Nbr 8400 calculo de equipamento para levantamento e movimentacao de cargas
52286313 projeto-ponte-rolante-entrega-final
1. ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Curso de Engenharia Mecânica
“Projeto de uma Ponte Rolante”
Entrega Final
Sistemas para Movimento de Carga
Piracicaba
2. Setembro de 2010
ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
Curso de Engenharia Mecânica
“Projeto de uma Ponte Rolante”
Entrega Final do projeto de uma Ponte Rolante
Apresentado para a
disciplina de
Sistema de Movimento de Carga,
do 8 ºsemestre do Curso de Engenharia Mecânica
Da Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba.
Orientação do Prof. Dr. Francisco José de Almeida.
Nomes: Augusto Cesar Anchieta RA: 203071365
Fernando de Souza 120020512
Ivan Avelar Pereira 205060455
Mônica Silva Zambuzi 200070088
Sabrina Ribeiro 201070106
2
3. Sumário
Página.
“Projeto de uma Ponte Rolante”............................................................................................1
“Projeto de uma Ponte Rolante”............................................................................................2
Augusto Cesar Anchieta..............................................................................................................................................2
RA:..............................................................................................................................................................................2
203071365...................................................................................................................................................................2
Fernando de Souza......................................................................................................................................................2
120020512...................................................................................................................................................................2
Ivan Avelar Pereira.....................................................................................................................................................2
205060455...................................................................................................................................................................2
Mônica Silva Zambuzi................................................................................................................................................2
200070088...................................................................................................................................................................2
Sabrina Ribeiro...........................................................................................................................................................2
201070106...................................................................................................................................................................2
7.3 Tração (núcleo da rosca) _______________________________________________________19
7.4 Comprimento da rosca________________________________________________________20
8. MANCAL DO GANCHO________________________________________________________20
8.1 Tipo ______________________________________________________________________20
8.2 Dados do rolamento__________________________________________________________20
8.3 Rotação de trabalho__________________________________________________________21
8.4 Carga estática_______________________________________________________________21
8.5 Vida ______________________________________________________________________22
8.6 Rolamento Escolhido_________________________________________________________22
9. CRUZETA___________________________________________________________________22
9.1 Flexão na seção quadrada _____________________________________________________23
9.2 Cortante na seção quadrada____________________________________________________24
9.3 Flexão na seção circular_______________________________________________________24
9.4 Cortante na seção circular_____________________________________________________26
10 TAMBOR___________________________________________________________________27
10.1 Diâmetro do Tambor_________________________________________________________27
10.2 Cálculo do Passo das Ranhuras________________________________________________27
10.3 Cálculo do comprimento do tambor_____________________________________________28
10.4 Dimensões Gerais do Tambor_________________________________________________28
11 MANCAL DO TAMBOR________________________________________________________28
3
4. 11.1 Tipo de Mancal_____________________________________________________________28
11.2 Pressão no Mancal__________________________________________________________28
11.3 Velocidade_________________________________________________________________29
11.4 Folga no Mancal____________________________________________________________30
11.5 Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida__________________________________30
11.6 Espessura do mancal________________________________________________________31
12 MOTOR DE ELEVAÇÃO_______________________________________________________31
ANEXO I ______________________________________________________________________24
ANEXO II______________________________________________________________________25
ANEXO III_____________________________________________________________________33
10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS______________________________________________27
DESENHOS____________________________________________________________28
LISTA DE TABELAS E FIGURAS
Tabela 1 Dimensões de talhas curtas 11
Tabela 2 Rendimento das talhas simples em função do nº de cabos 11
Tabela 3 Pesos Aproximados de moitões curtos 12
Tabela 4 Coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo 12
Tabela 5 Coeficiente de segurança do cabo (S) 13
Tabela 6 Relação Dt/dc; DPP/dc e DPC/dc em função do grupo de serviço 13
Tabela 7 Dimensões das polias fundidas em função do diâmetro do cabo 14
Tabela 8
Cargas dos mancais de escorregamento fabricados para a construção
na indústria mecânica
15
Tabela 9 Velocidade recomendada para operação 17
Figura 1 Tabela de valores recomendados de f em 1/1000 18
Tabela 10 Dados para rosca semi-circular 19
Tabela 11 Dimensões padronizadas de tambores 27
Figura 2
Coeficiente de segurança para cálculo de mancais de rolamento –
capacidade de carga estática
21
4
5. 1. OBJETIVO DO PROJETO
O objetivo do projeto é desenvolver a seqüência, modelos e procedimentos que
possibilitam o projeto básico de um equipamento de transporte de cargas - Ponte Rolante -
aplicação classe 0.
No relatório será abordado o modelo para determinação dos componentes principais, com
o objetivo de aplicá-los na verificação mecânica e estrutural destes componentes.
A partir deste modelo, se desenvolverá uma seqüência objetiva do ponto de vista de
engenharia para a configuração do equipamento.
5
6. 2. DADOS DO PROJETO
Q (Tf) H(m) Lp (m) Classe
75 8 12 0
Onde:
Q: carga máxima admitida de elevação da ponte rolante [Tf ou Kgf].
