atps de elemento de maqu. ii

ANHANGUERA EDUCACIONAL

Faculdade Anhanguera de Joinville – Unidade 01

Curso: Engenharia Mecânica –7° Fase.

Ailton de Borba – 5213965653 - Eng. Mecânica

Frank James S. Mavignier - 5632126787- Eng. Mecânica

Marcos Paulo Cunha – 5207939162 - Eng. Mecânica

Maurício Naspolini – 5632123855 - Eng. Mecânica

Rodrigo Isensee – 5669151555 - Eng. Mecânica

Rodrigo Zanini – 5220982674 - Eng. Mecânica

MISTURADOR DE ALIMENTOS

Professor: Tiago Hertzog

Joinville

Setembro de 2015

2

Sumário1.INTRODUÇÃO.............................................................................................................3

2.POLIAS E CORREIAS...............................................................................................4

2.1 POLIAS........................................................................................................................4

2.1.1 Exemplificando os cálculos para polias. ...................................................................5

2.2 CARACTERÍSTICAS .6

2.3 MATERIAL DA POLIA .6

2.4 CORREIAS.................................................................................................................6

2.4.1 Dimensionamentos de Transmissões por Correia em “V”........................................7

2.4.1.1 Correias Planas Valores Máximos.......................................................................7

2.4.1.2 Correias V Valores Máximos............................................................................8

2.4.1.3 fatores para dimensionamento de transmissões por correia em “v” ............9

3. CÁLCULOS EXPERIMENTAIS..............................................................................13

3.1.CALCULO DO VOLUME.........................................................................................13

3.2 VELOCIDADES PERIFÉRICAS............................................................................13

3.3 TORQUE.....................................................................................................................13

3.4 POTÊNCIA.................................................................................................................13

3.4.1 Hp do Projeto. 14

3.5 RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO...............................................................................14

3.6.PERFIL DAS CORREIAS..........................................................................................15

3.7. CÁLCULOS GERAIS ..............................................................................................16

3.7.1 Calculo diâmetro polia motora .16

3.7.2 Calculo diâmetro polia movida .16

3.7.3 Cálculo da velocidade angular polia 1. 16

3.7.4 Cálculo da velocidade angular polia 2. 16

3.7.5 Calculo da frequência polia 1 .17

3.7.6 Cálculo da frequência angular polia 2. 17

3.7.7 Força tangencial de transmissão .17

3.7.8 Velocidade Periférica. 17

3.7.9 Cálculo do comprimento da correia.. 17

CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................19

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..............................................................................20

3

1.0. INTRODUÇÃO

O elemento de máquinas estuda as relações entre as potencias elementos de

movimentação e rotação aplicadas a um componente que possa ser favorável, e a intensidade

das cargas fornecendo transmissão de rotação para que realizem a função proposta de

movimento.

Alguns processos podem ser: rotações que gera tensão, deformações nos esforços de

compressão, tração; levando a possível cisalhamento; estes são quantificados e qualificados,

porém é necessária atenção na definição do processo, pois podem causar a deterioração de

algumas propriedades mecânicas dos elementos de acoplamento das peças, como polias,

mancais de apoio e correias, rolamentos; e principalmente influenciar na rotação e

desempenho final do equipamento.

É importante ter-se o limite das rotações em rpm e a tensões do material, pois este é

um indicador adequado de sua resistência mecânica de cada peça que forma o conjunto

montado; influenciando na produção.

O dimensionamento de peças é o maior objetivo do estudo da disciplina de Elementos

de máquinas, pois visa analisar os desempenhos atuantes na peça, para que a inércia desta

continue existindo e para que sejam suportados os esforços empregados.

Todos os calculos e analises realizado são importantes, para a certeza dos resultados e

prevenção de erros, pois será desenvolvido neste projeto um estudo sobre a produção de um

misturador de massa de bolacha, muito utilizados na industria alimenticia.

O desenvolvimento do projeto visa à criação de um misturador de bolacha

dimencionando as rotações (rpm) existentes; buscando a segurança nas instalações dos

elementos de máquinas e também o calculo correto dos materiais (dimensionando as peças

com resistência adequada), para que não se tenha prejuízos gastando mais material do que o

necessário, ou também acarretando em excesso de peso nas instalações do maquinario.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_mec%C3%A2nica

4

2.0 POLIAS E CORREIAS

São componentes de máquinas destinados a transmitir o movimento de rotação, potencia, e proporcionar variação de velocidade, conforme se observa na figura 01.

