Projeto MET - Piquitito[1]
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1
Mquinas de Elevao e Transporte
Projeto de ponte Rolante
Andr Ferreira de Souza n203606 3M
Giovani de Barros n203603 3M
Karine Osaku Dias n203610 3M Rodrigo Bellio n203612 3M
Thiago Calil n203604 3M
Ulisses Teixeira Neto n203602 3M
Projeto de ponte Rolante
FACENS/SP
2005
ndice
61. Dados Tcnicos e Caractersticas Principais do Projeto
62. Clculo do dimetro do cabo
73. Clculo do dimetro do tambor
74. Clculo do motor, redutor e freio
85. Mecanismo de Elevao
106. Clculo dos Acoplamentos
117. Clculo das pontas de eixo:
128. Clculo das espessuras das flanges:
129. Clculo da solda Eixo Cubo - Flange:
1310. Estimativa do peso do carro (Estrutura / mecnica / eltrica)
1411. Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:
1512. Clculo do torque do freio
1513. Clculo da reao mxima na roda do carro
1714. Clculo do eixo da roda do carro
1815. Rotao da roda do carro: Nrc
1816. Clculo do rolamento da roda do carro:
1917. Clculo da potncia do redutor:
1918. Clculo do pra-choque
2019. Clculo da estrutura do carro
2620. Clculo do CG do carro
2721. Clculos das vigas principais e cabeceiras
2721.1 Pr-seleo do perfil da viga principal da ponte rolante:
2721.2 Cargas na viga principal:
2721.1.1 Cargas distribudas SG1.
2821.1.2 Cargas concentradas SG2
2822. Carga de servio:
2822.1 Cargas dinmicas:
2822.2 Cargas provenientes da frenagem da ponte (ap/g):
2822.3 Cargas devido ao vento:
2822.4 Cargas devido ao choque contra batente:
2822.4.1 Energia Cintica devido ao choque:
2822.4.2 Energia devido a deflexo da mola dos pra-choques:
2922.4.3 Desacelerao no impacto contra o batente:
2923. Esforos solicitantes no centro da viga principal:
2923.1 Momento devido aos pesos prprios:
2923.1.1 Cargas distribudas SG1:
2923.1.2 Cargas concentradas SG2:
2923.1.3 Momento devido ao peso prprio do carro:
2923.1.4 Momento devido ao mecanismo de translao da ponte:
3023.1.5 Momento devido a cabina equipada na extremidade:
3023.1.6 Momento total devido ao SG2:
3023.1.7 Momento total devido aos pesos prprios:
3023.2 Momento devido carga de service SL:
3023.3 Momento proveniente da acelerao ou frenagem da ponte:
3024. Coeficiente de majorao
3025. Esforos Combinados para os trs casos de solicitao:
3026. Caractersticas geomtricas da seco da viga principal da ponte rolante:
3127. Clculo das tenses:
3127.1 Clculo das tenses:
3227.2 Clculo das tenses admissveis:
3228. Flecha nas vigas principais
3228.1 Clculo da flecha devido a cargas distribudas:
3228.2 Clculo da flecha devido a cargas concentradas
3228.3 Clculo da flecha mxima / adm da viga principal:
3329. Esforos solicitantes nas extremidades da viga principal:
3329.1 Clculo da fora cortante mxima VA:
3329.2 Clculo dos esforos de toro na seo m n da viga principal:
3329.2.1 Momento devido ao torque de partida do motor da translao da ponte MT1:
3329.2.2 Momento devido as cargas verticais excntricas MT2:
3329.2.3 Momento devido as cargas laterais agindo no topo do trilho MT3:
3329.2.4 Momento de toro total na seo da extremidade da viga principal MTt:
3330. Caracterstica da seo na extremidade da viga principal:
3430.1 Mdulo de resistncia toro na extremidade da viga principal Wte:
3430.2 rea de cisalhamento na extremidade na da viga principal:
3431. Tenses na seo da extremidade principal:
3431.1 Clculo das tenses:
3431.1.1 Tenso devido ao momento torsor MTt:
3431.1.2 Tenso devido a fora cortante:
3431.1.3 Tenso atuante mxima:
3431.2 Clculo da tenso admissvel:
3432. Verificao da alma da viga principal:
3432.1 Tenso de compresso na alma debaixo do trilho na viga principal:
3432.2 Espaamento entre os diafragmas da viga principal:
3532.2.1 Tenso de cisalhamento na alma da viga, devido fora cortante VA:
3532.2.2 Distncia entre os diafragmas na viga principal Ddf:Ddf h1.
3533. Flambagem da aba superior da viga principal:
3634. Flambagem das almas da viga principal:
3634.1 Inrcia do diafragma longitudinal:
3634.2 Verificao da necessidade do diafragma longitudinal:
3635. Cargas na viga cabeceira da Ponte Rolante:
3735.1 Esforos solicitantes nas extremidades da viga principal como carro na mxima aproximao do gancho:
3735.2 Coeficiente de majorao Mx (funo do grupo de estrutura):
3735.3 Reaes nas rodas da viga cabeceira com o carro na mxima aproximao do gancho:
3735.4 Coeficiente para determinao da reao transversal na roda da ponte (KFa)
3736. Esforos solicitantes na viga cabeceira:
3736.1 Momento devido as cargas verticais:
3836.2 Momento devido s cargas horizontais:
3836.3 Esforos combinados para o Caso I de solicitao:
3837. Caractersticas geomtricas da viga cabeceira da Ponte Rolante:
3838. Tenses crtica da viga cabeceira (sees A e C):
3838.1 Clculo das tenses: Ponto A
3938.2 Clculo das tenses admissveis:
3939. Tenses na seo da extremidade da viga cabeceira:
3939.1 Caractersticas da seo na extremidade da viga cabeceira:
3939.2 Clculo das tenses:
3939.2.1 Tenso devido fora cortante R1:
3939.3 Clculo da tenso admissvel:
3940. Verificao da flecha na viga cabeceira:
3940.1 Clculo da flecha devido a cargas distribudas:
4040.2 Clculo da flecha devido a cargas concentradas
4040.3 Clculo da flecha mxima / adm da viga cabeceira
4041. Estimativa do peso da ponte (estrutura / mecnica / eltrica):
4041.1 Esquema da ponte rolante:
4041.2 Peso total estimado da ponte: Qp
4041.3 Dados do exerccio:
4042. Mecanismo de translao: clculo da potncia do motor
4042.1 Clculo da potncia de regime do motor do mecanismo de translao
4042.2 Clculo da potncia de acelerao do motor do mecanismo de translao:
4142.3 Clculo da potncia do motor do mecanismo de translao:
4143. Mecanismo de translao: Clculo do torque do freio
4143.1 Clculo do torque do freio eletromagntico
4144. Mecanismo de translao: Clculo da reao mxima, reao mnima e reao mdia por roda da ponte, verificao do dimetro da roda/trilho e patinao das rodas motoras da ponte.
4144.1 Clculo da reao mxima, reao mnima e reao mdia por roda da ponte.
4144.1.1 Clculo da reao mxima na roda da ponte:
4244.1.2 Clculo da reao mnima na roda da ponte:
4244.1.3 Clculo da reao mdia na roda da ponte:
4244.2 Verificao do par roda/ trilho da ponte:
4244.2.1 Verificao do par roda/ trilho da ponte: Caso I e II de solicitao:
4244.2.2 Verificao do par roda/ trilho da ponte: Caso III de solicitao
4244.3 Verificao da patinao das rodas motoras da ponte:
4244.3.1 Com carga:
4244.3.2 Sem carga:
4345. Clculo do eixo da ponte rolante
4345.1 Esquema do eixo da roda da ponte
4345.2 Tenso adm. Ruptura/ fadiga:
4345.2.1 Tenso adm. de ruptura (adm.rup)
4345.2.2 Tenso adm. fadiga (adm.fad)
4445.3 Verificao do eixo da roda da ponte rolante
4445.4 Rotao da roda da ponte:
4446. Clculo do rolamento da roda da ponte
4546.1 Verificao da capacidade dinmica do rolamento (hr)
4546.2 Verificao da capacidade esttica do rolamento (kgf)
4547. Clculo da potncia do redutor
4547.1 Clculo da reduo necessria no redutor do mecanismo de translao
4547.2 Clculo da potncia necessria na entrada no redutor do mec. de translao:
4647.3 Clculo do torque requerido na sada do redutor do mec. de translao:
