Aula maq elev_alex11_2016_1_pf

1
Máquinas de Transporte - GMEC7106
2016_1
Prof. Alexandre Silva
prof.alexandre.engenharia@gmail.com
www.engenhariamecanicaaulas.blogspot.com.br
MATÉRIA P3 e PF

2
Bibliografia:
BRASIL, H. V., Máquinas de Levantamento, Ed. Guanabara, Rio de Janeiro, 1985.
RUDENKO , N., Máquinas de Elevação e Transporte, Editora LTC, Rio de Janeiro,
1976.
NBR 8400. Cálculo de Equipamentos para Elevação e Movimentação de Carga.
ABNT, 1984.
SHIGLEY, J. E., MISCHKE, C. R., Mechanical Engineering Design. 5th Edition,
Editora MacGraw–Hill, New York, 1989.
SHIGLEY, J. E., MISCHKE, C. R., Projeto de Engenharia Mecânica, Editora
Bookman, 2005.
ROCHA, P. M., Elementos Orgânicos de Máquinas, Coleção Schaum, Editora
McGraw-Hill, 1970.

3
Introdução:
Equipamentos de Transporte (Içamento)
Vertical
Horizontal
Equipamentos de Transporte podem ser divididos em:
Classe dos aparelhos de ação periódica;
Classe dos aparelhos de ação contínua.
Terminologia:
Peso morto, peso da carga viva, carga unitárias, cargas a granel.

4
Equipamentos de Içamento Vertical
Gruas

5
Grua Fixa

6
Grua ascensional

7
Grua de lança móvel (Luffing)

8
Grua sobre trilhos

9
Grua automontante

10
Como é montado uma grua no local?

11
Grua:

12
Grua:

13
Grua sobre Pórtico ou Pórtico

14
Ponte Rolante

15
Semi-pórtico

16
Diferença entre Pórtico e Ponte Rolante:
-posição do carro de transporte;
-trilhos.

17
Grua sobre esteiras

18
Guindastes - Nomenclatura

19
Guindastes

20
Características de identificação de um guindaste

21
Guindastes Treliçados

22
Guindastes sobre Veículos (hidráulicos)

23
Guindastes sobre esteiras

24
Guindastes com mastros

25
Elevador

26
Equipamentos de Içamento (Transporte) Horizontal

27
Equipamentos de Içamento (Transporte) Horizontal

28
Classificação (bibliografia):

29
Macacos: destinam-se à elevação de cargas a pequenas alturas, com ou sem deslocamento horizontal, a
pequenas distâncias;
Talhas: são máquinas constituídas essencialmente por um redutor de velocidade ligado a um tambor e
polias de acionamento e suspensão de carga;
Dispositivos especiais: tem a mesma finalidade das talhas, usando porém sistemas de multiplicadores de
forças;
Guinchos: compostos essencialmente de tambor e cabo de aço, freio, redutor, motor e chassi. Destinam-
se a elevação a grande altura ou distância;
Monovias: são talhas dotadas de sistema de translação sobre a aba inferior de uma viga I, motorizadas ou
manuais;
Pontes Rolantes: possuem uma estrutura horizontal em ponte que permite o movimento transversal de
um guincho, simultâneo ou não com a translação da própria ponte;
Pórticos: principal diferença das pontes rolantes é a estrutura própria e autônoma para a sua translação;
Guindastes: qualquer máquina de levantamento dotada de lança. O elemento principal é o guincho.

30
Macaco:

31
Talha:

32
Talha Tirfor:

33
Talha Weston:

34
Talha Weston – Freio Weston:

35
Guincho:

36
Guindaste Derick

37
Componentes de uma Máquina de Transporte:
Órgãos flexíveis de elevação (correntes e cabos);
Polias, sistemas de polias, rodas dentadas para correntes;
Dispositivos de manuseios de carga;
Dispositivos de retenção e frenagem;
Motores;
Transmissões (eixos e árvores, mancais, etc);
Trilhos e rodas de translação;
Estruturas;
Aparelhos de controle.

38
Definições NBR 8400:
Carga útil
Carga que é sustentada pelo gancho ou outro elemento de içamento (eletroímã,
caçamba, etc.).
Carga de serviço
Carga útil acrescida da carga dos acessórios de içamento (moitão, gancho,
caçamba, etc.).
Carga permanente sobre um elemento
Soma das cargas das partes mecânicas, estruturais e elétricas fixadas ao
elemento, devidas ao peso próprio
de cada parte.
Serviço intermitente
Serviço em que o equipamento deve efetuar deslocamentos da carga com
numerosos períodos de parada durante as horas de trabalho.

