projeto de uma talha
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Dados Iniciais
Carga 2500kg Produtividade 180hr1 Elevao 4m
Clculo do tempo de ciclo:
tciclo =1
Produtividade20s
Adotando os valores para:
tmanipulao 3s
tsubida =tciclo
2 10s tdescida tsubida
tacelerao 1s
Calculando a acelerao e a velocidade:S1 1m S2 2m S3 1m
t2 =tsubida tmanipulao 2 tacelerao 5s
Pela frmula do MUV:
a =S1 2
tacelerao2
2m
s
2
v =2 a S1
12
2m
s
Seleo do cabo de ao e dimensionamento do tambor:
- Fora do cabo (Fc):
=m*ay Fc-m*g=m*ayFy
m Carga =9.807m
s
2
Fc =m +ag 29.517kN =Fc 3.01 103 kgf
Para encontrarmos corretamente o cabo de ao, devemos saber que o seucoeficiente 7: (copiar a tabela)
S 7
Fs =Fc S 2.066 105 N =Fs 2.107 104 kgf
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Atravs do Catlogo SIVA, podemos selecionar o cabo:
SIVA Cabo de Ao Polido - 6x25 Alma de Fibra 3/4" AA/AFA:
Dcin3
4in Dc =Dcin 0.019m
Clculo do Tambor:- O dimetro mnimo do tambor 26x maior que o dimetro do cabo:
Dtambor =26 Dc 0.495m
Tcarga =Fc Dtambor
2 7.31 103 m
Nmero de voltas do cabo selecionado no tambor, considerando 3 voltas amais para maior segurana:
Nvoltas =+Elevao
Dtambor3 5.571 Adota-se ento 6 voltas
Wcabo 0.88 Nvoltas Dtambor
Wcabo 8.2kg
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-Espessura do Tambor:
Apartir do nmero de voltas do cabo no tambor, estimado a espessura domesmo:
Copiar tabela de toleranciaTolerncia mnima de 1/32"
tomnima 0.794mm =tomnima 7.94 104
m eadmorelha 5 103
m
e =++6 Dc 7 tomnima 2 eadmorelha 0.13m
Explicar mais no projeto do word
Valores retirados do Software SolidWorks:
- Volume do tambor: - Massa do TamborAo 1020
Vt 0.0214 m3 m 169.344kg
- Velocidade Angular: -Acelerao angular:
=v
Dtambor
2
8.076ad
s
=
tacelerao8.076
ad
s
2
- Momento de Inrcia:
Im =m
2
Dtambor2
4 5.193 g m2
Tinrcia =Im 41.938 m
- Torque Total:
Ttotal =+Tcarga Tinrcia 2 7.394 N m
- Seleo do acoplamento:Atravs do Torque Total conseguimos encontrar o acoplamento, utilizamos atabela da Aciobras para determinar este.
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Acomplamento: 1110GT - Torque 8500 N.m - RPM mx. 2250 - Furo mx D=121mm - Peso 55 kg
= 77.119rpm
Pot = Tcarga 79.165hpWa 55kgL1 127mm
Dimensionamento do eixoDeterminando o Material do eixo:
De certa forma devemos selecionar um material com uma boa resistncia mecnica,
temperabilidade e um menor custo. Assim, para a fabricao do material do eixo ser
selecionado o ao SAE 1050 temperado e revenido a 400F. Este foi selecionado atravs da
tabela A-9, do Livro Norton, 2013, como tambm foi encontrada as seguintes propriedades:
Tenso de Ruptura: Sut = 1,124 GPa
Tenso de Escoamento: Sy = 807 MPa
Mdulo de Elasticidade: E = 205 GPa
Coeficiente de Poisson: = 0,29
Sut 1.124 PaSy 807 Pa
- Clculo do limite de fadiga:Se' =0.5 Sut 562 Pa
- Clculo do limite de fadiga corrigido:d 100 (mudar quando encontrar o maior dimetro)
C1 1 (toro e flexo)C2 =1.189 d0.097 0.761C3 0.69 (Usinado)C4 1 (Temperatura ambiente)
C5 0.879 (confiabilidade 90%)
Pa
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Se =Se' C1 C2 C3 C4 C5 259.272 Pa
- Fator de Sensibilidade ao Entalhe
Sut= 163 ksi
r 0.01in
Assim, conseguimos retirar pelo grfico da constante de Neuber ( ) para
aos. Onde, neste grfico para cargas em toro devemos aumentar 20 kpsi no Sut
e para flexo encontramos normalmente.