4648 Clculo do pra-choque
4649. Clculo / Seleo do sistema Festoon da ponte rolante
4649.1 Perfil do caminho de rolamento do festoon
4649.2 Determinao do programa para o carro do festoon
4749.3 Determinao do modelo de carro do festoon
4749.4 Nmero de Cable trolley: Nct
.1. Dados Tcnicos e Caractersticas Principais do Projeto
A ponte rolante ser projetada e construda de acordo com a norma NBR-8400 da ABNT, conforme a classificao:
2. Clculo do dimetro do cabo
Temperatura mxima = 40C Alma de fibraPonte rolante Classe 6 x 37 / Construo 6 x 41Carga til 55 tonN cabos do moito 8 cabos p/ carga til > 30tonGrupo mec. 2m Moito N 041.40.M5 Peso (1270 Kgf)
Carga de servio Carga til (55000 Kgf) + Moito (1270 Kgf) = 56270 KgfRendimento do moito:
Fora no cabo:
Fator Q=0,3
Dimetro do cabo normalizado: 26mm
Carga de ruptura = 37900 Kgf (IPS)
Para equipamentos que no transportam metal lquido Cs>5
3. Clculo do dimetro do tambor
TamborH1= 18H2= 1
Dimetro do tambor adotado = 600mmRoldanas livres/mvelH1= 20H2= 1,12
Roldanas fixas/mvel: Grupo 1-4 / Srie I
Dimetro da roldana normalizado = 630mm4. Clculo do motor, redutor e freio
f1 = 1 (p/ temperatura < 40C)f2 = 1
f3 = 1,23 (p/ inversor de freqncia)
Nmero de pares de plos: 4
Fred elev.: fator de servio = 1,25
K1 freio: fator de servio do freio = 2,0 (p/ eletrohidrulico EMH)
mec = moito * red elev * rol. tambor = 0,9704*0,9413*0,98 = 0,8952
Potncia do motor:
Conforme catlogo WEG:
Potncia normalizada: 100cv
Carcaa: 205 S/N
Rotao: 1780 rpm
Rotao do tambor :
Reduo do redutor: Ired elev = Nm elev / Nt = 1780 / 9,34 = 190,6
Potncia do redutor:
Conforme catlogo Transmotcnica:
Potncia nominal: 83,7Kw
Tamanho: AH1440
Reduo exata: 1/183,663
Clculo do torque do freio:
Conforme catlogo EMH:
Modelo: FDI14-I EDN 50/6
Dimetro do disco: 400 mm
5. Mecanismo de Elevao
Clculo do peso do tambor
Dados:
Dimetro primitivo do tambor D = 600 mm
Altura de elevao H = 28000 mm
Carga nominal Qn = 55000 kgf
Peso dos dispositivos de levantamento Qd = 1270 kgf
Nmero de cabos de sustentao carga f = 8
Nmero de pontas i = 2
Clculo da quantidade de ranhuras n :
F = (2*g)+(2*e)+(2*l)+100 com g = 30mm e e = 40mm
l = n*p = 62 * 29 = 1798 mm
F = (2*40) + (2*40) + (2*1798) + 100 = 3836 mm
Clculo do dimetro externo usinado:
B = D 2*K
Com K = 3,0 mm
B = 600 6 = 594 mm
Tenso de Flexo devido ao efeito de viga:
Tenso de flexo devido ao efeito de viga:
L = F + 70 = 3836 + 70 = 3906 mm
h = 16 mm
Tenso de Flexo local:
EMBED Equation.3 Tenso de esmagamento:
Com p = 29 mm
Tenso total resultante:
Anlise de toro no casco:
Clculo da tenso de toro:
Espessura de chapa:
h = 16mm
S = 9,7 mm
K = 3,0 mm
Cte 1 = 6 mm
Cte2 = 6 mm
Espessura normalizada: 45mm
Dimetro interno bruto:
Di = D - 2*h - 2*S - cte2 = 594 2*16 2*9,7 6 = 536,6mm
Reclculo do Dimetro externo:
De = Di + 2*Esp = 536,6 + 2*45 = 626,6 mm
Verificao de sobremetal mnimo para usinagem:
Dv = De cte1 cte2 = 626,6 6 6 = 614,6 mm
Clculo do peso do tambor:
Dados de entrada:
De = Dimetro externo do tambor 0,626 m
Di = Dimetro interno do tambor 0,536 m
Df = Dimetro da flange do tambor 0,726 m
t1 = Espessura da flange externa do tambor - 0,0254 m
t2 = Espessura da flange interna do tambor 0,0254 m
Lt = Comprimento calandrado do tambor 3,785 m
Densidade do ao = 7850 kgf/m3Volume do Cilindro:
Volume da Flange:
Volume tambor = Vcil + Vflan = 0,3 + 0,027 = 0,338 m3
Ptambor = densidade * Vtambor = 7850 * 0,338 = 2653,6 kgf
6. Clculo dos Acoplamentos
Clculo de acoplamento especial
Dados de entrada:
Fora no cabo Tc = 7248,3 kgf
K1 acoplam. = 1,4
Dtambor = 0,6 m
Rendimento rol. = 0,98
Clculo da fora do acoplamento especial
CatlogoJaure
TamanhoTCB-500
Torque61400,0 Nm
Fora 92000,0 N
Diametro do furo195,0 mm
Clculo do torque do acoplamento flexvel de eng.