39
Definições NBR 8400:
Serviço intensivo
Serviços em que o equipamento é quase permanentemente utilizado durante as
horas de trabalho, sendo os períodos de repouso muito curtos; é particularmente
o caso dos equipamentos que estão incluídos em um ciclo de produção,
devendo executar um número regular de operações.
Turno
Período de 8 h de trabalho.
Translação
Deslocamento horizontal de todo o equipamento.
Direção
Deslocamento horizontal do carro do equipamento.
Orientação
Deslocamento angular horizontal da lança do equipamento.

40
Simbologia NBR 8400:

41
Simbologia NBR 8400:

42
Estruturas NBR 8400:
As estruturas dos equipamentos serão classificadas em diversos grupos,
conforme o serviço que irão executar, a fim de serem determinadas as
solicitações que deverão ser levadas em consideração no projeto. Para
determinação do grupo a que pertence a estrutura de um equipamento, são
levados em conta dois fatores:
a) classe de utilização;
b) estado de carga/tensões.

43
Classe de utilização da estrutura dos equipamentos
A classe de utilização caracteriza a freqüência de utilização dos equipamentos.
Não em função da utilização do movimento de levantamento, definindo- se quatro
classes de utilização, conforme a tabela 1, que servem de base para o cálculo das
estruturas.
Considera-se que um ciclo de levantamento é iniciado no instante em que a carga é içada e termina no
momento em que o equipamento está em condições de iniciar o levantamento seguinte.

44
Classe de utilização da estrutura dos equipamentos
Exemplo:
Vida útil esperada: 15 a 25 anos
Ponte rolante: 50 t
Número de utilizações por dia: 5
36000)(20).260(360)./(5_º == anosdiasúteisoudiasutilizacoelevantciclosn

45
Estado de carga/tensões
O estado de carga caracteriza em que proporção o equipamento levanta a
carga máxima, ou somente uma carga reduzida, ao longo de sua vida útil. Esta
noção pode ser ilustrada por diagramas que representam o número de ciclos
para os quais uma certa fração P da carga máxima (F/Fmáx.) será igualada ou
excedida ao longo da vida útil do equipamento, caracterizando a severidade de
serviço do mesmo. Estes quatro estados de carga estão definidos na tabela 2.
Exemplo:
P=1/3
1/3 da capacidade

46
Estado de carga/tensões

47
Classificação em grupos da estrutura dos equipamentos e seus elementos
A partir das classes de utilização e dos estados de cargas levantadas (ou dos
estados de tensões para os elementos), classificam-se as estruturas ou seus
elementos em seis grupos, conforme a Tabela 4.

48
Os diversos grupos indicados na Tabela 4 classificam a estrutura para os
equipamentos como um conjunto e determinam o valor do coeficiente da
majoração Mx, que por sua vez caracteriza o dimensionamento da estrutura.
Entretanto, para os cálculos de fadiga, não é sempre possível utilizar o grupo
do equipamento como critério único para a verificação de todos os elementos
da estrutura, pois o número de ciclos de solicitação e os estados de tensões
podem, para certos elementos, ser sensivelmente diferentes da classe de
utilização e dos estados de carga do equipamento; nestes casos deve-se
determinar para tais elementos o grupo a ser utilizado na verificação à fadiga.

49

50
Classificação em grupos da estrutura dos equipamentos e seus elementos
Exemplo:
Estado de carga >> P=2/3 >> tipo 2 médio
Classe de utilização >> C utilização em serviço intensivo >> 6,3 x 10^5
Qual é o valor do coeficiente de majoração Mx ?

51
O cálculo da estrutura do equipamento é efetuado determinando- se as tensões
atuantes na mesma durante o seu funcionamento. Estas tensões são calculadas
com base nas seguintes solicitações:
a) principais exercidas sobre a estrutura do equipamento suposto imóvel, no
estado de carga mais desfavorável;
b) devidas aos movimentos verticais;
c) devidas aos movimentos horizontais;
d) devidas aos efeitos climáticos;
e) diversas.

52
a)Solicitações principais
As solicitações principais são:
a) as devidas aos pesos próprios dos elementos, SG;
b) as devidas à carga de serviço, SL.
Os elementos móveis são supostos na posição mais desfavorável. Cada
elemento de estrutura é calculado para uma determinada posição do
equipamento, cujo valor da carga levantada (compreendida entre 0 e a carga de
serviço) origina, no elemento considerado, as tensões máximas.
Em certos casos a tensão máxima pode corresponder à ausência de carga de
serviço.

