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PROJETO DE UMA PONTE ROLANTE Serviço : Manutenção Industrial.

Dados Técnicos e Características Principais Do Projeto :

• Ambiente de serviço: Coberto, sem vento, temperatura máxima 40°C.

• Capacidade nominal de carga: 25 ton. • Vão da ponte rolante: 20 m • Velocidade nominal de levantamento: 9 m/min • Velocidade nominal de translação do carro (direção): 36 m/min • Velocidade nominal de translação da ponte: 80 m/min • Curso útil do gancho: 10 m • Extensão do caminho de rolamento: 150 m • Classe de utilização da ponte rolante: B • Estado de carga: 2 • Classificação do mecanismo para:

a) Mecanismo de levantamento: Grupo 2M b) Mecanismo de translação do carro (direção) : Grupo 2M c) Mecanismo de translação da ponte: Grupo1AM

OBSERVAÇÕES : 1. A ponte rolante será operada, por meio de combinadores, instalados na cabina de comando, com a

utilização de freios de sapatas. 2. Todos os movimentos da ponte serão acionados, por meio de um sistema rotórico convencional de 5 pontos

de velocidades ( utilizando motores com rotores bobinados também chamados motores de anéis ). A tensão de alimentação elétrica será 440V, 60Hz, trifásica.

3. Para o mecanismo de elevação principal, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha de 40% e classe de partida igual a 150.

4. Para o mecanismo de translação da ponte, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha de 40% e classe de partida igual a 150.

5. Para o mecanismo de translação do carro, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha 40% e classe de partida igual a 150.

6. As avaliações dos projetos, serão feitas quinzenalmente durante o acompanhamento do andamento do projeto pelo Professor Orientador.

7. Estas folhas de dados técnicos deverão ser devolvidas com o projeto. PROJETO DO EQUIPAMENTO O projeto do equipamento será de acordo com as normas: • NBR 8400 - antiga PNB 283 - Mecânica/Estrutural • EB 620 - Motores Elétricos Anéis. Para consultas, onde as normas acima forem omissas, utilizar : 1. CMMA 2. AISE 3. FEM 4. JIS 5. DIN 6. IEC 7. OUTRAS NOTA : • Todo componente e material aplicado na fabricação do equipamento deverá ser disponível no mercado

brasileiro ( Bitolas de Chapas / Perfis, etc. ).

2

DESENVOLVIMENTO DO PROJETO - ROTEIRO DE CÁLCULOS : 1. Escolha do número de cabos de sustentação /diagrama esquemático do cabeamento / cálculo e

escolha do moitão / seleção do rolamento de escora.

2. Escolha do diâmetro do cabo padronizado.

3. Escolha do coeficiente de segurança do cabo de aço.

4. Escolha do diâmetro das polias ( compensadoras / móveis/fixas ).

5. Seleção dos rolamentos das polias móveis e fixas.

6. Escolha do diâmetro / comprimento do tambor / cálculo do tambor ( espessura / peso total/eixos /

flanges / nervuras / rolamento do lado do pedestal ).

7. Cálculo da potência do motor de levantamento.

8. Escolha do motor de levantamento.

9. Cálculo da redução necessária para redutor de levantamento.

10.Escolha do redutor de levantamento.

11.Cálculo e escolha dos pinos/buchas do acoplamento especial do tambor / redutor.

12.Desenho do acoplamento especial tambor x redutor.

13.Cálculo do torque para o freio de levantamento.

14.Escolha do freio para o motor de levantamento ( parada ).

15.Escolha do freio de controle para levantamento ( sistema de controle ).

16.Seleção / cálculo de acoplamentos e rolamentos / cálculo de eixos necessários.

17.Estimativa do peso do carro ( Estrutural / Mecânico / Elétrico ).

18.Cálculo da potência para o motor de translação do carro.

19.Escolha do motor de translação do carro.

20.Cálculo do freio para o motor de translação do carro ( parada ).

21.Escolha do freio para o motor de translação do carro ( parada ).

22.Cálculo da reação máxima por roda do carro.

23.Checagem do diâmetro roda / trilho - reação.

24.Cálculo da redução para redutor de translação do carro.

25.Escolha do redutor de translação do carro.

26.Entre rodas/vão do carro ( LAY-OUT ).

27.Seleção/cálculo de acoplamento e rolamentos / cálculo de eixos necessários.

28.Cálculo preliminar da estrutura do carro.

29.Cálculo preliminar do peso próprio total do carro.

30.Determinação do centro de gravidade do carro ( CG ).

31.Verificação da estrutura do carro manualmente pelos conhecimentos da resistência dos materiais.

3

MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE DE CARGAS

ITEM 1

1.1- ESCOLHA DO NÚMEROS DE CABOS DE SUSTENTAÇÃO

• Recomenda-se de 1Ton A 30Ton utilizar 4 ( quatro ) cabos e talha gêmea.

