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  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  11. 11. 11
  12. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 ×
  19. 19. 19
  20. 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. 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. 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. 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. 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
  25. 25. anell B l += 2 2 5 2 145 2 +=l mml 5,772 = ) 2 ( 2 3 π dmb l −= ) 5,212 2 285 (3 π −=l mml 86,743 = 9.1 – Flexão na seção quadrada 2 /8 mmKgfadm =σ 6 )( 2 12 hcrubb Wfquad ×− = 6 220)142285( 2 ×− =fquadW 3 33,1153533 mmW fquad = )( 4 )( 4 32321 ll Q lll Q M fquad +×+++×= )86,745,77( 4 75000 )86,745,77150( 4 75000 +×+++×=fquadM 2 8526000 mmKgfM fquad ×= Sabendo que: admf σσ ≤ Para aço SAE 1035 Forjado 2 /0,8 mmKgfadm =σ Wf Mf f =σ 3,1153533 8526000 =fσ 2 /4,7 mmKgff =σ 25
  26. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  39. 39. Figura 2 – Lay-out de ponte rolante 39
  40. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  46. 46. Anexo I 46
  47. 47. Anexo II 47
  48. 48. Anexo III 48
  49. 49. 49
  50. 50. Anexo IV 50
  51. 51. 51
  52. 52. 52
  53. 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

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