53
b)Solicitações devido aos movimentos verticais
As solicitações devidas aos movimentos verticais são provenientes do
içamento relativamente brusco da carga de serviço, durante o levantamento, e
de choques verticais devidos ao movimento sobre o caminho de rolamento.
Nas solicitações devidas ao levantamento da carga de serviço, levam-se em
conta as oscilações provocadas pelo levantamento brusco da carga,
multiplicando-se as solicitações devidas à carga de serviço por um fator
chamado coeficiente dinâmico (ψ).
O valor do coeficiente dinâmico a ser aplicado à solicitação devida à carga de
serviço é dado na Tabela 5.

54
Mais usual
VL velocidade de levantamento com máximo de 1 m/s
O coeficiente dinâmico determina o valor
da amplitude máxima das oscilações na
estrutura no momento do levantamento da
carga.

55
Para certos equipamentos, as solicitações devidas ao peso próprio e as
devidas à carga de serviço são de sinais contrários e convém, nestes casos,
comparar a solicitação do equipamento em carga, aplicando o coeficiente
dinâmico à carga de serviço, com a solicitação do equipamento em vazio,
levando em conta as oscilações provocadas pelo assentamento de carga, ou
seja:
a) determinar a solicitação total no assentamento da carga pela expressão:
b) comparar com a solicitação do equipamento em carga determinada pela
expressão:
)
2
1
(
−
−
ψ
LG SS
LG SS ψ+
Comparar e utilizar para os cálculos o valor mais desfavorável.
GS
LS =Solicitação devido a carga de serviço
=Solicitação devido ao peso próprio

56
c)Solicitações devido aos movimentos horizontais
As solicitações devidas aos movimentos horizontais são:
a) os efeitos da inércia devidos às acelerações ou desacelerações dos
movimentos de direção, de translação, de orientação e de levantamento de
lança, calculáveis em função dos valores destas acelerações ou
desacelerações (Tabela 6);
b) os efeitos de forças centrífugas;
c) as reações horizontais transversais provocadas pela translação direta;
d) os efeitos de choque.

57
d) devidas aos efeitos climáticos
As solicitações devidas aos efeitos climáticos são as resultantes das seguintes
causas:
a) ação do vento;
b) variação de temperatura.
A ação do vento depende essencialmente da forma do equipamento. Admite-se
que o vento possa atuar horizontalmente em todas as direções. Esta ação é
traduzida pelos esforços de sobrepressão e de depressão cujos valores são
proporcionais à pressão aerodinâmica.
A pressão aerodinâmica é determinada pela fórmula:
6,1
2
w
a
V
P =
Vw é a velocidade do vento em m/s.

58
O esforço devido à ação do vento em uma viga é uma força cujo componente na
direção do vento é dado pela relação:
aw PACF ..=
A é a superfície exposta ao vento em um plano perpendicular [m2];
C é o coeficiente aerodinâmico que depende da configuração da viga;
Pa é a pressão aerodinâmica, [N/m2].

59

60
e) diversas
Para o dimensionamento de acessos e passadiços, cabinas, plataformas, prevê-
se como cargas concentradas:
a) 3000 N para acessos e passadiços de manutenção, onde podem ser
depositados materiais;
b) 1500 N para acessos e passadiços destinados somente à passagem de
pessoas;
c) 300 N de esforço horizontal nos guarda-corpos e corrimãos.

61
Casos de solicitação:
São previstos nos cálculos três casos de solicitações:
a) Caso I – serviço normal sem vento;
b) Caso II – serviço normal com vento limite de serviço;
c) Caso III – Solicitações excepcionais.

62
Caso I – Equipamentos em serviço normal sem vento
Considera-se:
as solicitações estáticas devido ao peso próprio SG;
as solicitações devidas à carga de serviço SL multiplicadas pelo coeficiente dinâmico Ψ;
os dois efeitos horizontais mais desfavoráveis.
O conjunto é multiplicado pelo coeficiente de majoração Mx.
).( HLGx SSSM ++ψ

63
Caso II – Equipamentos em serviço normal com vento
Considera-se:
as solicitações do caso I;
as solicitações devidas os efeitos dos ventos SW;
Eventualmente, a solicitação devido a variação de temperatura.
WHLGx SSSSM +++ ).( ψ

64
Caso III – Equipamentos submetidos a solicitações excepcionais
As solicitações excepcionais são os seguintes casos:
a) Equipamentos fora de serviço com vento máximo;
b) Equipamentos em serviço sob efeito de amortecimento;
Considera-se a mais elevada das seguintes combinações:
a) Solicitação devida ao peso próprio SG, acrescida da solicitação devida ao vento
máximo SWMAX, incluindo as reações de ancoragens;
b) Solicitações devido ao peso próprio SG, acrescidas de solicitações devido a
carga de serviço SL, acrescentado dos efeitos de choque ST;
c) Solicitações devida ao peso próprio SG, acrescida da mais elevada das duas
solicitações Ψρ1SL e ρ2SL, onde ρ1 e ρ2 são os coeficientes de sobrecarga;
WMAXG SS +
TLG SSS ++
LG SS 1ρΨ+ LG SS 2ρ+ Continua...