1.2- DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CABEAMENTO

talha gêmea de 4 cabos

1.2- CÁLCULO E ESCOLHA DO MOITÃO • Para carga útil de 25 Ton, peso total do moitão = 480 Kg ( tab. pág. 78 )

4

1.4- SELEÇÃO DO ROLAMENTO DE ESCORA

Co = FS x Po onde: Co → Capacidade de carga elástica Po → Carga elática equivalente FS → Fator de esforço elástico = 2 para F = 25000 Kg = 250 KN Co = 2 x 250 ⇒ Co = 500 KN ∴ Co = 50000 Kg para Co = 50000 Kg No catálogo da FAG temos: Rolamento Axial de Esfera - Nº 51226 • mm130.int =∅ • ∅ =ext mm. 190 • Largura = 45 mm • Peso = 3,99 Kg ITEM 2 - 2.1- ESCOLHA DO DIÂMETRO DO CABO PADRONIZADO RENDIMENTO DA TALHA

( )⇒

−−

×=−

−×=

98,0198,01

21

111 2

mancal

Nmancal

talha N ηη

η η talha = 0 99,

onde:

N → Número de polias a contar da compensadora inclusive →mancalη Mancais de rolamento ( tab. pág.86 )

5

2.2- FORÇA DE TRAÇÃO

⇒×+

=×°

=99,0448025000

cabos acessórios +carga

talhaηnT KgT 34,434.6=

2.3- DIÂMETRO MÍNIMO DO CABO

⇒×=×= 34,434.630,0min TQd mmd 06,24min = onde: Q→Coeficiente que depende do grupo no qual está classificado o mecanismo, do cabo e do tipo de levantamento efetuado. • Para grupo 2M ⇒ Q = 0,30 ( NBR 8400 ) NOTA : d dfabr min≥ , para o diâmetro de 24,06 mm adotar cabo padrão de 1” ( 25,4mm ) Ø NORMALIZADO = 1” - cabo de aço polido com alma de fibra 6 x 41 com carga de ruptura ( Cs ) = 37900 Kg/mm2 e peso = 2,5 Kg/m ( tab. pág. 88 ). Peso do cabo = n° de cabos x altura de elevação x densidade linear Peso do cabo = 4 x 10 x 1,919

Kg 76,76 = cabo do Peso

VERIFICAÇÃO : ⇒×

++=

99,0476,7648025000T KgfT 72,453.6=

⇒×= 72,453.630,0d mm 24,10=d • Portanto diâmetro adotado satisfaz ⇒ d mm= 1 25 4" ,ou ITEM 3 – ESCOLHA DO COEFICIENTE DE SEGURANÇA DO CABO DE AÇO

Cs =carga de ruptura do cabo de aço

T

⇒=72,453.6

37900Cs 87,5=Cs

NOTA : Cs ≥ 5 para pontes que não transportam metal líquido.

6

• Portanto Cs = 5,87 está OK ITEM 4 – 4.1- ESCOLHA DO DIÂMETRO DA POLIA COMPENSADORA

Ømín ≥ H1 x H2 x Dc = 14 x 1 x 25,4 ⇒ mm60,355=∅ onde:

H1 → Grupo de classificação mecânica ( 2M/cabo 1” ) - ( pág. 75 ) H2 → 1 ( NBR 8400 ) – ( Pág. 76 ) Dc → Diâmetro do cabo

• Da tab.(pág. 90) temos que: Polia grupo 0 a 4 (compens.) → mmopadronizad 355=∅ DIN 15062 4.2- ESCOLHA DO DIÂMETRO DAS POLIAS MÓVEIS Ømín ≥ H1 x H2 x Dc = 20 x 1,12 x 25,40⇒ Ø = 568,96 mm

• Da tab. ( pág. 90 ) temos que : Padronizado D1 série I → mmopadronizad 630=∅ DIN 15062

ITEM 5 – 5.1- SELEÇÃO DOS ROLAMENTOS DAS POLIAS MÓVEIS E FIXAS

Obs.: Talha gêmea de quatro cabos não possui polia fixa.

KgPPPFR 86,32262

72,6453=⇒=⇒=

KgCoCoPoFSCo 29,48405,186,3226 =⇒×=⇒×= onde:

P → Carga de tração por cabo Co → Capacidade de carga estática Po = FR → Carga estática equivalente FS → Fator de esforço estático = 1,5 para Co = 4840,29 Kg

7

No catálogo da FAG temos: • Rolamento Fixo de Esfera - Nº 6410N • mm50.int =∅ • mmext 130. =∅ • Largura = 31 mm • Peso = 1,95 Kg ITEM 6 – ESCOLHA DO DIÂMETRO / COMPRIMENTO DO TAMBOR / CÁLCULO DO TAMBOR ( ESPESSURA / PESO TOTAL / EIXOS /FLANGES / NERVURAS / ROLAMENTO DO LADO DO PEDESTAL ). 6.1- ESCOLHA DO DIÂMETRO DO TAMBOR