Figura 01: Polia e correias

Fonte:http://www.carlosbernardo.com/serviços/sistemas-mecânicos-e-eletromecanicos/

2.1 POLIAS

As polias são peças cilíndricas, movimentadas pela rotação do eixo motor e pelas

correias. Uma polia é constituída de uma coroa ou face, na qual se enrola a correia. A face é

ligada a um motoredutor mediante a um eixo. Os tipos de polia são determinados pela forma

da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As

polias planas podem apresentar dois formatos na sua superfície de contato. Essa superfície

pode ser plana ou abaulada, como se observa na figura 02.

Figura 02: formatos de polias planas


5

A polia plana conserva melhor as correias. As polias apresentam hastes a partir de 200 mm de diâmetro, abaixo deste valor, a polia é maciça.

A polia trapezoidal recebe esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta a forma do trapézio. As polias trapezoidais devem ser providas de canaleta (ou canais) e são dimensionadas de acordo com o perfil padrão da correia a ser utilizada. Essas dimensões são obtidas a partir de consultas em tabelas. No quadro01, algum exemplos de polias e, ao lado, a forma como são apresentadas em desenho técnico.

Quadro 01: exemplos de polias


2.1.1 Exemplificando os cálculos para polias.

Este monograma permite calcular rapidamente o tamanho da polia para ventiladores,

compressores e outras máquinas, acionadas por correia em V. o gráfico é baseado em

1750rpm, de um motor de indução típico de 4 polias, 60Hz, usando a formula

Onde

N1= rpm do acionador;

N2= rpm do eixo acionado;

D1= diâmetro da polia acionadora; D2= diâmetro da polia acionada.

6

Qualquer uma das variáveis pode ser calculada, colocando-se uma régua entre as duas

outras, e lendo-se a resposta na escala apropriada. Utilizando-se multiplicadores, pode-se

adaptar o monograma a outras velocidades do acionador, N1.

Exemplo 01: Para acionar uma determinada máquina a 1000rpm, usando um motor de

1750rpm com polia de 130 mm, qual o tamanho da polia acionada?

Traçando uma linha entre N2=1000rpm e D1= 130 mm, encontraremos D2= 23mm.

2.2 CARACTERÍSTICAS

• Os eixos devem ser separados de uma distância mínima de acordo com o tipo de correia

• Podem ser usadas por longas distâncias entre centros

• Existe um escorregamento relativo entre as polias da transmissão, exceto para polia

sincronizadora.

• Em alguns casos polias intermediarias ou de tensão podem ser aplicadas para eliminar

variações dimensionais que podem ocorrer entre correias novas e velhas.

2.3 MATERIAL POLIA

• Os materiais que se empregam para a construção das polias são: ferro fundido (o mais

utilizado), aços, ligas leves e materiais sintéticos.

• A superfície da polia não deve apresentar porosidade, pois, do contrário, a correia irá se

desgastar rapidamente.

2.4 CORREIAS

As correias mais usadas são:

• Planas

• Trapezoidais.

No quadro 02, é abordado características de alguns tipos comuns de correias.

7

Quadro 02- características de algumas correias


2.4.1 Dimensionamento de Transmissões por Correia em “V”

• Tipo de Motor

• Potência do motor

• Rotação do motor

• Tipo de máquina ou equipamento

• Rotação da máquina ou equipamento

• Distância entre centros

• Tempo de Trabalho diário da máquina

2.4.1.1 Correias Planas Valores Máximos

• Potência 1600 kW (2200 cv)

• Rotação 18000 rpm

• Força Tangencial 5000 kgf (50kN)

• Velocidade Tangencial 90 m/s

• Distância centro a centro 12 m

• Relação de transmissão ideal até 1:5

• Relação de transmissão máxima 1:10

8

2.4.1.2 Correias V Valores Máximos

• Potência 1100 kW (1500 cv)

• Velocidade Tangencial 26 m/s

• Distância centro a centro 12 m

• Relação de transmissão ideal até 1:8

• Relação de transmissão máxima 1:15

• Rendimento para estas transmissões 0,95 a 0,98

A correia em V ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma

de trapézio. É feita de borracha revestida de lona e é formada no seu interior por cordéis

vulcanizados para suportar as forças de tração, conforme mostrada na figura 03.

Figura 03: fabricação correia em V


O emprego da correia trapezoidal ou em V é preferível ao da correia plana porque:

• Praticamente não apresenta deslizamento;

• Permite o uso de polias bem próximas;

• Elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas (planas).

Existem vários perfis padronizados de correias trapezoidais, como abordado na figura

04 abaixo.

9

Figura 04: perfis padronizados de correias trapezoidais

Fonte: PLT 296- Projeto mecânico e elementos de máquinas: Collins, J.A.

2.4.1.3 Fatores para dimensionamento de Transmissões por Correia em “V”

• Pp = Pmotor . Fs

• Potência projetada (Pp)

• Potência do motor (cv)

• fs fator de serviço

A seguir temos algumas tabelas e gráficos que nos orientam como verificar e onde

conseguir as informações cabíveis para a utilização adequada de dimensionamento de correias

para este projeto.