65
Caso III – Equipamentos submetidos a solicitações excepcionais
ρ1 e ρ2 são os coeficientes de sobrecarga;
1ρ
2ρ
Coeficiente de ensaio dinâmico=1,2/carga a carga nominal
Coeficiente de ensaio estático=1,4/carga a carga nominal

66
Método de Cálculo:
Determinação das tensões:
Deve-se evitar a ultrapassagem das tensões críticas que levem a ruína da
peça por efeito:
-Do limite elástico (limite de escoamento);
-Das cargas críticas de flambagem;
-Dos limites de resistência à fadiga.

67
Equações Genéricas de Projeto – Limite de Escoamento:
Caso I:
Caso II:
Caso III:
).( HLGxa SSSM ++≥ ψσ
SG solicitação do peso próprio
SL solicitação devido a carga
SH solicitação horizontal
Sw solicitação do vento
ST solicitação de choque Ψ coeficiente dinâmico
MX coeficiente de majoração
WHLGxa SSSSM +++≥ ).( ψσ
WMAXGa SS +≥σ
TLGa SSS ++≥σ ocorrência de choques
ocorrência de vento máximo
LGa SS 1ρσ Ψ+≥ LGa SS 2ρσ +≥ ocorrência de sobrecargaou

68
Nos elementos solicitados à tração ou compressão simples, a tensão de
tração ou compressão calculada não deve ultrapassar os valores da tensão
admissível σa dados pela tabela 12, para aços com σe/σr<0,7.

69
Nos elementos solicitados ao cisalhamento puro a tensão admissível ao
cisalhamento é dado pela fórmula:
3
a
a
σ
τ =

70
Nos elementos estruturais solicitados por esforços combinados, usa-se o
critério da tensão de comparação σcp sendo σx e σy duas tensões normais,
e ζxy a tensão de cisalhamento em um ponto (σP).
222
.3. xyxxyxCPa τσσσσσσ +−+=≥ Critério de Von Mises
No caso particular de tração ou compressão combinada com cisalhamento:
22
.3τσσ +≥a

71
Equações Genéricas de Projeto – Flambagem Localizada:
A tensão crítica de flambagem é múltipla da tensão de referência de
Euler:
v
CRσ
2
2
2
)1(12
.






−
=
b
eEE
R
η
π
σ
E = módulo de elasticidade e η = coeficiente de Poisson
Para aços comuns E=21000 kgf/mm2 e η =0,3
2
18980 





=
b
eE
Rσ

72
A tensão crítica de flambagem deve ser múltipla deste valor, onde:
v
CRσ
Para o caso de compressãoE
R
v
CR k σσ σ .=
E
R
v
CR k στ τ .= Para o caso de cisalhamento

73
Ao valores de Kσ e Kτ, chamados de coeficientes de flambagem depende de:
-Da relação α=a/b entre as dimensões da placa;
-Do tipo de apoio da placa sobre as bordas;
-Do tipo de solicitação da placa em seu plano;
-Do reforço eventual da placa (nervuras).

74
Compressão e Cisalhamento combinados:






+




 −
+
+
+
=
v
CR
v
CR
v
CR
v
CCR
τ
τ
σ
σψ
σ
σψ
τσ
σ 2
22
,
4
3
.
4
1
.3

75

76

77
Equações Genéricas de Projeto – Reações das Rodas do Carrinho:
P, P1, P2: reações das rodas do carro;
l: vão da viga principal;
r: distância da resultante a reação maior;
pp: peso próprio da viga por unidade de comprimento;
a1: distância entre as rodas.

78
As reações são duas em cada viga:
l
a
l
PM
.2
2
.
2
1
max






−
=
l
rlPP
M
.4
))(( 2
21
max
−+
=
8
. 2
lpp
M pp =
A carga do peso próprio da viga:

79
Acrescentar o momento proveniente do peso do sistema de translação (Mpp2), e
passarela de cabine de comando (Mpp3), respectivamente:
ad
x
pppppp
W
MMMM
σ
ψϕ
σ ≤
+++
= max321 )(

80
A flecha máxima é dada, para duas cargas P iguais, por:
[ ])(.3).(
..48
1
2
1 allal
lE
P
f −−−=

81
Pela norma DIN deve-se levar em consideração as solicitações de flexão lateral
devido a frenagem brusca da ponte carregada:
148
)( 321max
atéK
K
MMMM
M pppppp
H =
+++
=