⇒××=××≥∅ 1184,2521 HHdcabotambormín 457,20mm = tambormín∅ onde: H1= 18 ( para grupo mecânico = 2M / pág. 75 ) H 2 = 1 ( NBR 8400 / pág. 76) d cabo = 1” ( 25,4 mm ) 6.2- Dados: • Diâmetro primitivo do tambor D = 457,20 mm

• Altura de elevação H = 10000 mm

• Diâmetro do cabo de aço d = 1 “

• Carga nominal Qn = 25000 Kgf

• Peso dos dispositivos de levantamento Qd = 480 Kgf

• Número de cabos de sustentação da carga f = 4

• Número de pontas de cabos presos no tambor i = 2

• Potência transmitida ao eixo do tambor

• Rotação do tambor

6.3- CÁLCULO DA QUANTIDADE DE RANHURAS NORMAIS DE UM LADO DO TAMBOR.

⇒+××

×=+

×××

= 2220,457

4100002ππ iD

fHn ranhuras 16=n

8

6.4- CÁLCULO DO COMPRIMENTO DO TAMBOR ( TEÓRICO ).

⇒×++×=×++×= 46427575222 1 lFrFLt mmLt 1153= onde:

F1 → Folga lateral para prender cabos = 75mm

Fr → Folga entre lados ranhurados = 75mm l = n x p = 16 x 29 ⇒ l = 464mm

Verificação Ltambor = 2,52 2 < 2,52 < 8 está OK. ∅ tambor 6.5- CÁLCULO DO DIÂMETRO EXTERNO USINADO B = D - 2K = 457,20 - 2 X 3 ⇒ mmB 20,451= K = 3 ( Conf. tabela Pág.98)

6.6- CÁLCULO DA ESPESSURA MÍNIMA TEÓRICA 6.6.1- ESQUEMA COM DIMENSÕES

d ( pol ) P ( mm ) R ( mm ) K ( mm ) S ( mm ) hmin ( mm )

1 29 13,5 3 9,7 16 6.6.2- CÁLCULO DA CARGA EM 1 CABO NO TAMBOR

⇒×

+=

×+

=99,0448025000

nfQdQnPL KgfPL 34,6434=

6.6.3- CÁLCULO DAS TENSÕES DEVIDO AO EFEITO DE CARGA

σπvi PL L

D h=

× ×× ×

⇒2 2/22,141 cmKgfv =σ

9

6.6.4- TENSÃO DE FLEXÃO LOCAL

σf PLD h

= × ××

⇒0 96 12 6

4, 2/38,451 cmKgff =σ

6.6.5- TENSÃO DE ESMAGAMENTO

σ esmPL

p h p=

×× × ×

⇒0 5

0 112 2

,,

2/11,736 cmKgfesm =σ

6.6.6- TENSÃO TOTAL RESULTANTE

2222 11,736)38,45122,141()( ++=++= esmfvres σσσσ

⇒ 2/945 cmKgfres =σ

2/1100 cmKgfadmres =≤σσ

6.7- ANÁLISE DA TORÇÃO NO CASCO 6.7.1- CÁLCULO DA TENSÃO DE TORÇÃO

τπT

i PLD h

=×× ×

⇒ 2/56 cmKgfT =τ ≤ =τ adm Kgf cm780 2/

6.7.2- CÁLCULO DO ÂNGULO DE TORÇÃO

296,5722 ××××

××=

DhGPLi

L πθ

⇒ θL= 0 000003, ≤ = °

θL

adm cm0 003, /

⇒×=×=2

3,115000175,02

LTLTθθ °= 010.0Tθ ≤ = °θTadm

3

6.7.3- ESPESSURA DA CHAPA

⇒++−

+++=+++++= 152

|4|37,91612

||gKShT γδ

mmT 7,36=

adota-se : T = 37,50 mm K = 3 mm h =16 mm γ g mm= 5

S = 9,7 mm

10

6.7.4- DIÂMETRO INTERNO BRUTO

⇒−×−×−=−×−×−= 57,9216220,45122 gi ShBD γ mmDi 80,394= 6.7.5- DIÂMETRO EXTERNO BRUTO

⇒×+=×+= 70,36280,3942 TDD ie mmDe 20,468= 6.7.6- VERIFICAÇÃO DO SOBREMETAL MÍNIMO PARA USINAGEM

⇒−−=−−= 5420,468|| geDBv γδ 20,459=Bv

453,20 > 459,20 20,453220,4512 ∴≥⇒+≥⇒+≥ BvBvBBv Ok! • Chapa padronizada de 1.1/2” ( 38,1 mm ) 6.8- CÁLCULO DO ROLAMENTO ( Rolamento Auto Compensador de Rolos ) onde: T = 6474,34 Kgf

nV

tamborg cabo

tambor

=×∅

⇒tan .