H: altura de elevação da carga [m].
Lp: Vão da ponte rolante [m].
Classe: As pontes rolantes classificam-se em 5 classes ou grupos segundo a norma DIN
15020. A ponte rolante a ser projetada será a de classe 0, esta trabalha em uma
freqüência de até 6 ciclos por hora.
6
7. 3 – NOTAÇÕES
Cabo de Aço
Fc: Força no cabo [Kgf].
Qm: Peso do moitão [Kgf].
η m: Rendimento do moitão [%]
Zc: Nº de cabos
dc min: diâmetro mínimo do cabo de aço [mm].
dc: diâmetro nominal do cabo de aço [mm].
Kc: Coeficiênte que considera o grupo do equipamento.
S: Coeficiente de Segurança.
Frup: Força de ruptura [Kgf].
∆ l: Alongamento do cabo de aço devido à carga [mm].
AMet : Área metálica [mm2
].
F: Fator de multiplicação.
E: Coeficiente de elasticidade [Kgf/mm²].
Polia
7
8. Kpp: Constante para polia de passagem.
Kpc: Constante para polia compensadora.
Dpp: Diâmetro da polia de passagem [mm].
Dpc: Diâmetro da polia compensadora [mm].
Padm: Pressão admissível [Kgf/mm2
].
Pm: Pressão média atuante [Kgf/mm2
].
b: Largura do mancal [mm].
PVadm: Velocidade admissível para o bronze [Kgf m/mm2
].
Velevação: Velocidade de elevação [m/min].
Vc: Cálculo da velocidade do cabo [m/min].
Vt: Cálculo da velocidade tangencial [m/min].
nP: Cálculo rotação da polia [rpm].
Vescoamento: velocidade de escoamento [m/min].
Dext: Diâmetro externo do mancal [mm].
em: Espessura do mancal [mm].
f: Folga [mm].
Rolamento
Co: carga estática
Comin: carga estática mínima
8
9. Gancho
dh1: diâmetro da haste em bruto (catálogo)
dh2: diâmetro da haste usinada para encaixe da cruzeta
dr1: diâmetro da rosca medida do fundo do filete
dr2: diâmetro externo da rosca
t1: altura do filete
t: passo da rosca (tabela 8)
Zf : número de filetes
Hmin: altura mínima da rosca
σ adm: tensão admissível
σ: tensão
dm1: diâmetro interno do rolamento
dm2: diâmetro externo do rolamento
Cruzeta
dcru: diâmetro interno do mancal
hcru: altura da cruzeta
b1: diâmetro interno chanfrado
b2: largura da seção quadrada
L anel: comprimento do anel
l1: distância do centro do furo da cruzeta ao centro da primeira polia
l2: distância do centro do furo da cruzeta ao centro da segunda polia
σғ: tensão de flexão
ωf: momento de inércia
Mf: momento fletor
τ : cortante
F: força
A: área
dm: diâmetro médio do mancal
Tambor
Dt: diâmetro do tambor
Kt: relação para tambor
9
10. dc: diâmetro do cabo de aço
Lt: comprimento do tambor
at: distância do centro do cabo de aço a face do tambor
e: diâmetro polia compensadora
Zc: numero de cabos
Tr: distância entre os cabos de aço
H: vão da ponte
Zv: numero de voltas
diâmetro do eixo do tambor
Motor de Elevação
Nm: Potência do motor
Nmec: Potência mecânica
fr: Coeficiente de carga relativa
Nelev: Rendimento de elevação
Nmoitão: Rendimento do moitão
Nmancal: Rendimento do mancal
Nredutor: Rendimento do redutor
zeng: Número de engrenagens
zmancal: Número de mancais
Mr: Carga relativa
Nt: Rendimento do tambor
Neng: Rendimento das engrenagens
10
12. 4 – CABO DE AÇO
KgfQm 1880= (tabela1)
Obs: O valor utilizado na tabela 1 em função da carga Q (75 tf), Qm na tabela é o peso total (Kg).
Como o valor de 75 tf não esta definido na tabela, foi necessário realizar uma interpolação para
determinar a Qm desejada.
Portanto: Da tabela 1:
Carga
útil
(t)
Diâme
tro do
cabo
Dimensões Polia
Peso
Total
(Kg)
a b c c1 e f D d
30 20-25 735 335 160 80 592 620 500 140 630
40 20-25 760 380 180 90 642 690 550 150 775
50 24-31 800 415 200 100 712 760 600 160 1010
60 24-31 865 475 220 120 810 860 700 180 1385
75 - - - - - - - - 195 1880
80 31-34 940 545 250 140 930 990 800 200 2045
100 34-39 1050 595 280 160 1030 1110 900 220 2650
Tabela 1 Dimensões de Talhas Curtas
94,0=mη (tabela 2; para mancal de escorregamento, polia móvel e 8 cabos)
8=Zc (tabela 3)
Tabela 2 – Rendimento das talhas simples em função do nº de cabos
12
13. Carga
útil (t)
Número de
cabos
Peso
Aproximado
(Kg)
10 4 170
15 4 (8) 270 (250)
20 4 (8) 360 (350)
25 4 (8) 480 (470)
30 4 (8) 640 (630)
40 8 775
50 8 1010
60 8 (12) 1385 (1300)
75 8 (12)
1880 * Valor
Interpolado
80 8 (12) 2045 (1850)
100 8 (12) 2650 (2550)
125 12 3300 (3200)
150 12 (16) 4200 (4050)
175 16 5900 (5700)
200 16 (24) 7800 (7500)
Tabela 3 – Pesos Aproximados de moitões curtos
4.1 – Cálculo da Força no Cabo (Fc)
Zcm
QmQ
Fc
×
+
=
η
87,08
188075000
×
+
=Fc
KgfFc 98,11045=
4.2 – Cálculo do diâmetro mínimo (dc min)
Dados: Kc = 0,28 para classe 0 (tabela 4, coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo).