82
Tensão máxima final na viga:
y
H
x
pppppp
t
W
M
W
MMMM
+




 +++
=
max321 )( ψϕ
σ

83
Equações Genéricas de Projeto – Carga das Cabeceiras:
R1: reação total na cabeceira;
p1p1:peso próprio das 2 vigas,
inclusive passarela e sistema de
transmissão;
Q: carga útil no gancho;
p2p2:peso próprio do carrinho;
l1 e l2: distâncias identificadas na
figura;

84
Equações Genéricas de Projeto – Carga das Cabeceiras:
R1: reação total na cabeceira;
p1p1:peso próprio das 2 vigas,
inclusive passarela e sistema de
transmissão;
Q: carga útil no gancho;
p2p2:peso próprio do carrinho;
l1 e l2: distâncias identificadas na
figura;
L
lLpp
L
lLQ
l
pp
R
)()( 2221
2
11
1
−
+
−
+=
2/1332 RppR +=
Momentos:
8
.33 app
M p = c
R
MR .
2
1
1 =
1. Rptotal MMM ψϕ += ad
x
total
W
M
σσ ≤=

85
Veículos ou carro de transporte:

86
Caracterísiticas construtivas da ponte rolante:
DIMENSIONAMENTO PONTE ROLANTE - EXEMPLO

87
Conforme determinado na norma NBR 8400 (ABNT, 1984) a carga real na viga principal da ponte é
resultante da aplicação de fatores que levam em conta as condições de funcionamento e a carga de
serviço.
O quadro exemplo a seguir, mostra a determinação das solicitações empregadas no
dimensionamento da viga.
DIMENSIONAMENTO VIGA PRINCIPAL

88
Com base no quadro exemplo a equação demonstra o cálculo da carga real na
ponte,
onde:
SL = Solicitação devidas a carga de serviço;
SH = Solicitações devidas a efeitos horizontais mais desfavoráveis;
SG = Solicitações devidas ao peso dos próprios elementos;
Mx = Coeficiente de majoração.

89
Para o dimensionamento da viga da ponte admite-se que o maior esforço ocorre quando o talha (ou o
carro de transporte) esta carregada e posicionada no centro da mesma.
A figura mostra o carregamento na viga e o momento fletor gerado com a respectiva carga.

90
De acordo com a figura o momento fletor máximo na viga é 97618,13 N.
A próxima etapa é o cálculo do momento de inércia mínimo que deve possuir a
seção transversal da viga através da equação da NBR 8400.
onde:
Fadm = Flecha admissível: L / 800 (m)
P = Carga (N)
L = Comprimento da viga (m)
I = Momento de inércia (cm^4)
G = Módulo de elasticidade: 200 (GPa)

91
Com momento de inércia definido
utilizou a tabela disponibilizada pela
Gerdau para definição do perfil da
ponte.
O perfil escolhido é o “W410x53” e
momento de inércia igual a 18734
cm^4.

92
Com a definição do perfil da viga realiza-se o cálculo da tensão máxima atuante na seção
transversal da mesma através da equação,
onde:
Tmáx.=Tensão máxima (MPa);
Tadm = Tensão admissível (MPa);
Te=Tensão de escoamento do material: 350 MPa
Y = Distância da borda a até a linha neutra da viga: 0,201 m I = Momento de inércia (cm4);
C = Coeficiente de segurança de acordo com a NBR 8400: 1,5
Mf = Momento fletor máximo (N.m);

93
DIMENSIONAMENTO VIGA CABECEIRA
Para dimensionamento da viga da cabeçeira temos que o máximo momento
fletor ocorre na mesma quando a talha carregada esta deslocada para a
extremidade da viga principal, gerando uma carga de 64998,6 N sobre o
centro da viga da cabeçeira.
O diagrama mostra o carregamento na cabeçeira com 1,5 metros de
comprimento, sendo que os apoios, ou seja, as rodas de translação estão
localizadas a 0,6 metros da aplicação da carga.

94
De acordo com o diagrama,
o momento máximo para o carregamento é de 19499,58 N.m.
Sendo assim vamos determinar o momento de inércia através da equação:

95
A viga a ser escolhida deve ter um momento de inércia superior ao calculado .
O perfil escolhido é o W150x22,5 - momento de inércia de 1229 cm^4 .
Após a seleção do perfil é feita a verificação quanto às tensões atuantes na
viga através da equação:

96
DIMENSIONAMENTO VIGA TRILHO
Para o dimensionamento do trilho admite-se que o maior esforço ocorre
quando ao a talha está posicionada na extremidade da ponte e uma roda do
carro de translação posicionada no centro do trilho.
O diagrama da figura mostra o cálculo do momento máximo da viga do
trilho de 6,5 metros de comprimento, sendo que a carga gerada por cada
roda de translação na viga é de aproximadamente 35764 N.

