Elementos orgânicos de máquinas

ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS II AT-102
Universidade Federal do Paraná
Curso de Engenharia Industrial Madeireira
Dr. Alan Sulato de Andrade
alansulato@ufpr.br

TRANSMISSÕES POR CORRENTES
INTRODUÇÃO:
As correntes são elementos de máquinas flexíveis utilizadas para a transmissão de potência ou transporte/movimentação de carga. Normalmente são utilizadas em situações em que transmissões por meio de engrenagens ou correias não sejam possíveis.

INTRODUÇÃO:
Correntes

UTILIZAÇÃO:

CARACTERÍSTICAS:
Transmitem grande quantidade de energia.
Muito utilizado em sistemas “pesados”.
Possuem bom sincronismo, devido as engrenagens e pinhões.
Possuem bom rendimento: 0,95 a 0,99 (quando bem dimensionados).
Não há a ocorrência de deslizamento.

CARACTERÍSTICAS:
Adequada para grandes distâncias entre eixos.
Opera em condições severas de operação (correias são inadequadas sob umidade, alta temperatura ou ambiente agressivo).
Possui longa vida útil se bem selecionadas ou dimensionadas.
Permite grandes reduções (i < 7).

CARACTERÍSTICAS:
Sofrem desgaste devido a fadiga e a tensão superficial.
Geram ruídos, choques e vibrações.
Demanda lubrificações.
Opera em situações de menor velocidade.

CARACTERÍSTICAS:
São muito utilizadas em sistemas que necessitam de acionamento de vários eixos por um único eixo motor. Nesse caso, torna-se fundamental importância que todas as rodas pertençam a um mesmo plano.
Motor

TIPOS:
Correntes de rolos,
Correntes de buchas,
Correntes de dentes,
Correntes com elos fundidos.

TIPOS:
Muitos tipos em função da diversidade de formas de utilização

TIPOS:
São correntes sem roletes, compostas apenas por placas laterais e pinos maciços. Aumentando-se o número de placas laterais pode-se obter maiores capacidades de carga. Normalmente são utilizadas para elevar ou abaixar pequenas cargas, tais como: máquinas de elevação até 20 T e com pequena altura, portões e transmissão de pequenas potências em baixas rotações. A relação de transmissão máxima recomendada é de 1:10 e a velocidade máxima recomendada de 0,5 m/s, devido ao grande desgaste das placas laterais.

TIPOS:
Este tipo de corrente é empregado em transmissão de potência em médias velocidades (até 3,5 m/s) e relação de transmissão máxima recomendada de 1:10. São mais resistentes ao desgaste do que as correntes do tipo Galle, pois possuem maior superfície de contato. Possuem as buchas fixas às placas internas e os pinos fixos às placas externas. Os pinos podem ser ocos, resultando em uma corrente com menor peso.

TIPOS:
São semelhantes às correntes Galle e não possuem roletes. Não são utilizadas em transmissão de movimento. São empregadas para elevação de carga, tracionamento, máquinas siderúrgicas de pequeno porte

TIPOS:
Este tipo de corrente tem as placas laterais fabricadas em forma de dentes invertidos que se acoplam com os dentes da engrenagem. O perfil dos dentes da corrente e do pinhão é normalmente reto. Devido a esta geometria o acoplamento é feito com um perfil equivalente aos dentes de engrenagem (maior distância entre centros) proporcionado um engrenamento gradual, com melhor distribuição da carga ao longo do “dente”, diminuindo, assim, o impacto, o desgaste, o efeito cordal e o ruído em altas velocidades (7 a 16 m/s).

TIPOS:
As correntes de rolos são as mais utilizadas, tanto para transmissão de potência como para esteira transportadora. São fabricadas com diversos elos sendo cada um deles composto de placas, roletes, grampos ou anéis e pinos (figura 2.7). A corrente se acopla à engrenagens motora (pinhão) e movida (coroa) que transmitem o movimento. Os dentes das engrenagens se acoplam com os roletes rotativos, onde o desgaste é reduzido, pois acontecem contatos do tipo deslizante e rolante. Estas correntes estão disponíveis em diversas formas padronizadas e materiais, tais como aço, aço inox, plásticos (para autolubrificação). Permitem velocidade de até 11 m/s, porém a faixa recomendada é de 3 a 5 m/s.