10

Tabela 01: Fator e serviço ( FS)


No gráfico 01é abordado a seleção de perfil das correias Hi-Power II

11

Gráfico 01- Seleção de perfil de correias Hi- Power II


No gráfico 02, mostra a seleção de perfis de correias Super HC

12


13

3. CÁLCULOS EXPERIMENTAIS

3.1 CÁLCULO DE VOLUME

V= π∗D 2∗h4

+ρbolacha+mcolher

V= π∗D 2∗h4

+1200+50

V=1.463,71 m3

3.2 VELOCIDADE PERIFÉRICA

V P=π∗n∗r

30

V P=π∗10∗0,5

30

V P=0,52m /s

3.3 TORQUE

T=VOLUME∗VELOCIDADE PERIFERIC A

T=V m3∗V P

T=1463,71∗0,52

T=761,13 Kg /m

T=761,13∗10

T=7611,3 Nm

3.4 POTÊNCIA

P=V P∗MT

P=0,52∗7611,3

P=3957,876W

P=3956 W746

P=5,30546 HP

14

3.4.1 (HP) projeto= HPnominal*Ka*nd

Quadro 03: Fator de Utilização Ka

Características do Equipamento Conduzido

Características de partida UniformeChoque

Mecânico Moderado

ChoqueMecânico

PesadoUniforme (motor elétrico Turbina) 1 1,25 1,75 ou maiorChoque mecânico leve (motor multicilindros) 1,25 1,5 2,00 ou maiorChoque mecânico Médio (motor monocilíndrico) 1,5 1,75 2,25 ou maior


(HP) projeto= HPnominal*Ka*nd

(HP) projeto=5,3054*1,75*1,5

(HP) projeto=13,92 Hp

3.5 RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO

N1=43 rpm I=n1

n2 I=

4310 I=4,3

N2=10 rpm

Figura 05: Polia motriz e polia motora

Fonte: sportsystem.com.br

15

Figura 06: Correia

Fonte: https://www.liloredutores.com.br/produtos

3.6 PERFIL DAS CORREIAS

Se analisarmos o gráfico 01, chegaremos a uma conclusão que para o misturador

deverá ser utilizada uma correia B. O diâmetro mínimo recomendado para correias está

descrito no quadro abaixo:

Quadro 04: Relação entre sistema de diâmetro primitivo Datum, diâmetro externo e diâmetro

datum para polias de correias em v usuais.

Relações entre o Sistema de Diâmetro Primitivo Datum, Diâmetro Externo e Diâmetro Datum para Polias de Correias em V usuais.

Seção transversal de Correia

Faixa do Diâmetro Datum (antiga faixa de diâmetro Primitivo)

Diferença ente os diâmetros Datum e Externo 2hd in

Diferença entre os Diâmetros Primitivos e Externo 2 ap. in

Diâmetro Datum Mínimo Recomendado (dd) min. In

A Todos 0,25 0.00 3.0B Todos 0,35 0.00 4.6C Todos 0,4 0.00 6.0D Todos 0,6 0.00 12.0


3.7 CÁLCULOS DAS POLIAS

16

3.7.1 Calculo diâmetro polia motora

de=dd+2 hd

d2=4,6 +0,350

d2=4,95

d2=0,12573 m

3.7.2 Calculo diâmetro polia movida

De=de∗i

De=4,95 * 4,

De=21,285

De=0,540639 m

3.7.3 Cálculo da velocidade angular polia 1

ω=π∗n30

ω=π∗4330

ω=4,50rad /s

3.7.4 Cálculo da velocidade angular polia 2

ω=π∗n30

ω=π∗1030

ω=1,05 rad / s

17

3.7.5 Cálculo da frequência polia 1

F= ω2∗π

ω=4,502∗π

ω=0,72 Hz

3.7.6 Cálculo da frequência polia 2

F= ω2∗π

ω=1,052∗π

ω=0,17 Hz

3.7.7 Força tangencial transmissão

Ft1=Ft2=¿ P

ω∗r¿

Ft1=Ft2=¿ 3956

4,50∗0,062865¿

Ft1=Ft 2=¿13,984 KN ¿

3.7.8 Velocidade periférica

C1=π∗d e

C1=π∗4,95

C1=15,550

C1=1,295 ft

V p=1,295 ft∗43 rpm

V p=55,685 ft

min.

3.7.9 Cálculos do comprimento da correia

l=π∗( R1+R2 )+2∗√I 2+ ( R1−R2 )2

l=π∗(0,062865+0,2703195 )+2∗√4,32+(0,062865−0,2703195 )2

18

l=1,04673+2∗√18,5330

l=9,6567m

No quadro 05, temos os dados de projeto empírico, baseados na experiência, para

correias planas.