97
Após a determinação do momento máximo na viga a próxima etapa é o
cálculo do momento de inércia através da equação:

98
Com o momento de inércia definido, seleciona-se a viga que atende a
solicitação.
O perfil escolhido é o W360x51 - momento de inércia igual a 14222 cm^4.
Após a seleção do perfil da viga é feita a verificação quanto às tensões
atuantes na mesma através da aplicação da equação, onde a tensão máxima
não poderá ultrapassar o valor da tensão admissível.

99
DIMENSIONAMENTO VIGA COLUNA
Para o dimensionamento da viga da coluna da ponte admite-se que o máximo
esforço acorre quando o carro de translação está posicionado exatamente sob
a coluna de sustentação, gerando uma carga sobre a mesma de
aproximadamente 64202 N, como mostra a figura.

100
A primeira etapa de cálculo é a determinação do momento de inércia através da
equação,
onde:
Pcr = Carga crítica de flambagem (N)
I = Momento de inércia (cm^4)
G = Módulo de elasticidade (N/m²)
K = Fator de comprimento efetivo da coluna, (viga engastada e livre): 2
L = Comprimento da coluna (m)
C = Coeficiente de segurança: 1,5

101
Com o momento de inércia definido seleciona-se a viga que atende a solicitação
tendo como limitante a largura mínima da viga que deve ser de 171 mm.
O menor momento de inércia da viga selecionada deve ser superior ao momento de
inércia calculado.
Sendo assim o perfil selecionado é o W200 x 46,1 - momento de inércia de 1535
cm4 .
Após a seleção do perfil da viga é feita a verificação quanto às tensões atuantes na
mesma através da aplicação da equação, sendo que a tensão máxima não
excedendo o valor da tensão admissível,
onde:
Tmáx = Tensão máxima de flambagem (N/m²)
A = Área da seção transversal da viga: 58,6 (cm²)
Te = Tensão de escoamento (N/m²)
C = Coeficiente de segurança: 1,5

102

103
DIMENSIONAMENTO MOTORREDUTORES DE TRANSLAÇÃO
Para o dimensionamento dos motorredutores que realizam o movimento de
translação do conjunto da ponte sobre os trilhos utilizam-se as fórmulas
disponíveis na NBR 8400.
Considerando a velocidade de translação da ponte igual a 0,5 m/s (requisito de
projeto) e o fator de resistência ao rolamento de 0,007 (NBR 8400) definido em
função do material da roda tem-se a força de resistência ao rolamento e a
potência necessária de cada motorredutor, de acordo com as equações,
onde:
Fr = Resistência ao rolamento
Ft = Carga total sobre as rodas
C = Fator de resistência ao rolamento
P = Potência necessária para realizar o rolamento
V = Velocidade de movimentação com carga (CV)
n = Rendimento

104
DIMENSIONAMENTO MOTORREDUTORES DE TRANSLAÇÃO

105

106

107

108
Potência de Translação – veículos de transporte:
Resistência ao Rolamento (Fr):
O valor de R representa a resistência ao movimento em um trecho horizontal e
pode variar em função das características da roda do veículo e da superfície de
translação.
R ≈ 0,020- Roda de Aço com Mancal de Deslizamento sobre Trilho
R ≈ 0,006- Roda de Aço com Mancal de Rolamento sobre Trilho
R = 0,020 a 0,025- Roda Pneumática com Mancais de Rolamento sobre
Paralelepípedo
R = 0,014 a 0,016- Roda Pneumática com Mancais de Rolamento sobre Asfalto
R = 0,012 a 0,014- Roda Maciça de Borracha com Mancais de Rolamento sobre
Asfalto

109
Resistência à Inclinação (Fi):
Neste caso devem ser consideradas as forças devido a influência da aceleração
da gravidade no plano inclinado.
Resistência à Aceleração (Fa):
Este valor é dividido em duas partes: forças de translação (Fat) e forças de
rotação (Far).

110
Motor:
Potência do Motor para Velocidade Constante e Trecho Horizontal (Ph):
[W]
η
VF
P r
h
×
=
Onde:
Fr = Ft x R (Ft corresponde ao peso total sobre as rodas de apoio) [N]
V = Velocidade de Translação do Veículo [m/s]
η = Rendimento da Transmissão Mecânica [adimensional]

111
Motor:
Potência do Motor para Velocidade Constante com Inclinação (Pi):
[W]
)()(
Pi
η
α
η
α VSenFVCosF tr ××
+
××
=
Onde:
α = inclinação