FcKcdc ×=min
98,1104528,0min ×=dc
mmdc 43,29min =
Grupo de
Transmissão
por cabo
Número de
ciclos por
hora
Valores mínimos
de k em mm/√kg
0 até 6 0,28
1 de 6 a 18 0,30
2 de 18 a 30 0,32
3 de 30 a 60 0,35
4 acima de 60 0,36
Tabela 4 - Coeficiente conforme o grupo de transmissão por cabo
13
14. 4.3 – Padronização do cabo de aço
Para a seleção de um cabo comercial, adotou-se um cabo com as seguintes
características. Conforme catálogo de cabos de aço – ANEXO I:
Warrington Seale 6x36
Alma de fibra
Pré-formado
Diâmetro de 32 mm
4.4 – Coeficiente de Segurança para o cabo de aço (S)
KgfFrup 60100= (Conforme catálogo de cabos de aço – ANEXO I)
Fc
F
S
rup
=
98,11045
60100
=S
44,5=S
Verificou-se que o coeficiente de segurança está dentro do intervalo entre 4,5 a 8,3 (ver
tabela 5), o cabo selecionado pode ser utilizado.
Clas
se
0 1 2 3 4
S
4,
5
5,
5 6,5
7,
5
8,
3
Tabela 5 – Coeficiente de segurança do cabo (S)
5 – POLIA DE PASSAGEM E POLIA COMPENSADORA
Dados da tabela 6, relação entre: Dt/dc; DPP/dc; DPC/dc que define os coeficientes K.
Grupo
Tamb
or
Dt/dc
Polia
Dp/dc
Polia
Compensado
ra Dc/dc
0 15 16 14
1 18 20 14
2 20 22 15
3 22 24 16
4 24 26 16
Tabela 6 - Relação Dt/dc; DPP/dc e DPC/dc em função do grupo de serviço.
14
15. 5.1 - Dimensionamento do diâmetro da polia de passagem
dcKD pppp ×=
3216 ×=ppD
mmD pp 512=
∴ A polia adotada é com dimensões estabelecidas comercialmente, sendo que o diâmetro Dpp
adotado é definido em função da carga útil e o mesmo foi encontrado na tabela 7 e seu valor é de
630 mm e sua largura de 80 mm.
Material da polia: fofo
Alojamento do cabo = 27- 33 mm.
Verificação OK para o cabo (dc = 32 mm)
O diâmetro de 500 mm não foi possível adotar pois o mesmo ultrapassa o erro permitido (2,5%).
5.2 Dimensionamento do diâmetro da polia compensadora
dcKD pcpc ×=
3214 ×=pcD
mmD pc 448=
∴ A polia adotada é com dimensões estabelecidas comercialmente, sendo que o diâmetro Dpc
usado é definido em função da carga útil e o mesmo foi encontrado na tabela 7 e seu valor é de
500 mm e sua largura de 100 mm.
Material da polia: fofo
Alojamento do cabo = 31- 38 mm.
Verificação OK para o cabo (dc = 32 mm).
Polias de passagem Polias Compensadoras
dp dc h r
b
dp dc h r
b
fof
o
aç
o
fof
o
aç
o
40
0 16--22
3
0 12 60 55
40
0 24--30 45
1
6 80 75
50
0 22--27
4
0
14,
5 70 65
50
0 31--31 55
2
0 100 95
63
0 27--33
4
5 18 80 75
63
0 38--38
67,
5
2
5 120
11
5
71
0 27--33
4
5 18 85 80
71
0 43--54 70
2
8 130
11
7
80
0 33--43
5
0 23 95 90
80
0 48--58 75
3
0 135
12
5
Tabela 7 - Dimensões das polias fundidas em função do diâmetro do cabo
15
16. 6– MANCAL DA POLIA
Tipo:
Por se tratar de uma aplicação onde pode ocorrer choques, foi adotado pelo grupo mancal de
escorregamento.
Material do mancal:
Conforme tabela 8, material adotado: Bronze vermelho (Segundo norma DIN 1705)
Máquinas de
Levantamento
Valores
Máximos
material
mancal/eixo
b/dPm
kgf/c
m²
v
m/s
mancal de Cremalheira 400 - Bz/St 70
0,8...1
,8
mancal do eixo da lança
móvel 150 - GBz 20/St 70
0,8...1
,8
Roda, polia, tambor 60 - GG 21/St 50
0,8...1
,8
Roda, polia, tambor 120 - Rg 8/St 50
0,8...1
,8
Roda, polia, tambor Pm v = 10 KH / St 50
0,8...1
,8
Roda, polia, tambor Pm v = 25 KH / St temper.