π rpmntambor 53,12=

nh = nº horas = 3000 h Rolamento 22214ESK.TVPB ( adotado ) Co = Capacidade de carga estática

C = Capacidade de carga dinâmica

Po Fr Yo Fa= + × onde FaFr

e≤

P X Fr Y Fa= × + × onde FaFr

e≥

Carga estática equivalente

⇒×+×=×+= 43,182859,28,96434FaYoFrPo NPo 94,116080= onde: Yo = 2,9 Co = 224 KN e = 0,23

⇒××=×= 8,929,06434eFrFa NFa 43,18285= Fs = 1,5

11

C = 176 KN

⇒⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛××

=310'

94,11608000,176000

53,1260000.000.1LH hLH 03,5326=

Do catálogo da FAG temos: • Rolamento Auto Compensador de Rolos 22214ESK.TVPB • mmext 125=∅ • mm70int =∅ • Largura = 31 mm ∴ O Rolamento é satisfatório para o Projeto 6.9 - CÁLCULO DAS PONTAS DE EIXO Deve - se verificar o lado do pedestal e o lado do redutor, considerando que no lado do pedestal Tm é nulo. Fr deve ser calculado a parte, levando em conta a força devido as cargas.

6.9.1 - VERIFICAÇÃO NO LADO DO PEDESTAL Peso do tambor (teórico)

S D d=

× −⇒

π ( )2 2

4

297,4 dmS =

⇒×=×= 53,1197,4)( LTSteóricoV 330,57 dmV =

⇒×=×=⇒= 85,730,57)( γγ

VmmteóricoV Kgm 80,449=

⇒×=×= 98,080,449)( gmteóricoP KgfP 80,440=

⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+×=

280,44015,134,6434

2)( WPLteóricaFr β KgfFr 89,7619=

Peso do tambor (real) utilizado para os cálculos

S D d=

× −⇒

π ( )2 2

4

297,4 dmS =

⇒×=×= 00,2097,4)( LTSrealV 35,101 dmV =

⇒×=×=⇒= 85,75,101)( γγ

VmmrealV Kgm 8,796=

⇒×=×= 98,08,796)( gmrealP KgfP 86,780=

⇒⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+×=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+×=

286,78015,134,6434

2)( WPLrealFr β KgfFr 7790=

12

6.9.2 - TENSÃO DE FLEXÃO

⇒×

××=

××+

= 33 3,113285,6779032

ππσ

jbFrex

2/70,376 cmKgfex =σ

6.9.3 - TENSÃO DE CISALHAMENTO DEVIDO AO TORQUE ( Não aplicável ) 6.9.4 - TENSÃO DE CISALHAMENTO DEVIDO A FORÇA CORTANTE

⇒××

=××

= 22 3,11779044

ππτ

jFrcex

2/68,77 cmKgfcex =τ

6.9.5 - TENSÃO COMBINADA

[ ] [ ]22222 )68,770(370,376)()(3 +×+=+×+= exexexer ct ττσσ ⇒

2/400 cmKgfer =σ ≤ =σer Kgf cmadm 1250 2/

6.10 - CÁLCULO DE ESPESSURA DA FLANGE 6.10.1 - TENSÃO DE ESMAGAMENTO NA FLANGE INTERNA

952,03,115,212

5,2175,1877902

2 ××

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −×

=××

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −×

=tjI

IJFresiσ

⇒ 2/44,269 cmKgfesi =σ ≤ =σes Kgf cmi adm

1100 2/ 6.10.2 - TENSÃO DE ESMAGAMENTO NA FLANGE EXTERNA

905,13,115,212

5,2175,1877902

1 ××

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +×

=××

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +×

=tjI

IJFreseσ

⇒ 2/53,496 cmKgfese =σ ≤ =σes Kgf cmeadm

1100 2/

13

6.11 - CÁLCULO DA SOLDA DO EIXO-CUBO-FLANGE 6.11.1 - TENSÃO DE FLEXÃO UNITÁRIA ( POR CM DE SOLDA ) • MOMENTO FLETOR

⇒×=×= 75,187790JFrM cmKgfM ×= 5,062.146 • MOMENTO RESISTENTE UNITÁRIO

⇒×+×

=×+×

= 22

22

5,212

3,112

ππππ IjWu 478,1652 cmWu =

⇒==78,1652

5,062.146WuMfuσ

2/37,88 cmKgffu =σ

6.11.2 - TENSÃO DE CISALHAMENTO UNITÁRIO DEVIDO AO TORQUE ( Não aplicável ) 6.11.3 - TENSÃO DE CISALHAMENTO DEVIDO A FORÇA CORTANTE Aw j= × ×2 π ( área unitária )

⇒××= 3,112 πAw 271cmAw =

⇒==71

7790AwFrfuτ

2/72,109 cmKgffu =τ

6.11.4 - TENSÃO RESULTANTE UNITÁRIA

⇒++=++= 072,10977,88 22222 tufufuru ττσσ 2/13,141 cmKgfru =σ

6.11.5 - ESPESSURA MÍNIMA DO CORDÃO DE SOLDA σru Kgf cmadm = 850 2/

⇒==850

13,141

admruruYs σ

σ cmYs 166,0min =

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ITEM 7 – CÁLCULO DA POTÊNCIA DO MOTOR DE LEVANTAMENTO

⇒×××

×+=×××

×××+

= 1885,06075

9)48025000(6075

)(321

0 fffVQQNmec η CVNmec 58,57=

onde: • V = Velocidade de levantamento - ( m/min )