112
Motor:
Potência do Motor para a Aceleração do Veículo em Trecho Horizontal:
É necessário acelerar as massas em translação e rotação.
O cálculo da potência de aceleração pode ser efetuado da seguinte maneira:
[W]
2
η××
×
=
a
t
at
tg
VF
P
Onde:
Ta = tempo de aceleração [s]
g = aceleração da gravidade [m/s2]
Acelerar as massas em translação:

113
Motor:
Onde:
Far = Resistência a Aceleração das Massas de Rotação [N]
Θ = Momento de Inércia do Componente Rotativo [kg.m2]
ε = Aceleração Angular [1/s2]
ω = Velocidade Angular [1/s]
Θred = Momento de Inércia Reduzido para o Eixo da Roda Motriz [kg.m2]
Acelerar as massas em rotação:
[N]
r
a
r
1
..........
1
F 2redTrred
2
22
1
11ar ×Θ=×Θ×=





××Θ++××Θ+××Θ= ε
ω
ω
ε
ω
ω
ε
ω
ω
ε
Tr
n
nn
TrTrr
22
2
2
2
1
1red ............ 





×Θ++





×Θ+





×Θ=Θ
Tr
n
n
TrTr ω
ω
ω
ω
ω
ω
εTr = Aceleração Angular da Roda Motriz [1/s2]
ωTr = Velocidade Angular da Roda Motriz [1/s]
r = Raio da Roda Motriz [m]
a = Aceleração [m/s2]

114
Motor:
O valor da Potência de Aceleração das Massas de Rotação é:
[W]
η
ωTrar
ar
T
P
×
=
Onde:
Tar = Torque de Aceleração das Massas Rotativas
O valor do Torque de Aceleração é:
[N.m]rFT arar ×=
Eq. I
Eq. II

115
Motor:
Sabendo que:
Tr
r
V
=ω
at
V
a =
[W]2
2
η××
×Θ
=
a
red
ar
tr
V
P
Eq. III
Eq. IV
Substituindo as equações II, III e IV na equação I teremos a potência do motor
para aceleração do veículo em trecho horizontal:
Onde: ta = tempo de aceleração [s]

116
Motor:
A Potência de Aceleração Pa é obtido pela soma de Pat e Par.
[W]2
22
ηη ××
×Θ
+
××
×
=
a
red
a
t
a
tr
V
tg
VF
P
Considerando as dificuldades para o cálculo de todas as inércias dos corpos em
rotação do mecanismo de translação do veículo, pode-se utilizar a expressão:
[W]x2,1
2
η××
×
=
a
t
a
tg
VF
P

117
Exercício:
Calcular o motor do carro de transferência de panela de aço conforme
especificação:
Resistência estacionária ao movimento: 0,025
Tempo de Aceleração: 4 segundos
Rendimento da Transmissão: 0,75
Superfície Plana.
Aceleração da Gravidade: g = 10 (m/s2)
Peso Total: Ft = 2600000 (N)
Velocidade de Translação: 0,667 (m/s)

118
Solução:
Calcular o motor do carro de transferência de panela
de aço conforme especificação:
Resistência estacionária ao movimento: 0,025
Tempo de Aceleração: 4 segundos
Rendimento da Transmissão: 0,75
Superfície Plana.
Aceleração da Gravidade: g = 10 (m/s2)
Peso Total: Ft = 2600000 (N)
Velocidade de Translação: 0,667 (m/s)
a) Cálculo da potência para velocidade constante
em superfície plana.
W57807
75,0
667,0025,02600000
=
××
=hP
b) Cálculo da potência para aceleração.
.Rtr FF =
η
VF
P r
h
×
=
W46268
75,04
667,0
10
2600000
2,1P
2
a =
×
××=x2,1
2
η××
×
=
a
t
a
tg
VF
P
Qual a potência a utilizar?

119
Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco de Parafuso

120

121
Torque na carga (Q) de subida:
Torque na carga (Q) de descida:
).(. mQ rtgQM ϕβ +=
).(. mQ rtgQM ϕβ −=

122
Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco a Cremalheira

123
Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco a Cremalheira
Equacionamento vide notas de aula do quadro.

124
Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco Hidraulico

125
Máquinas de Levantamento Seriadas – Macaco Hidraulico

126
Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Sem Fim-Coroa

127
Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Planetária
Vídeo

128
Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Weston

129
Máquinas de Levantamento Seriadas – Talha Tirfor

130
Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos
As correntes soldadas são formadas por elos ovais de aço.
As principais dimensões são:
t: passo
B: largura externa
d: diâmetro da barra da corrente.
Correntes de elo curto= t≤3d
Correntes de elo longo= t>3d

131
A precisão de fabricação divide as correntes soldadas em:
Correntes calibradas - passo de ±0,03d e largura externa de ± 0,05d
Correntes não calibradas – passo e largura de ± 0,1d
Ao mais comuns métodos de fabricação são o de solda a martelo (forja) e a
solda de resistência elétrica.
As correntes soldadas devem ser ensaiadas sob uma carga igual a metade
da carga de ruptura.
Não se admite deformação permanente depois do ensaio.