atoro 0.02in
1
2 aflexo 0.035in
1
2a^1/2 - se refere estes valores
Toro: Flexo:
qt =1
+1 atoro
2 r
0.833 qf =1
+1 aflexo
2 r
0.741
Atravs do Norton, podemos utilizar as frmular para determinar os fatores deconcentrao de tenso:
Para flexo, kt=3; para toro kt=2,5; para chavetas kt=4.
Flexo: Toro:
Kf=1+q(Kt-1) Kfsm=1+q(Kt-1)Kf 2.48 Kfsm 2.249
Para chaveta: Kfc 3.22 Kfsmc 3.5
- Comprimento das Sees:
l1 150mm l2 40mm l3 190mm l4 40mm
Wl1 =Wa
2
27.5kg Wl3 =++Wcabo m Carga 2.678 103 kg
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- Clculo das reaes nos Rolamentos Ra e Rb:
Rb =
+Wl1
+l1 l2
2
g
Wl3
+
l3
2
l2
2
g
++
l2
2 l3
l4
2
12.93k
Ra =+Wl1g Wl3g Rb 13.598k
- Clculo do Momento:
l1 0mm l2 170mm l3 285mm l4 400mm
(Calcular no MDsolids)
- Clculo dos Dimetros: (trocar os momentos depois)
Dimetro 1 (tambor)
Mt 1464.73 m =Ttotal 7.394 103 m
=Sut 1.124 103 Pa =Se 259.272 Pa Nft 2.5
=Sy 807 Pa
D1 =
32 Nft
+
Kfc
Mt
Se
23
4
Kfsmc
Ttotal
Sy
2
0.5
1
3
0.095m
Dimetro 2 (Rolamento)
Mr 91.72 m Nfr 2.5
D2 =
32 Nfr
+
Kf
Mr
Se
23
4
Kfsm
Ttotal
Sy
2
0.5
1
3
0.077m
Dimetro 3 (Acoplamentos)
Ma 0 m
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D3 =
32 Nft
+
Kfc Ma
Se
2
34
Kfsmc TtotalSy
2
0.5
1
3
0.089m
(Ler no trabalho de El. Mquinas o porque da alterao dos dimetros eexplicar)
Da 90mmDr 95mm (olhar o catlogo do encosto do rolamento Da)Dt 110mm
Seleo dos rolamentos:
C 63.7k Ra 14.073k Rb 12.736ka 77.119
Lh1 =106
60 a
C
Ra
3
2.004 104 Lh2 =106
60 a
C
Rb
3
2.704 104
- Dimensionamento da chavetaTambor:
=Ttotal 7.394 m b 32mmNf 1.3 h 18mmSy 441 Pa t1 11mm
l =2 Ttotal Nf
D1 b Sy0.014
m Cisalhamento
l =
2 Ttotal Nf
D1 h t1 Sy 0.066m Esmagamento
Fazer o mesmo para o acoplamento
D3 90mm b 25mm h 14mm t1 9mm Nf 1.3
l =2 Ttotal Nf
D3 b Sy0.019
m
l =2 Ttotal Nf
0.097
m
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D3 h t1 Sym
Wcarga =Cargag 2.452 104 Wacoplamento =Wag 539.366
Wtambor =mg 1.661 103
Wcab =Wcabog 80.415Wrolamento =1.262kg g 12.376
Weixo =7900g
m
3
110mm
2
4
380mm
9.81g
2.745k
W =+++++Wcarga Wtambor Wcab Wacoplamento Weixo Wrolamento 29.554k
A carga ser distribuida entre 6 parafusos
Cparafuso =W
6 4.926
k
Parafuso ISO M10At 57.99mm 2 Nf 3
t =Cparafuso Nf
At254.82
Pa
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MEMORIAL PARTE 2
3. DETERMINANDO OS COMPONENTES:
3.1 MOTOREscolha do motor atravs da potncia de sada (Tambor)
Atravs desses dados, podemos determinar o motor o qual ser necessrio paraa nossa aplicao.