• Q = Carga máxima ( Kg )

• Q0 = Peso próprio do acessório ( Kg )

• η = Rendimento mecânico sistema

• η η η η= × ×talha redutor rolamento tambor

• ηredutorN= 0 97,

• N = Número de engrenamentos ( adotar 3 )

• ηrolamento tambor = 0 98,

• f1 ⇒ f ( temperatura ambiente ) → =f1 1

• f2 ⇒ f ( altitude ) → =f2 1

• f3 ⇒ f ( sistema de controle ) → =f3 1

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ITEM 8 – ESCOLHA DO MOTOR DE LEVANTAMENTO 8.1- ESPECIFICAÇÃO DO MOTOR • Norma : EB 620

• Carcaça : 250M

• Potência : 61cv

• Rotação : 1140 rpm

• Nº polos : 6

• Tensão de alimentação : 440V x 3 fases x 60 Hz

• Classe de isolação : B

• Grau de proteção : IP54

• Nº manobras / hora : 150

• % ED : 40

• Pintura : Standart • Cor : SY-8/12 (amarelo segurança)

ITEM 9 – CÁLCULO DA REDUÇÃO NECESSÁRIA PARA O REDUTOR DE LEVANTAMENTO

i = Relação de transmissão necessária

⇒==13

1140 tambordo Rotaçãomotor do Rotaçãoi 69,87=i

Rf

Pmotor =×

× =×

× ⇒120

0 95120 60

60 95, , R rpmmotor = 1140

f = frequência - 60 Hz P = Nº polos - 6

⇒×

=∅×

=4572.0

10

tambor

tamborno cabo tangencial

ππV

Rtambor rpmRtambor 13=

⇒×=×= 924

2 talhada cabos º

tan tolevantamengencial VnV min/18tan mV g =

16

ITEM 10 –

ESCOLHA DO REDUTOR DE LEVANTAMENTO

10.1- MODO DE FUNCIONAMENTO • para funcionamento constante até 10 h →C1 1 0= , • para 150 arranques por hora → =C2 1 6, 10.2- FATOR DE SERVIÇO C C C= × = × ⇒1 2 1 0 1 6, , C = 1 6, 10.3- POTÊNCIA NOMINAL DOS REDUTORES

⇒×=×= 6,138,42CPePN kWPN 80,67= DADOS: DA TABELA DE REDUTORES(PÁG.132) i = 87,69 i n = 90 n = 1140 rpm n = 1200 rpm PN = 67,80 Kw PN = 76,20 Kw ∴ Redução exata = 90 Tamanho do redutor = 360 10.4 - CÁLCULO TÉRMICO • Adotado 60% das ligações por hora com temperatura ambiente 40°C → CW1 1 0= , • Para tamanho de redutor 360 sem refrigeração → KwPth 1681 =

⇒=×= 0,116811 xCWPthPth KwPth 168= ∴ Não é necessário refrigeração adicional REDUTOR UTILIZADO • Motilus IMA-C • Tamanho : 360

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ITEM 11 – CÁLCULO E ESCOLHA DOS PINOS/BUCHAS DO ACOPLAMENTO ESPECIAL DO TAMBOR/REDUTOR 11.1 - VERIFICAÇÃO DOS PINOS DO ACOPLAMENTO ESPECIAL

Material dos pinos - ABNT 4140 - normalizado Dureza mínima:250 HB Tensão de ruptura:

2/850 mmNR =σ Tensão admissível:

2/04,271 mmNa =σ Considerando 4 dos 6 pinos trabalhando temos:

( ) )(4

21 NFFFpt +=

)(2"1 NptFTcF +=

N667412

440864537 ⇒+⇒

)(2 NrpMtF =

Nx 91,863.17175

1084,261.31 2

⇒⇒

NFpt 23,151.214

91,869.1766741⇒

+=

considerando Knb = 2 temos :

⇒××

=×

= 2450982,0

1423,151.213 xxKnb

WpdFptFpσ

2/20,66 mmNFp =σ

afp σσ ≤ portanto está OK!!!

⇒××

=∅××

=457,365,0

23,21151chapa esp.5,0 pino

Fcompressãoσ

2/61,25 mmKgcompressão =σ

Tensão de compressão entre cubo e chapa do tambor

⇒××

=∅××

=2707,365,0

6674 chapa esp. 5,0 cubo

.Fc

compσ 2

. /347,1 mmKgcomp =σ

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ITEM 12 – DESENHO DO ACOPLAMENTO ESPECIAL TAMBOR X REDUTOR

ITEM 13 – CÁLCULO DO TORQUE PARA O FREIO DE LEVANTAMENTO

⇒××

=××

= 21140

58,577162071620 fn

NT KgfT 44,3617=

No caso de manutenção f =2

ITEM 14 – ESCOLHA DO FREIO PARA O MOTOR DE LEVANTAMENTO ( PARADA ) CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS FREIOS • Tensão de alimentação - 440v