0,8...1
,8
Tabela 8 – Cargas dos mancais de escorregamento fabricados para a construção na indústria
mecânica
Dados:
Pm = 120 kgf/cm² = 1,2 Kgf/mm2
S = 1,5 para máquinas de elevação de carga
Dint = 195 mm (Ver tabela 1)
6.1 – Cálculo da pressão média no mancal (Pm)
Pm ≤ Padm
BD
P
Pm
×
=
int
0
0P =S ×P
0P = 1,5×2Fc
0P =1,5×2×11045,98
16
0P =33137,9
17. )10~5(2 mmbB ×+=
10280 ×+=B
mmB 100=
BD
P
Pm
×
=
int
0
100195
94,33137
×
=mP
2
/69,1 mmKgfPm =
Não OK
Verificou-se que em função da pressão no mancal ser maior que a admissível, o grupo
optou por aumentar os valores de d e B.
d=200 mm
B=145 mm
145200
94,33137
×
=mP
2
/14,1 mmKgfPm =
Verificação OK
Entretanto, se utilizarmos o diâmetro de 200mm para furo do mancal, conforme verificação
acima, verificamos que a cruzeta que utiliza este mesmo diâmetro em função da montagem do
moitão, calculado mais a frente, não agüentará, foi necessário, aumentar o diâmetro da cruzeta
para 220mm, para que a mesma passasse na verificação, diâmetro este que será o mesmo furo
do mancal, porém o comprimento do mancal, ficará com a mesma medida, com 145mm. Sendo
assim, iremos corrigir os cálculos, abaixo, utilizando estas dimensões.
d=220 mm
B=145 mm
145220
94,33137
×
=mP
2
/03,1 mmKgfPm =
Verificação OK!
6.2 – Cálculo da velocidade de escorregamento (Vesc)
17
18. Dados:
Pm .Vadm = 0,03 a 0,20 Kgf / mm2
.m/s
Velev: 1,5 m / min (tabela 9)
Pm = 120 kgf/cm² = 1,2 Kgf/mm2
2
celevação ZV
cV
×
=
2
85,1 ×
=cV
min/6mcV =
Sabendo que cVtV =
Cálculo rotação da polia:
pp
t
p
D
V
n
×
=
π
630.0
6
×
=
π
pn
rpmn p 03,3=
Obs. O cálculo acima aplica-se somente para a polia de passagem, pois a polia
compensadora não exerce movimento.
Capacid
ade
(Ton)
Velocidade em m/min
Elevação
Movimento do
carro
Movimento da
ponte
Baix
a
Médi
a
Alt
a
Baix
a
Médi
a
Alt
a
Baix
a
Médi
a
Alt
a
60,0 1,5 3,0 6,0 22,5 30,0
45,
0 30,0 60,0
90,
0
75,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,0
38,
0 23,0 45,0
60,
0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,0
38,
0 15,0 30,0
45,
0
150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,0
30,
0 15,0 23,0
30,
0
Tabela 9 - Velocidade recomendada para operação
pesc nDV ××= intπ
03,3220 ××=πescV
min/19,2094 mmVesc =
smVesc /035,0=
Verificou-se a velocidade de escorregamento e a mesma se encontra entre a faixa pré
estabelecida pela norma (0,03 < 0,035 < 0,2 Kgf/mm2
.m/s), portanto atende os requisitos do
projeto.
Pm .Vadm = smmmkgf /035.0²/2,1 ×
18
Pm .Vadm = smmmkgf /²/042,0 ×
20. 6.3 – Folga do Mancal
De acordo com a figura 1, o grupo adotou f = 1,7 mm
Figura 1 – Tabela de valores recomendados de f em 1/1000
6.4 – Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida
mmdDext 507,1 +×=
mmDext 522007,1 +×=
mmDext 4,240=
mmDext 245=
Adotado
6.5 – Espessura do mancal
2
)( dD
me ext −
=
2
)220245( −
=me
mmme 5.12=
O mancal utilizado será de:
mmD 220int =
mmDext 245=
mmuraL 145arg =
20
21. 7 – GANCHO
7.1 – Escolha do Gancho
Do catálogo (Anexo II):
Classe 0
Q = 75 ton
mmd h 1501 =
7.2 – Cálculos dos Diâmetros e Altura do Filete
mmdd hh )10~5(12 −=
101502 −=hd
mmd h 1402 =
mmd r 1402 =
tt ×= )
2
1
(1
mmt 35,6= (ver tabela 10)
mmt
2
35,6
1 =
mmt 175,31 =
Diâmetro
externo da
rosca d
(mm)
Nº de
filetes por
polegadas
Zf
Passo
h
(mm)
14--38 8 3,175
401--100 6 4,233
105--200 4 6,35
Tabela 10 - Dados para rosca semi-circular.