Material Espessura

tc in

Tração

Admissível

por unidade

de

comprimento

, Ta lbf/in

Diâmetro

mínimo da

polia,dmin,in

Peso

específico,lbf/in3

Coeficiente

de atrito

poliamida

0.03 10 0,6 0,035 0,5

0,05 35 1,0 0,035 0,5

0,07 60 2,4 0,051 0,5

0,11 60 2,4 0,037 0,8

0,13 100 4,3 0,042 0,8

0,20 175 9,5 0,039 0,8

0,25 275 13,5 0,039 0,8

Uretano 0,06 5 0,38-0,50 0,038-0,045 0,7

0,08 10 0,50-0,75 0,038-0,045 0,7

0,09 19 0,50-0,75 0,038-0,045 0,7

Cordonel de poliéster

0,04 57-225 1,5


No quadro 06, é demonstrado os resultados dos cálculos do projeto em estudo.

V Vp T P (HP) projeto I Correia deDe

1463,71m3 0,52m/s 7611,3 Nm 5,30546 HP 13,92 Hp 4,3 B 4,95 21,285”

ω1 ω2F1 F2 Ft1 L

19

4,50 rad/s 1,05 rad/s 0,72Hz 0,17Hz 13,984 KN 9,6567 m

Fonte: Própria,2015

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A pesquisa do ATPS de Elemento de Máquinas nos proporcionou a integração entre

equipe, pois despertou o um Brainstorming o inicio das pesquisas para a resolução do projeto;

buscando sempre uma solução viável e com custo reduzido para proporcionar eficiência e

produtividade.

O material de pesquisa que é um misturador de Bolacha; usaremos aço inox em sua

construção, para evitar contaminação e deterioração do material dos componentes do

misturador. A pesquisa no proporcionou a buscar conhecimento sobre polias e correias, bem

como motores e motoredutores, nos estudos fomos ganhando conhecimento e confiança para

o desenvolvimento dos estudos.

Com base teórica embasada em aulas de projetos de máquinas, processo de fabricação,

Controle e automação de processos industriais, agregando ao conhecimento adquirido em

elemento de maquina II, mais a busca incansável de nos superar e atingir o objetivo; temos a

decisão de uma Correia TIPO B e diâmetro de Polia motora de d 2 = 0,12573me da Polia

Movida de De = 0,540639m com um motoredutor (Motor acoplado ao redutor: Elétrico

Trifásico Weg - 5cv – 4 Polos - 1725 rpm Redução: 1:40); efetuando assim cálculos

determinando cada elemento de acoplamento para montagem final do equipamento, a fim de

coloca-lo em produção e aplicação industrial.

Motoredutor Motor acoplado ao redutor: Elétrico Trifásico Weg - 5cv – 4 Polos - 1725 rpmRedução: 1:40Motoredutor com Motor Weg de 5cv; 4 Polos e com 43,13 rpm na saída do redutor

https://www.liloredutores.com.br/Motoredutor-Reducao-de-1-40-com-Motor-de-4cv-4Polos-WD1/prod-1030838/

21

REFERÊNCIAS

Bibliográficas

MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Máquinas. 2° Edição. São Paulo, Editora Érica,

2000.

SHIGLEY, Joseph Edward. Elementos de Máquinas Vol. 2. 3° Edição. Rio de Janeiro,

Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1984.

COLLINS,Jack.A.Projeto mecânico de elementos de máquinas: uma perspectiva de

prevenção de falha, tradução Pedro Manoel Calas Lopes Pacheco...[et AL].[Reimpressão].

Rio de Janeiro: Ltc,2015

Sites

http://www.madeira.ufpr.br acessado em 13/09/2015 as 22:09

http://www.liloredutores.com.br/produtos 14/09/2015 as 14:30

https://drive.google.com/folderview?

id=0Bw3C6c1_pGuFeDF1Q1AtMjN1OGM&usp=sharing acessado em 18/09/2015 as 23:40

http://www.carlosbernardo.com/serviços/sistemas-mecânicos-e-eletromecanicos/

acessado em 21/09/2015 as 00:00

sportsystem.com.br acessado em 26/09/2015 as 08:00

http://www.carlosbernardo.com/servi%C3%A7os/sistemas-mec%C3%A2nicos-e-eletromecanicos/

https://drive.google.com/folderview?id=0Bw3C6c1_pGuFeDF1Q1AtMjN1OGM&usp=sharing

https://drive.google.com/folderview?id=0Bw3C6c1_pGuFeDF1Q1AtMjN1OGM&usp=sharing

atps de elemento de maqu. ii

Documents