• Frequência - 60 Hz

• 150 manobras / hora

• Motor trifásico

• Torque calculado T = 9580 Kgf

• Torque adotado T = 13400 Kgf

FREIO UTILIZADO (tabela pág.146) • Freio eletromagnético

• Série FT40

• Tipo 41TP

• Trifásico

• ∅polia - 400 mm

• Peso - 170 Kg

19

ITEM 15 – ESCOLHA DO FREIO DE CONTROLE PARA LEVANTAMENTO (sistema de controle) • Para uma rotação de 1140 rpm da tab. ( pág. 161 ) → n = 1200 rpm • Motor = 61cv ⇒ 60,20 Hp FREIO UTILIZADO • Freio de foucault • Motor - 75 Hp • Modelo - AB 707

ITEM 16 – SELEÇÃO/CÁLCULO DE ACOPLAMENTOS E ROLAMENTOS/CÁLCULO DE EIXOS NECESSÁRIOS Para motor de carcaça 250M temos como dimensões: • D mm= 70 ( ponta de eixo principal ) • D mmA = 60 ( ponta de eixo secundária ) • Peso do acoplamento - 30 Kg/m • Fator de serviço - 2,5

⇒×=×= 5,261min FsPP alnoeequivalent CVP eequivalent 50,152= Da tab.3 ( pág. 197 ) Para motor de carcaça 250 M • Para rotação de 1140 rpm • Potência equivalente - 163 cv ∴ Tamanho do acoplamento será = 10 Adotaremos acoplamento flexível 15G Para motor de carcaça 132M • Acoplamento 15G • Para roda tipo MC315 • Acoplamento 20G ∴ Utilizaremos : 03 Acoplamento 15G 05 Acoplamentos 20G

20

ITEM 17 – ESTIMATIVA DO PESO DO CARRO ( ESTRUTURAL/MECÂNICO/ELÉTRICO ) (Kg) • Cabo de aço 77

• Moitão 480

• Tambor 781

• Redutor 1425

• Acoplamento especial 25

• Polia compensadora 25

• Acoplamentos 80

• Eixos 90

• Pedestal do tambor 150

• Motor de levantamento 565

• Freio de parada 170

• Freio controle 400

• Fiação / chaves limites 230

KgPtotal

4158)(1 = → adotar tonP

total5,4

)(1 =

P Q L R W2

0 26126 0 14295 0 75459 1 138940 26118= × × × ×+ − + +, , , , , Q = Carga máxima - 25 ton L = Altura de elevação - 10m R = Vão do carro - 2,6319 m W = Entre rodas - 2,00 m

⇒××××= − 13894,175459,014295,026126,02 00,26319,2102526118,0P tonP 99,12 =

⇒+×=+×= )99,15,4(1,0)(1,0 213 PPP tonP 649,03 =

⇒++=++= 649,099,15,4321estimado carro total PPPP tonP 14,7estimado carro total = ITEM 18 – CÁLCULO DA POTÊNCIA PARA O MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO

⇒×+

=×××+

= 18,1

)04,24(8,1

)(321nec. mec. fff

NNN RA cvNmec 35,3nec. . =

21

f f f1 2 3/ / → vide item 7

⇒××

××+=

××××+

= 3carro transl.mec.

0

97,06075365,7)14,725(

6075)(η

VWtQQN R cvN R 11,2=

V = Translação do carro - 36 m/min Q = Carga máxima - 25 ton Q0 = Peso próprio do carro - 7,14 ton(estimado) ηmec. sist. transl. carro - 0,97 Wt = 7,5 Kg/ton

⇒××××

×××+=

××××××××+

= 3carro transl.mec.

0

97,056060758,92,13636)714025000(

606075)(

xtgVVQQ

Na

A ηβ cvN A 14,4=

Q Q Kg/ 0 ⇒ V = Translação do carro - 36 m/min

β = 1,2 g m s= 9 8 2, /

sta 5=

ηmec. ,= 0 973

ITEM 19 –

ESCOLHA DO MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO ESPECIFICAÇÃO DO MOTOR

• Norma : EB 620

• Carcaça : 132M

• Potência : 6,5cv

• Rotação : 1140 rpm

• Nº polos : 6

• Tensão de alimentação : 440V x 3 phases x 60 Hz

22

• Classe de isolação : B

• Grau de proteção : IP54

• Ponta de eixo secundário : sim

• Nº manobras / hora : 150

• % ED : 40

ITEM 20 – CÁLCULO DO FREIO PARA MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO ( PARADA )

⇒×

=×

=1140

5,67162071620n

NT KgfT 36,408=

N = Potência do motor de translação - 6,5cv n = Rotação do eixo - 1140 rpm f = 1 ( p/ freios eletromagnéticos ) ITEM 21 – ESCOLHA DO FREIO PARA O MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO ( PARADA )