121 2 tdd rr ×−=
175,321401 ×−=rd
mmd r 65,1331 =
7.3 – Tração (Núcleo da Rosca)
Para aço ABNT 1020:
σadm = 5 kgf/mm2
(Tração)
admσσ ≤
2
1(
)4(
rd
Q
×
×
=
π
σ
21
22. )65,133(
)750004(
2
×
×
=
π
σ
2
/346055,5 mmKgf=σ
Verificou-se que a tração que será submetida ao gancho encontra-se 1,1% maior
que a faixa pré-estabelecida pela norma (3,8 < 5Kgf/mm2
), sendo que a mesma permite
uma tolerância de até 2,5%. Portando atendendo aos requisitos do projeto.
7.4 – Comprimento da rosca
Para aço ABNT 1020:
σadm = 3,5 kgf/mm2
(Esmagamento)
admrr dd
Q
Zf
σπ ×−
×
=
)(
)4(
2
12
5)65,133140(
)750004(
22
×−
×
=
π
Zf
15,70125=Zf
filetesZf 16=
tZh f ×=min
35,670125,15min ×=h
mmh 70292,99min =
Adotado: 100 mm de rosca para porca.
Adotado: 120 mm de rosca para a haste
8 – MANCAL DO GANCHO
8.1 – Tipo
• Axial de Esferas
8.2 – Dados do Rolamento:
Q = 75000 kgf
Ø = 160 mm
Carga radial(média/alta)
Rolamento Alinhado
22
23. 8.3 – Rotação de Trabalho
maxnntrab ≤
maxn = 900
trabn = 0 (O rolamento não exercerá rotação)
rpm9000 ≤ OK
8.4 – Carga Estática
CoCo ≤.min
kNC 15000 =
(Anexo III)
5,10 =S (maquinas de elevação de carga, vide figura 2)
Figura 2
0,750Pr =
kNQP 750Pr 0 === (dado do projeto)
00min0 SPC ×≤
5,175000min0 ×≤C
kNC 5,112min0 ≤
NN 150000112500 ≤
OK
Verificou-se a carga estática mínima que será submetido ao rolamento e o mesmo
se encontra menor que a carga estática máxima (112500N < 150000N), portanto atende
os requisitos do projeto.
23
24. 8.5 - Vida
Não será necessário calcular a vida do rolamento, pois o mesmo não exercerá
rotação.
8.6 Rolamento Escolhido
Fornecedor: FAG
Modelo: 51332M
9 – CRUZETA
• Dados:
mmdh 1402 =
mmd 200=
mmdm 1601 =
mmdm 2652 =
mmb 145=
Material: Aço SAE 1035 Forjado
ddcru =
mmdcru 200=
210 ×+= crucru dh
20200 +=cruh
mmhcru 220=
221 += uhdb
21401 +=b
mmb 1421 =
2
ie
m
dd
d
+
=
2
160265 +
=md
mmd m 5,212=
10222 ×+= mdb
202652 +=b
mmb 2852 =
adotadommLanel 5=
anellBl +=1
51451 +=l
mml 1501 =
24
26. Portanto verificou-se que a tensão de flexão que será submetido a cruzeta, se
encontra menor que a tensão admissível do material (7,4Kgf/mm2
< 8 Kgf/mm2
), portanto
atende os requisitos do projeto.
9.2 – Cortante na seção quadrada
2
Q
F =
2
75000
=F
KgfF 37500=
( ) cruhbbA ×−= 12
( ) 220142285 ×−=A
2
31460 mmA =
Sabendo que: admττ ≤
Para aço 1035 forjado a
2
/0,4 mmKgfadm =τ
A
F
=τ
31460
37500
=τ
2
/19.1 mmKgf=τ
Verificou-se a cortante que será submetido a cruzeta se encontra menor que a
cortante admissível do material (1,19 Kgf/mm2
< 4 Kgf/mm2
), portanto atende os requisitos
do projeto.
9.3 – Flexão na seção circular
( )
32
3
cru
f
d
W
×
=
π
( )
32
2003
×
=
π
fW
3
16,785398 mmW f =
221
4
)(
4
l
Q
ll
Q
M fcirc ×++×=
5,77
4
75000
)5,77150(
4
75000
×++×=fcircM
²5718750 mmKgfM fcirc ×=
Sabendo que: admf σσ ≤
Para aço 1035 forjado, a
2
/0,6 mmKgfadm =σ
26
27. Wf
Mf
f =σ
16,785398
5718750
=fσ
2
/28,7 mmKgff =σ
Portanto verificou-se a tensão de flexão que será submetido a cruzeta, se encontra
maior que a tensão de flexão admissível do material (7,28 Kgf/mm2
< 6 Kgf/mm2
), portanto
para atender os requisitos do projeto, temos que alterar o crud = 220mm.