TIPOS:
Correntes de rolos, mais comuns,
Roda dentada (Movimenta o conjunto)
Pino
Bucha
Rolo
Tala

ANÁLISES DE TENSÕES:
As tensões a que uma corrente esta submetida durante sua utilização são:
tração na placa lateral
flexão e cisalhamento do pino

DIMENSÕES CARACTERÍSTICAS:

DIMENSÕES CARACTERÍSTICAS:
Dr – diâmetro do rolo
S – espessura
t – passo da corrente
bz – largura do dente
bl – largura interna da corrente
b – largura externa da corrente
db – diâmetro do pino
dh – diâmetro da bucha

RODAS DENTADAS PARA CORRENTES
Diametro primitivo d0:
d0=t/sen
=180/z
d0=t/(sen180/z)
Diametro da base:
dg=d0.cos 
Diametro da base:
df=d0-1,01.dr

RODAS DENTADAS PARA CORRENTES
Espessura axial do dente (medida do primitivo)
L=0,95b-0,25dr
Diâmetro externo:
dk=d0+0,70dr (Z<12)
dk=d0+0,83dr (12<Z<25)
dk=d0+0,87dr (25<Z<38)
dk=d0+0,90dr (Z>38)
Diametro de divisão: 2=360/z

DIMENSIONAMENTO (GOST-URSS)
O desgaste é o principal critério que deve ser levado em conta nas transmissões por correntes. Os valores encontrados para a roda dentada e a corrente nesse critério asseguram o perfeito funcionamento da transmissão. Considera-se a transmissão desgastada quando ocorrer alongamento provocado pelo estiramento das talas e o desgaste das articulações, no momento em que alongamento atingir aproximadamente 3% do comprimento original

Deve dimensionar o número adequado de dentes para que a transmissão funcione adequadamente, caso isto não ocorra, a transmissão pode ser comprometida ou o ruído pode aumentar sensivelmente.

Utilizaremos uma tabela que determinada o número de dentes da engrenagem menor por meio da relação de transmissão.
Tipo de Corrente Rel. de transmissão – i
1 2 3 4 5 6
Rolos 31 27 25 23 21 17
Silenciosa 40 35 31 27 23 19

Número mínimo de dentes:
Rolos: Zmin9
Silenciosas Zmin13
Número máximo de dentes:
Rolos: Zmax120
Silenciosas Zmax140

Passo da Corrente – quanto menor melhor será a transmissão.
Rotação máxima (correias dentadas)
Passo 1,3mm 1,6 1,9 2,5 3,2
rpm (max) 3300 2650 2200 1650 1300
Velocidade periférica (não exceder)
Rolos – vp=12m/s
Dentadas – vp=16m/s

Tipo N.Dentes Passo (mm)
12 15 20 25 30
15 2300 1900 1350 1150 1000
Rolos 19 2400 2000 1450 1200 1050
23 2500 2100 1500 1250 1100
Cilíndros 27 2550 2150 1550 1300 1100
30 2600 2200 1550 1300 1100

Carga máxima na Corrente
Rolos:
Fmax=Frup/ns.k
Dentada:
Fmax=Frup.b/10.ns.k

Carga máxima na Corrente
Onde:
Fmax=carga máxima que pode atuar na corrente (N)
Frup=carga de ruptura da corrente (N)
ns=coeficiente de segurança
k=fator de operação
b=largura da corrente

Coeficiente de segurança – ns
Passo rpm (engrenador)
50 200 400 800 1600
Rolos, até 1,5mm 7 7,8 8,6 10,2 13,2
Rolos, + 1,5mm 7 8,2 9,4 11,7 16,3
Dentadas, até 1,5mm 20 22,2 28,7 29 37,8
Dentadas, + 1,5mm 20 23,4 30 33 46,5

Fator de operação – K
K=ks.kl.kpo
Ks-Fator de serviço
Ks Cosntante moderados fortes
1,0 1,3 1,5
kl-Fator de lubrificação/ Fator de posição
Contínua/horizontal Períodica/inclinada
Ki/Kpo 1,0 1,3