132
Fórmula geral para selecionar correntes soldadas à tração:
K
S
S br
g =
Onde:
Sg: carga admissivel suportada pela corrente [kgf]
Sbr: carga de ruptura [kgf]
K: fator de segurança

133
Correntes de rolos:
As correntes de rolos são compostas por chapas articuladas por pinos. As
correntes para cargas são feitas com duas chapas, para cargas mais pesadas o
número de chapas pode chegar até 12.

134
Correntes de rolos:
Qual a melhor? Vantagens? Desvantagem?

135
Cabos de cânhamo:
Torna-se apropriado apenas para mecanismos de elevação operados
manualmente (talhas).
Os diâmetros das polias, sobre as quais o cabo corre, deve ser no mínimo 10d
(diâmetro nominal da cabo).

136
Cabos de cânhamo:
A seleção dos cabos de cânhamo é baseada apenas em sua tração, de acordo
com a fórmula.
br
d
S σ
π
4
2
=
Onde:
d: diâmetro de um círculo circunscrevendo as pernas [cm];
S: carga sobre o cabo [kgf];
σ: tensão de segurança à ruptura (σbr=100kgf/cm2, para cabos brancos e
σbr=90kgf/cm2, para cabos alcatroados.
Onde:
d: diâmetro de um círculo circunscrevendo as pernas [mm];
S: carga sobre o cabo [kgf];
cos785,0 2
brancabosparadS = salcatroadocabosparadS 2
705,0=

137
Cabos de aço:
Os cabos de aço são amplamente utilizados e suas vantagens em relação as
correntes são:
1. Maior leveza;
2. Menor suscetibilidade a danos devido;
3. Operação silenciosa;
4. Maior confiança em operação;
Nas correntes o rompimento ocorre repentinamente, enquanto que nos cabos de aço
os fios externos rompem-se antes dos fios internos.
Apesar do baixo custo, comparado as correntes, necessita de tambores maiores,
o que torna mais pesado o mecanismo.

138
Cabos de aço:
Os cabos de aço são fabricados com fios de aço com uma tensão de resistência de
σb=130 a 200 kgf/mm2.

139
Cabos de aço:

140
Cabos de aço:

141
Cabos de aço:
Elementos constituintes:

142
Cabos de aço:
Elementos constituintes:

143
Cabos de aço:
Cabos com alma sintética:

144
Cabos de aço:
Tipos de Cabos:

145
Cabos de aço:
Tipos de Cabos:

146
Cabos de aço:
Tipos de Cabos:
Cabo Warrington

147
Cabos de aço:
Tipos de Cabos:

148
Cabos de aço:
Tipos de Cabos:

149
Cabos de aço:

150
Cabos de aço:

151
Cabos de aço:

152
Cabos de aço:
Flexão: é a transição do cabo desde a posição reta até uma posição curva, ou
desde a posição curva até uma posição reta.
Para a determinação do número de flexões do cabo, dividi-se por 2 o número
total de pontos, onde as partes paralelas do cabo entram ou saem.
A polia compensadora não é considerada no número de flexões por que ela
permanece estacionária quando a carga está sendo elevada ou abaixada.

153
Cabos de aço:

154
Cabos de aço:
A relação Dmin/d deve respeitar um número de flexões como é mostrado na tabela 7.
Dmin: diâmetro mínimo de uma polia ou tambor.
d: diâmetro do cabo.

155
Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos - Torcedura

156
Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos – Tipos de perna

157
Orgãos flexíveis de rotação – Correntes e cabos – Tipos de perna

158
Núcleo ou alma

159
Especificação

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170
6.

171

172
O coeficiente de segurança utilizado para cabos de aço se baseia em segurança de
operação (ruptura), durabilidade e confiabilidade. Estes coeficientes são
normalizados.
Dimensionamento
1. Coeficiente de segurança

173
Dimensionamento
2. Equações básicas de projeto

174
Dimensionamento
3. Fatores que influenciam na vida útil do cabo
Lubrificação, como a alma ajuda?

175
Dimensionamento

176
Dimensionamento

177
Acessórios

178
Acessórios

179
Acessórios

180
Acessórios – Detector de dano

181
Exercício:

182
Erro
9117

183
Erro 21415,284

184

185

186
Cintas de Elevação

187
Guindaste Hidráulico

188

189

190

191

192
Funcionamento

193
Funcionamento

194
Funcionamento

195
Funcionamento
Funcionamento

196
Bom Estudo!!!

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