9.3 – Flexão na seção circular (com crud = 220mm)
( )
32
3
cru
f
d
W
×
=
π
( )
32
2203
×
=
π
fW
3
1045365 mmW f =
221
4
)(
4
l
Q
ll
Q
M fcirc ×++×=
5,77
4
75000
)5,77150(
4
75000
×++×=fcircM
²5718750 mmKgfM fcirc ×=
Sabendo que: admf σσ ≤
Para aço 1035 forjado, a
2
/0,6 mmKgfadm =σ
Wf
Mf
f =σ
1045365
5718750
=fσ
2
/47,5 mmKgff =σ
Verificou-se que a tensão de flexão que será submetido a cruzeta se encontra
menor que a tensão de flexão admissível do material (5,47 Kgf/mm2
< 6 Kgf/mm2
),
portanto atende os requisitos do projeto.
Obs.: Como tivemos que redimensionar crud = 220 2
mm , teremos que
redimensionar também o hcru , que portanto adotaremos hcru = 240 2
mm , não sendo
necessário refazer os cálculos da seção quadrada, pois estamos superdimensionando a
área.
27
28. 9.4 – Cortante na seção circular (com crud = 220mm)
2
Q
F =
2
75000
=F
KgfF 37500=
4
2
crud
A
×
=
π
4
220 2
×
=
π
A
2
38013 mmA =
Sabendo que: admττ ≤
Para aço 1035 forjado, a
2
/0,3 mmKgfadm =τ
A
F
=τ
38013
37500
=τ
2
/98,0 mmKgf=τ
Verificou-se a cortante que será submetido a cruzeta se encontra menor que a
cortante admissível do material (0,98 Kgf/mm2
< 3 Kgf/mm2
), portanto atende os requisitos
do projeto.
NOTA: Sendo assim, como o diâmetro da cruzeta será de 220mm, teremos que alterar as
dimensões do furo da polias compensadora e passadora, e também os diâmetros interno
e externo dos mancais das polias. Corrigimos apenas os cálculos do mancal, já que a
polia iremos comprar pronta, usinando apenas o furo. Abaixo segue as dimensões
adotadas para projeto, desenho e cálculos.
- Mancais Polias:
Diâmetro externo = mm
Diâmetro interno = 220mm
Largura = 145 mm (permanece a mesma)
- Polia Passagem
Diâmetro interno usinado = mm
- Polia Compensadora
Diâmetro interno usinado = mm
28
29. 10 – TAMBOR
10.1 Diâmetro do Tambor
ctt dKD ×=
Conforme tabela 6
Classe 0: Kt = 15; dc = 32mm
mmDt 4803215 =×=
mmDt 700= (Adotado)
Devido a alta solicitação de carga a qual será submetida a ponte, para que todas as
dimensões estejam de acordo com os requisitos de projeto, será utilizado um tambor com
diâmetro de 700mm em Ferro Fundido, conforme as dimensões apresentadas na tabela
11.
Tração
no cabo F
(Kg)
Diâmetro
do cabo d
(mm)
P (mm) r (mm) (mm) 250 300 400 500 600 700 800
500 8 10 4,5 1 4 (6) 4 (6)
1000 10 12 5,5 1 6 (9) 6 (9)
1500 13 15 7 1,5 8 (12) 7 (11)
2000 16 10 9 2 9 (14) 8 (13)
2500 16 18 9 2 10 (15) 10 (12)
3000 19 22 10,5 2,5 11 (16) 11 (16)
4000 22 24 12 3 12 (18)
5000 24 27 13,5 3 14 (20) 14 (20)
6000 27 31 15 3,5 15 (23) 14 (22)
7000 29 33 16 3,5 16 (24) 16 (24)
8000 31 35 17 4 17 (26)
9000 31 35 17 4 19 (27) 18 (26)
10000 36 37 18 4 20 (28) 19 (27)
Tabela 11 - Dimensões padronizadas de tambores.
10.2 Cálculo do Passo das Ranhuras
Para dc=32mm, será feita interpolação com os valores da tabela 4.13 para encontrar o
passo das ranhuras
dc Tr
31 35 Valor da Tabela
32 36 Valor interpolado
33 37 Valor da Tabela
Sendo assim, Tr = 36mm
29
30. 10.3 Cálculo do comprimento do tambor
mLt 2≤
mmLL
L
voltas
D
z
H
Z
tzL
mmDpce
Adotadommat
mmat
LeatL
tt
t
c
v
rv
t
204285,5952700752
59685,5953655,16`
55,162
700
2
8
8000
22
`
700
)(75
100~50
`22
=⇒×++×=
≅=×=
=+
×
×
=+
×
×
=
×=
=≅
=
=
++=
ππ
Embora o valor encontrado seja 2,1% maior que 2m, está dentro da tolerância geral do
projeto, que é de 2,5%, sendo assim, atende aos requisitos do projeto.