Distância entre eixos (estimativa)
C=(30 a 50).t mm
Número de elos
Y=(z1+z2)/2 + 2C/t +((z2-z1)/2)² . t/C
Velocidade da Corrente
Vc=(Z1.t.n1)/60000 m/s

Distância entre eixos (correta)
C=t/4.{y-((Z1+Z2)/2)+√[y-((Z1+Z2)/2)²-8.((Z2-Z1)/2)²]}
Força Tangencial
Ft=P/Vc ou Ft=2T/d0 (N)
Velocidade da Corrente
Vc=(Z1.t.N1)/(60000) (m/s)

Carga de Ruptura:
Frup=Ft.ns.K

ESPECIFICAÇÃO
Para a especificação da corrente de rolos mais adequada, o projetista deve determinar:
O número ANSI, que informa o tamanho da corrente,
O número de correntes (simples, dupla, tripla, quádrupla e etc.),
O número de elos (comprimento).
A tabela apresentada fornece as dimensões padronizadas das correntes de rolos.

ESPECIFICAÇÃO
Inicialmente deve ser determinada a potência transmitida por correntes simples (passo médio e largo) baseado em pinhão de 17 dentes. A tabela 2.3 fornece a potência nominal por correntes de rolos em função da rotação do pinhão e da serie da corrente.
P[kW] = f(np, série da corrente)
Os valores nela contidos são obtidos experimentalmente e são normalmente fornecidos pelos fabricantes.

ESPECIFICAÇÃO

ESPECIFICAÇÃO
As condições de operação, como o tipo de máquina movida e motora, a temperatura de trabalho, vibrações e choques, as condições ambientais e a severidade da transmissão influenciam a capacidade de carga das correntes. O fator que corrige estes problemas e denominado Fator de Serviço (KS) e seu valor se encontra na tabela a seguir.

EXERCÍCIO 1:
Um compressor deve ser acionado por meio de uma transmissão por corrente, por um motor de 15KW que possui uma rotação efetiva de 1160 rpm. Sabendo que o volante do compressor deve girar com 290 rpm, o trabalho é considerado normal, a distancia estimada entre centros de 600mm. Dimensionar a transmissão para uma inclinação inferior a 45 graus e lubrificação contínua.

EXERCÍCIO 1:
Relação de transmissão:
i=(Nmotor/Ncompressor)
i=1160/290
i=4
Número de dentes do pinhão:
Vem da tabela que determinada o número de dentes da engrenagem menor por meio da relação de transmissão. Assim, para i=4, Z1=23 dentes.

EXERCÍCIO 1:
Número de dentes da coroa:
Z2=Z1.i
Z2=23.4
Z2=92
92 dentes encontra-se no intervalo recomendado pelo método. (Zmax=120 dentes).

EXERCÍCIO 1:
Passo da Corrente:
O pinhão possui Z1=23 dentes e gira com N=1160 rpm. Busca-se na tabela o valor mais adequado par t. Lembrando que quanto menor o passo, melhor para a transmissão, pois diminuem os choques, a força centrífuga e o atrito. Para Z=23 e N=1160 a tabela recomenda t=25mm. Mas levando em consideração a afirmaçào anterior, adotaremos um valor menor = 12,7mm ou ½”.

EXERCÍCIO 1:
Velocidade da corrente:
Vc=Z1.t.N1/6000
Vc=23.12,7.1160/60000
Vc=5,65 m/s
Como Vc (Vp) é menor que 12m/s, está verificada a condição.

EXERCÍCIO 1:
Fator de Operação:
K=Ks.Kl.Kpo
Ks=1,0 – Carga constante
Kl=1,0 – Lubrificação contínua
Kpo=1,0 – Inclinação inferior a 45 graus.
K=1,0.1,0.1,0
K=1,0

EXERCÍCIO 1:
Carga tangencial:
Ft=P/Vc
Ft=15000/5,65
Ft=2655N
Carga de ruptura da corrente:
Frup=Ft.ns.K
Frup=2655.11,7.1
Frup=31.063N

EXERCÍCIO 2:
Determine o número da corrente (Padrão ANSI) a ser utilizado no exercício anterior.

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