⇒×= 5,136,408T KgfT 54,612= adotar KgfT 4700= DADOS : • Tensão de alimentação - 440V • Frequência - 60 Hz • 150 manobras / hora • %ED = 40 • Motor trifásico FREIO UTILIZADO :(pág.146) • Freio eletromagnético tipo: 31TP • Série F25 • Trifásico • ∅polia - 250 mm • Peso - 85 Kg

23

ITEM 22 – CÁLCULO DA REAÇÃO MÁXIMA POR RODA

⇒+

==4

714025000RodasNº

carro do totalPeso + Carga.máxR KgRmáx 8035. =

⇒=4

71404

carro do totalPeso.mínR KgRmín 1785. =

⇒+×

=+×

=3

1785)80352(3)2( .. mínmáx

médioRR

R KgRmédio 67,5951=

ITEM 23 – CHECAGEM DO DIÂMETRO RODA / TRILHO - REAÇÃO

⇒××≤×

⇒××≤∅×

197,072,03153867,5951

21 CCPLb

R

roda

médio 698,05,0 ≤

R mé dio = 5951,67 Kgf b = Largura útil do trilho ( TR 25 tab.pág217) - 38 mm ∅roda = 315 mm ( adotado ) PL = Pressão limite admissível ( material SAE 1070 ) - 2/72,0 cmKgf C1 = f ( ∅roda / veloc. transl. ) - 0,97 - tab.32 ( pág. 207 ) C2 = f ( Grupo Mecanismo 2M ) - 1 – tab.33 ( pág.208) ∴ DIÂMETRO ADOTADO SATISFAZ!!!! RODA ADOTADA • Roda mafersa • Tipo MC 315 • Aço forjado RODA A = 17,5 mm B = Conforme trilho tipo TR 25 D = 315 mm E = 65 mm G = 22,5 mm L = 120 mm

24

N = 40 mm O = 160 mm P = 120 mm TRILHO ADOTADO (perfil de estrada de ferro) • Trilho tipo TR 25 ITEM 24 – CÁLCULO DA REDUÇÃO PARA REDUTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO

⇒==38,36

1140roda da Rotação

motor do Rotaçãoi 34,31=i

• Rotação da roda = 38,36315,0min/36

⇒×

⇒∅× m

mV

roda

otranslcarr

ππ

ITEM 25 – ESCOLHA DO REDUTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO 25.1- MODO DE FUNCIONAMENTO • Para funcionamento moderado intermitente até 10 horas → C1 112= , • Para 150 arranques por hora C2 1 6→ , 25.2- FATOR DE SERVIÇO C C C= × = × ⇒1 2 112 1 6, , C = 1 79, 25.3- POTÊNCIA NOMINAL DOS REDUTORES

⇒×=×= 79,15,6CPP eN cvPN 64,11=

⇒×

=15

1164,11nP KwPN 54,8=

DADOS: DA TABELA (pág.132) i = 31,34 i n = 40 n = 1140 rpm n = 1200 rpm PN = 8,54 Kw PN = 27,8 Kw ∴ Redução exata = 40 Tamanho do redutor = 200

25

25.4 - CÁLCULO TÉRMICO • Adotado 60% de ligações por hora com temperatura ambiente 40°C → =Cw1 1 0, • Para tamanho de redutor 200 sem refrigeração → =Pth Kw1 56 Pth Pth Cw= × = × ⇒1 1 56 1 0, Pth Kw= 56 → >Pth Pe ∴ Não é necessário refrigeração adicional REDUTOR UTILIZADO • Motilus IMA-C • Modelo : 0302 • Tamanho : 200 ITEM 26 – ENTRE RODAS / VÃO DO CARRO ( LAY - OUT )

VÃO DO CARRO

ENTR E R ODAS

( R ) = 2632

( W) = 2000

26

ITEM 27 – PESO PRÓPRIO DO SISTEMA DE TRANSLAÇÃO DO CARRO (Kg)

1. Motor de translação 110

2. Redutor de translação 300

3. Acoplamentos ( Flexíveis / Semi-flexíveis ) 148

4. Rodas 180

5. Mancais 360

6. Freio de parada 85

7. Eixos 112

KgtranslaçãoP 1295)(3 =

ITEM 28 –

CÁLCULO PRELIMINAR DA ESTRUTURA DO CARRO • Material ASTM-A 36 • Flexa máxima para vigas consideradas bi-apoiadas = d / 2000 onde: d = distância entre apoios

Yd

má x= 2000

VÃO DO CARRO

⇒=2000

9,2631máxY mmYmáx 32,1=

ENTRE RODAS

Ymáx = ⇒20002000

Y mmmáx = 1 00,

27

A viga 01 é a lateral mais carregada VIGAS ESTRUTURAIS • 02 vigas VCN 26 → 2 metros peso → 113 Kgf/m ∴ 113 x 4 ⇒ TOTAL 452 Kgf • 01 viga VCN 26 → 2,55 metros peso → 113 Kgf/m ∴ 113 x 2,55 ⇒ TOTAL 288 Kgf SISTEMA DE LEVANTAMENTO • REDUTOR - Soldar chapa de 28mm na viga caixão para fixação do mesmo ( 2 peças )