10.4 Dimensões Gerais do Tambor
L`= 596mm
e = 700mm
L = 2042mm
at = 75mm
Dt = 700mm
Material: Ferro Fundido
11 - MANCAL DO TAMBOR
11.1 Tipo de Mancal
Mancal de escorregamento
11.2 Pressão no mancal (Pma)
Pman = ≤ P adm onde: S = 1,5 (Coef. de Segurança p/ M.E.T)
P adm = (0,6 ̃1,2 kgf/ mm2
)
F = 2 x Fc
F = 2 x 11045,98
F = 22091,96 Kgf
ح adm =
ح adm = temos: ح adm aço = 3 Kgf/mm2
A =
30
31. d eixo =
d eixo = 96,83mm
Adotando B = d
Pman =
Pman = 3,53 Kgf/mm2
> P adm Não OK
Adotando d = 200 mm
B = 150 mm
Pman =
Pman = 1,10 Kgf/mm2
< P adm OK
11.3 Velocidade
= 1,10 (Calculado)
nt =
onde:
vt = vcabo
vt = 18 m/min (Calculado)
nt = 18 / (Π x 0,7)
31
32. nt = 8,19 rpm
ν = Π x d x NT
ν = Π x 200 x 8,19
ν = 5145,92 mm/min
ν = 5145,92 mm/min
ν = 0,08 mm/s
ρ . ν = 1,10 kgf/mm² . 0,08 m/s
ρ . ν = 0,088kgfm/mm²s OK
11.4 – Folga do Mancal
De acordo com a figura 1, o grupo adotou f = 1,7 mm
Figura 1 – Tabela de valores recomendados de f em 1/1000
11.5 – Diâmetro externo do mancal tipo bucha embutida
mmdDext 507,1 +×=
mmDext 520007,1 +×=
mmDext 219=
mmDext 220=
Adotado
32
33. 11.6 – Espessura do mancal
2
)( dD
me ext −
=
2
)200220( −
=me
mmme 10=
O mancal utilizado será de:
mmD 200int =
mmDext 220=
mmuraL 150arg =
12 - MOTOR DE ELEVAÇÃO
• Dados:
Nm: 0,87
Zc: 8
Velev: 1,5 m/min
Dt: 600mm
Qm: 1880 kgf
• Cálculos
nescrm NfN ×=
rrr MMf ×−×+= 221 2
( )
( )m
mm
r
QQ
QQQ
M
+
++
=
2
( )
( )1880750002
1880188075000
+
++
=rM
51,0=rM
( ) 51,02²51,021 ×−×+=rf
71,0=rf
( )
elev
elevm
mec
N
VQQ
N
××
++
=
7560
)(96,0 entoescorregamNt =
33
motortredelev NNNN ××=
34. t
t
t
D
V
N
×
=
π
2
c
elevc
Z
VV ×=
2
8
5,2 ×=cV
min/10mVc =
t
t
t
D
V
N
×
=
π
m
m
Nt
6,0
min/10
×
=
π
tN =5,3 rpm
“t” ou It =
s
e
N
N
)(1200 adotadorpmNN motore ==
“t”= 3,5
1200
“t”=226,4 ou It=226,4
4,226"",1 =+⇒ tpoisZeng
1+= engmancal ZZ
14 +=mancalZ
mancalZ = 5
zeng
eng
zmancal
mancalred NNN ×=
( ) ( )45
99,098,0 ×=redN Adotado
=
=
=
2)(Tabela87,0
)(Rolamento98,0
retos)(Dentes99,0
m
mancal
eng
N
N
N
87,0=redN
motortredelev NNNN ××=
engZ MaxI
1 5
2 25
3 125
4 625
34
ct VV =
35. 87,096,087,0 ××=elevN
73,0=elevN
( )
elev
elevm
mec
N
VQQ
N
××
++
=
7560
( )
73,07560
5,1188075000
××
++
=mecN
cvouNmec 2497,23=
mecrm NfN ×= (potencia motora necessária)
2471,0 ×=mN
cvNm 17=
Adotando motor comercial (vide catálogo no Anexo III)
Motor trifásico WEG – Linha W21, Carcaça = 160L
=
H z
p o l o s
r p m
c vNm
6 0
0 6
1 2 0 0
2 0
13 – RODA E TRILHO PARA O CARRO
Dados:
Q = 75 ton
Classe 0
Qm= 1880 kgf (tabela 03)
(calculado item 10.3)
)011,0 tonClasseQQc +⋅=
)0(1000750001,0 ClasseQc +⋅=
kgfQc 8500=
8== rprc ZZ (Adotado)
35
36. Tabela 12 – Número e diâmetro das rodas para ponte
8
1880850075000 ++
=vQ
KgfQv 5,10672=
mmKgfDrc 63075000 =→ (tabela 12)
Tabela 13 – Diâmetro de rodas para carros
Trilho Tipo: Para → TR-50 (tabela 13)
Tabela 14 – Caminho de rolamentos para roda
Capacidade
(ton)
Velocidade (m/min)
Elevação Movimento do carro Movimento da ponte
Baixa Média Alta Baixa Média Alta Baixa Média Alta
60,0 1,5 3,0 5,5 22,5 30,0 45,0 30,0 60,0 90,0
75,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,0 38,0 23,0 45,0 60,0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,0 38,0 15,0 30,0 45,0
150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,0 30,0 15,0 23,0 30,0
Tabela 15 – Velocidades recomendadas para operação
36
37.
