anel de Retenção Bloco Triplo 1 D1= 40 mm - Acoforma: 50104043 Tampa Lubrificação 1 Ferro Fundido 60 cm³42 Anel de retenção Bloco Duplo 1 D1= 30 mm - Acoforma: 50103041 Encaixe bloco duplo 1 Aço AISI 1030 80 x 1840 Olhal de suspensão 2 M12 x 1,75 - QualityFix: OPA-01239 Engrenagem 9 1 Aço AISI 1030 Q e T 102 x 1838 Chaveta Bloco Duplo 1 Chaveta DIN 6885 Tipo B -

8x7x20 [mm]37 Engrenagem 7 1 Aço AISI 1030 Q e T 50 x 5936 Tampa Eixo III 2 Ferro Fundido 25 cm³35 Anel de retenção 17 6 D1= 17 mm - Acoforma: 50101734 Engrenagem 8 1 Aço AISI 1030 Q e T 118 x 2533 Tampa Eixo IV 1 Ferro Fundido 25 cm³32 Retentor Saída 1 d=15mm SKF: 15x26x7 HMS5 RG31 Eixo IV 1 Aço SAE 1050 20 x 17830 Rolamento 6 SKF 620329 Anel de Retenção 18 3 D1= 18 mm - Acoforma: 50101828 Chaveta Paralela 5 Chaveta DIN 6885 Tipo B -

6x6x14 [mm]27 Esfera de Fixação 2 8,50 mm26 Mola de Fixação 2 P=2, L=8,5, De=7, Di=5, d=125 Pino Cônico menor 2 2x22 - Casafer: 1-01202524 Pino Cônico maior 2 4x55 - Casafer: 1-02604023 Eixo da alavanca 2 Aço AISI 1030 Q e T 17 x 11022 Copo 2 Ferro Fundido 60 cm³21 Alavanca 2 Ferro Fundido 21 cm³20 Braço da Alavanca 2 Ferro Fundido 25 cm³19 Pino Alavanca 2 5x24 - Casafer: 7-05002418 Encaixe Alavanca 2 Ferro Fundido 1 cm³17 Prato Bloco Duplo 1 Ferro Fundido 8500 cm³16 Prato Bloco Triplo 1 Ferro Fundido 8500 cm³15 Carcaça Superior 1 Ferro Fundido 1700 cm³14 Carcaça Intermediária 1 Ferro Fundido 1310 cm³13 Carcaça Inferior 1 Ferro Fundido 3225 cm³12 Parafuso Cab. Sextavada 8 M6 x 1,0 x 60 - General Fix:

100.6P.06.06011 Porca Sextavada 28 M6 x 1,0 - Ciser: 60525700-610 Parafuso Cab. Sextavada 12 M6 x 1,0 x 25 - General Fix:

102.6P.06.0259 Arruela Plana 68 D = 6 mm - Ciser: 80625100

8 Parafuso Cab. Sextavada 24 M6 x 1,0 x 20 - General Fix: 102.6P.06.020

7 Polia Maior 1 Ferro Fundido 1030 cm³6 Vareta de óleo 1 Aço AISI 1030 17 x 1405 Correia 3 Goodyear Multi-V 3T A-464 Chaveta Parela 1 Chaveta DIN 6885 Tipo B -

6x6x28 [mm]3 Polia Menor 1 Ferro Fundido 130 cm³2 Arruela de pressão 1 D = 20 mm - Ciser: 80165100-201 Porca Sextavada 1 M20 x 2,5 -Ciser: 60566800-20

Peça Denominação e observações Quant. Material e dimensões

POSIÇÕES DAS ALAVANCAS

110,5 RPM : 2-5176,8 RPM : 3-5282,9 RPM : 1-5450,0 RPM : 2-4720,0 RPM : 3-4

1152,0 RPM : 1-4

24

A

R

23 2345678910111213141516171819202122 1

115 1322 1124 917 7 521 19 214 1216 1023 820 618 4 3

B

Q

P

N

M

L

K

J

H

G

F

E

D

C

A

P

M

K

H

F

D

R

Q

B

N

L

J

G

E

C


Conjunto



1º Diedro

Escala 1:2


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