Dados:
Potencia motor Pm = 75,6 CV
K2 = 2,0
Rotao Nelev = 1780 rpm
CatlogoVulkan
Tamanho 115FF
Torque2200,0 Nm
Diametro do Furo65,0 mm
7. Clculo das pontas de eixo:
Verificao do lado do pedestal:Dados:
i2
Peso do moito1270 kgf
P2,9 cm
f (nmero de cabos de sustentao da carga)8
L390,6 cm
Fora de Trao no cabo de ao PL7104,8 N
rendimento0,99
capacidade: carga nominal kgf55000,0 kgf
h1,6 cm
Tenso de flexo;
Tenso de cisalhamento devido a fora cortante:
Tenso combinada:
8. Clculo das espessuras das flanges:
Tenso de esmagamento flange interna:
Tenso de esmagamento flange externa:
EMBED Equation.3 9. Clculo da solda Eixo Cubo - Flange:
Tenso de flexo por cm de solda:
Tenso de cisalhamento devido fora cortante:
Tenso resultante unitria:
Espessura mnima do cordo de solda:
Com (adm = 850 kgf/cm2
Clculo do Rolamento do tambor:
Rolamento auto-compensador de rolos 23028 CC/W33
Crol conform. Catlogo SKF 40483 kgf
C0rol (kgf)69341
Y13
Y02,8
Pk3,3
L10h adm (hr)6300 hr
Tc7248,3 kgf
Rotao do tambor 9,3 rpm
Peso tambor2653,6 kgf
D eixo tambor 140 mm
Verificao da capacidade dinmica do rolamento
Verificao da capacidade esttica do rolamento
10. Estimativa do peso do carro (Estrutura / mecnica / eltrica)
Layout preliminar do carro
A200
B1020
C1220
D2000
E600
F600
Lcar.2440
J490
M415
N430
G430
H3956
I120
Vcar4506
Peso total do mecanismo de elevao: P1mec.elev
Cabo de ao300 Kg
Moito (Qo)1270 Kg
Tambor2653,6 Kg
Redutor2225,0 Kg
Acoplamento especial tambor redutor146 Kg
Polias fixas140 Kg
Polias compensadoras79 Kg
Acoplamento flexivel motor redutor9,1 Kg
Pedestal do Tambor100 Kg
Motor da elevao442 Kg
Parte eltrica do carro500 Kg
Peso do mecanismo de elevao P1mec.elev.6,595 ton
Peso estimado da estrutura do carro:
Carga til: Q = 55ton Altura de elevao: Helev=28m Vo do carro: Vcar = 4,506m Entre rodas do carro: Lcar = 2,44m
Peso total estimado do carro: Qc
11. Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:
Clculo da potncia de regime do motor do mecanismo de direo:
Velocidade de direo - Vdir = 9 m/min Resistncia ao deslocamento das rodas Wt = 8 Kgf/ton
Rendimento do redutor da direo: red dir = 0,985^3 = 0,9557
Clculo da potncia de acelerao do motor do mecanismo de direo:
Acelerao da gravidade: g=9,8m/s2
Fator de inrcia: = 1,1
Tempo de acelerao do carro:
Clculo da potncia do motor do mecanismo de direo:
Fator de temperatura: f1 = 1,0 (p/ temp