=
=
−
m mD rc
madotadomV
T R
C lasse
Qad m
1000
m in)/25m in(/15
50
0
tonQadm 5,42=
Tabela 16 – Capacidade de carga para roda x trilho
kgfkgf 425005,10672 ≤
Verificação OK
15 – RODA E TRILHO DA PONTE
tonQQc 11,0 +⋅= (Classe 0)
1000750001,0 +⋅=cQ (Classe 0)
kgfQc 8500=
37
38. =pQ 60 ton
Gráfico 1 – Peso da Ponte X Capacidade de Carga
(tabela 12)
(tabela 12)
Tabela 12 – Número e diâmetro das rodas para ponte
mmep 750= (figura 1)
38
40. 8
60000
12
)75,012(
2
8
)8500188075000(
max +
−
×
++
=Q
27511max =Q Kgf
8
60000
12
75,0
2
8
)85001880(
min +×
+
=Q
2,7662min =Q Kgf
3
766227511
2
+
×=vQ
=vQ 23448,6 Kgf
→ TR-50 (tabela 17)
min/45mV = (tabela 14)
Capacidade
(ton)
Velocidade (m/min)
Elevação Movimento do carro Movimento da ponte
Baixa Média Alta Baixa Média Alta Baixa Média Alta
60,0 1,5 3,0 5,5 22,5 30,0 45,0 30,0 60,0 90,0
75,0 1,5 3,0 5,5 15,0 30,0 38,0 23,0 45,0 60,0
100,0 1,5 2,5 3,2 15,0 30,0 38,0 15,0 30,0 45,0
150,0 1,5 2,5 3,2 9,0 15,0 30,0 15,0 23,0 30,0
Tabela 15 – Velocidades recomendadas para operação
=
=
−
m mD rp
madotado
mV
T R
C lasse
Qa dm
1000
m in)/50(
m in/45
57
0
tonQadm 50= (tabela 18)
40
41. Tabela 18 – Capacidade de carga roda x trilho
kgfkgf 500006,23448 ≤
Verificação OK
16 – MANCAL DA RODA DO CARRO
16.1 – Tipo (ver ANEXO V)
Rolos Cilíndricos
16.2 – Tamanho
18 - MOTOR DE DIREÇÃO DO CARRO
Q = 75 ton
Calsse 0
Lp = 12m
Qm = 1880 Kgf (Tabela 03)
Qc = 8,5 ton
Qp = 60 ton
Drp = 800 mm
(adotado)
41
42. 3
105,6 −
×=tW (Tabela 18)
Tabela 18 – Resistência ao deslocamento das rodas
rpmnnn
D
V
nn
srcrc
rc
tr
rcs
6
800,0
15
==⇒
×
=
×
==
π
π
200
6
1200
=⇒= tt ii
42
43. Zeng it max
1 5
2 25
3 125
4 625
5 3125
5
1
4
=
+=
=
mancal
engmancal
eng
Z
ZZ
Z
8,0
97,098,0 45
=
×=
tr
tr
η
η
( )
CVN
N
regime
regime
94,3
80,07560
15105,6600008500188075000 3
=
××
×⋅×+++
=
−
( )
CVN
N
acel
acel
73,4
80,0410753600
25,115600008500188075000 2
=
××××
××+++
=
taceleração = 4s (adotado, pois nossa velocidade está abaixo da mínima contida na tabela).
V (m/min) 30 60 90 120 150 180
t acel (s) 5 6 7 8 9 10
Tabela 19 – Velocidade x Tempo de aceleração
CVN
N
m
m
82,4
8,1
73,494,3
=
+
=
Adotando motor comercial (ANEXO III)
Carcaça: 132M
p o l o s
H t z
r p m
C VM
6
6 0
1 2 0 0
1 0_1 3 2
19 – MOTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE
43
44. Q = 75 ton
Calsse 0
Lp = 12m
Qm = 1880 Kgf (Tabela 03)
Qc = 8,5 ton
Qp = 60 ton
Drp = 1.000 mm
Vtr = 23 m/min (Tabela 15)
3
105,6 −
×=tW (Tabela 18)
rpmnnn
D
V
n
srprp
rp
tr
rp
32,7
1
23
==⇒
×
=
×
=
π
π
164
32,7
1200
=⇒= tt ii
Zeng it max
1 55
1
4
=
+=
=
mancal
engmancal
eng
Z
ZZ
Z
44
45. 8,0
97,098,0 45
=
×=
tr
tr
η
η
( )
CVN
N
regime
regime
03,6
80,07560
23105,6600008500188075000 3
=
××
×⋅×+++
=
−
( )
CVN
N
acel
acel
9,8
80,0510753600
25,123600008500188075000 2
=
××××
××+++
=
taceleração = 5s (adotado, pois nossa velocidade está abaixo da mínima contida na tabela 19).
CVN
N
m
m
3,8
8,1
9,803,6
=
+
=
Adotando motor comercial (ANEXO III)
Carcaça: 132M
p o l o s
H t z
r p m
C VM
6
6 0
1 2 0 0
1 0_1 3 2
45
53. 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Material Utilizado:
Material Didático: Notas de aula disponibilizada pelo prof. Dr. Francisco José de
Almeida.
Manual Técnico de Cabos - Cimaf
53