DMV

= onde : D = Densidade do aço

M = Massa V = Volume

V = × × ⇒0 28 6 4 3 0, , , V dm= 5 37 3, M D V= × = × ⇒7 85 5 37, , M Kg= 42 15, ∴ M KgTOTAL = 85 • MOTOR - Soldar calços para alinhamento do sistema

V = × × ⇒0 127 5 7 5 4, , , V dm= 3 9 3, M D V1 7 85 3 9= × = × ⇒, , M Kg1 30 61= ,

V = × × ⇒0 127 0 553 5 4, , , V dm= 0 38 3, M D V2 7 85 0 38= × = × ⇒, , M Kg2 3 0= , para 2 calços M Kg2 6 0= ,

28

M M MTOTAL = + = + ⇒1 2 30 61 6 0, , M KgTOTAL = 37 0, SISTEMA DE TRANSLAÇÃO • Para fixação do motor e freio, utilizar chapa conforme esquema abaixo:

V = × × ⇒0 127 4 25 9 63, , , V dm= 519 3, M D V1 7 85 519= × = × ⇒, , M Kg1 41 0= ,

V = × × ⇒0 127 1 0 4 25, , , V dm= 0 54 3, M D V2 7 85 0 54= × = × ⇒, , M Kg2 4 0= , M M MTOTAL = + = + ⇒1 2 41 0 4 0, , M KgTOTAL = 45 0, MOTOR - Soldar calços para alinhamento do sistema

V = × × ⇒0 127 2 8 2 9, , , V dm= 1 03 3, M D V1 7 85 1 03= × = × ⇒, , M Kg1 8 0= ,

V = × × ⇒0 127 0 353 2 9, , , V dm= 0 13 3, M D V2 7 85 0 13= × = × ⇒, , M Kg2 1 0= , para 2 calços M Kg2 2 0= , M M MTOTAL = + = + ⇒1 2 8 0 2 0, , M KgTOTAL = 10 0, PESO TOTAL DA ESTRUTURA DO CARRO ( kg ) • 02 vigas VCN 26 452

• 01viga VCN 26 288

• Chapa para redutor 85

• Calço para motor ( levantamento.) 37

• Chapa para motor e freio ( translação. ) 45

• Calço para motor ( translação.) 10

29

TOTAL 917 ITEM 29 – CÁLCULO PRELIMINAR DO PESO PRÓPRIO TOTAL DO CARRO P P P Ptotal do carro = + +1 2 3 = 4,5 + 1,99 + 1,295 ⇒ tonPtotal 80,7carro do = onde: P1 3 7= , ton P2 1 91= , ton

ton295,1)(3 =translaçãoP ITEM 30 - DETERMINAÇÃO DO CENTRO DE GRAVIDADE DO CARRO ( CG)

EQUIPAMENTO m (Kgf) x (mm) y(mm) m . x m . y

REDUTOR 1425 0 1100 0 1567500

FREIO DE CONTROLE 400 750 600 300000 240000

MOTOR (LEVANTAM.) 565 1800 600 1017000 339000

FREIO DE PARADA 170 2632 600 447440 102000

TAMBOR + CABO 874 1300 1350 1136200 1179900

REDUTOR (TRANSL.) 300 720 0 216000 0

MOTOR (TRANSL.) 110 1300 0 143000 0

FREIO PARADA TRANSL. 85 1650 - 70 140250 - 5950

POLIA COMPENSADORA 25 1300 600 32500 15000

SOMATÓRIA (Sem carga)

3954 3432390 3437450

CG = ( 868,08 ; 869,36 ) mm

mmXGXG 08,8683954

3432390m

X.m) (=⇒==

∑∑

mmYGYG 36,8693954

3437450m

Y.m) (=⇒==

∑∑

SOMATÓRIA (com carga)

28954 33750000 28487500

30

CG = ( 1165,64 ; 983,89 ) mm

mmXGXG 64,116528954

33750000m

X.m) (=⇒==

∑∑

mmYGYG 89,98328954

28487500m

Y.m) (=⇒==

∑∑

30.1- Determinação dos esforços em cada apoio P1 = redutor de levantamento P2 = freio de controle P3 = motor de levantamento P4 = freio de parada P5 = redutor de translação P6 = motor de translação P7 = freio de translação P8 / P9 = (peso do tambor + cabo de aço) P1 = 1425 kg P2 = 400 kg P3 = 565 kg P4 = 170 kg P5 = 300 kg P6 = 110 kg P7 = 85 kg P8/P9 = 874 kg 30.2- Cálculo das reações da viga A P0 = 0 Ma = 0 RA+RB=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8/P9 RA = 3929-RB ∑ = 0MA (1425*0)+(400*750)+(565*1800)+(170*2632)+(300*720)+(110*1300)+(85*1650)+(874*1300)=RB*2632 RB=1322kgf RA= 2607kgf

31