=Ttotal 7.394 m = 77.119rpm
Ptambor =Ttotal 80.073hp
A princpio ser selecionado um motor motofreio, o qual deve ser aplicado em
equipamentos industriais onde so necessrias paradas por questo desegurana, posicionamento e economia de tempo. Sendo assim, o motorselecionado um WEG W22 Motofreio IR3 Premium, com a potncia de 100 HP,4 polos, 60 hz, rotao nominal de 1780 rpm, tenso de 220/380 V, massaaproximada de 553 kg e fator de servio de 1,25.
Pmotor 100hp motor 1780rpm
Determinando a razo de reduo do eixo:
Mg =motor
23.081 Mg 24 Logo a reduo ser 24:1
Os sem-fins normalmente tm apenas um dente (ou rosca) e, assim, podem criarrazes to grandes quanto o nmero de dentes na engrenagem sem-fim. Essahabilidade de prover altas razes em um pacote compacto uma das principaisvantagens de um engrenamento sem-fim sobre outras configuraes deengrenamento possveis, a maior parte das quais so limitadas a uma razoaproximada 10: 1 por par de engrenagens. Engrenamentos sem-fim podem serproduzidos com razes variando de 1:1 at 360:1, embora a variao usualdisponvel de catlogos seja 3:1 a 100:1 . Razesacima de 30: 1 usualmente tm um sem-fim de uma nica rosca, e razes abaixodesse valor freqentemente usam sem-fins de roscas mltiplas. O nmero de
roscas no sem-fim tambm referido por seu nmero de comeos ou entradas.Um sem-fim de 2 entradas ou 3 entradas pode se usado para um engrenamentosem-fim de razo baixa.
3.2 SEM FIM
Um engrenamento sem-fim consiste em um sem-fim e uma engrenagem sem-fim(tambm chamada de roda sem-fim, ou coroa). O sem-fim , na realidade, umaengrenagem helicoidal com um ngulo de hlice to grande que um nico dentese envolve continuamente ao redor de sua circunferncia. Um sem-fim anlogo
a uma rosca de parafuso, e a engrenagem sem-fim anloga a sua porca.
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Conforme o livro Norton, o sem-fim pode, teoricamente, ter qualquer dimetrodesde que a seo transversal de seu dente (passo axial) iguale o passo circular dacoroa. Assim, o dimetro de refercia d do sem-fim pode ser selecionadoindependemente do dimetro da coroa dg e, para qualquer dimetro dg, mudanas
em d apenas variaro a distncia entre centros C entre o sem-fim e a coroa, masno afetaro a razo de engrenamento. Sendo assim, iremos adotar um valor paraa distncia entre centros:
C 15 d =C0.875
2.2 4.86 d =din 123.45mm
C=381mmdsemfim 125mm d =dsemfim 125mm =d 4.921in
O dimetro de passo da coroa dg pode ser determinado a partir dos dadosencontrados acima, o qual relacionado com o dimetro do sem fim atravs da
distncia entre centros C:d 4.921
dg =2 C d 25.079
Com as relaes:Ng 24 Nw 2 Nw=2 devido a relao ser
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Como o ngulo maior que 6, neste caso temos que usar um motor Motofreio,assim, provando que a nossa escolha inicial do motor estava correta.
Largura de face mxima:
LFmax =0.67 d 3.297 Fmx =LFmaxin 83.746mm
Agora devemos calcular o Cs, o qual um fator dos materiais definido pela AGMApara bronze produzido em moldes metlicos, como nosso C>8 in, temos que:
Cs =1411.6518 455.8259 log ,dg 10 773.81
Determinando agora o fator de correo de razo, definido pela AGMA, como:
=Mg 24
Cm =0.0107 2
++Mg2 56 Mg 5145 0.823
Seguindo o mtodo adotado no livro Norton, devemos agora, determinar avelocidade tangencial e o fator de velocidade.Velocidade tangencial:
motor 1780 d 4.921 23.011
Vt = motor d12 cos
4.381 103 Vt 4.381 103
Fator de velocidade:
3000 < Vt fpm
Cv =65.52 Vt 0.774 0.099
Uma condio tridimensional de carregamento existe no engrenamento de sem-
fim. Componentes tangencial, radial e axial atuam em cada membro. Com umngulo (tpico) de 90 entre os eixos do semfim e da engrenagem sem-fim.
Carga tangencial Wtg na coroa em (lb):
dg =25.079
25.4 0.987 Fmx 83.746
Wtg =Cs Cm Cv dg0.8 Fmx 5.251 103
Wtc =Wtgl f 23.359k
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O fator de atrito em uma engrenamento sem-fim no constante. uma funoda velocidade, segundo a AGMA para Vt fpm > 10:
=+0.103e 0.110Vt0.450
0.012 0.013Devemos agora determinar a fora de atrito e os mtodos de classificao, paraacharmos finalmente a eficincia do engrenamento e o torque necessrio dosistema.
Fora de atrito:Assumindo o nmero de dentes mnimos de 27, temos atravs da tabela 12-7,phi=17,5 deg.
Wf = Wtg
cos cos 17.5deg135.245 Wf 135.245
Diferentemente dos engrenamentos entre engrenagens cnicas e helicoidais, nasquais os clculos so feitos separadamente para as tenses de flexo e desuperfcie nos dentes da engrenagem e comparados com as propriedades domaterial, os engrenamentos sem-fim so classificados pela habilidades dosmesmos em lidar com um nvel de potncia de entrada. A classificao depotncia da AGMA est baseada na resistncia de craterao e desgaste, porque aexperincia tem mostrado que esses so os modos usuais de falha. Por causa dasaltas velocidades de deslizamento em engrenamentos de sem-fim, a temperaturado filme de leo separando os dentes de engrenagem se toma um fator
importante, e isso levado em conta pela norma daAGMA.Essas padronizaes esto baseadas em um ciclo de vida de 10 horas contnuaspor dia de servio sob carga uniforme, definido como um fator de servio de 1,0.
Potncia de sada: dg 25.079
=motor 1.78 103 =Wtg 5.251 103 =Mg 24
o =motor Wtg dg
126000 Mg77.52
Potncia perdida no engrenamento:
I =Vt Wf
33000 17.955
Potncia de entrada:
=+o I 95.474 entrada =hp 95.474hp
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Eficincia do engrenamento:
=o
0.812
Torque de sada:
=dg 25.079 =Wtg 5.251 103
Tg =Wtg dg
26.585 104 Tg =Tgl f in 7.44 m
=Ttotal 7.394 m
MATERIAL DO SEM-FIM:
Somente poucos materiais so apropriados para engrenagens sem-fim. O sem-fim bastante tensionado e requer um ao endurecido.Aos de baixo carbonotais comoAISI 1020, 1117, 8620 ou 4320 so usados e endurecidos a HRC58-62.Aos de mdio carbono tais comoAISI 4140 ou 4150 tambmso usados, endurecidos por induo ou chama a HRC 58-62. Eles precisam serretificados ou polidos para um acabamento de 16 micro polegadas (0,4 micrometro) Ra ou melhor.A engrenagem sem-fim necessita ser feita de um materialbrando e complacente o suficiente para engrenar e moldar-se ao sem-fim durosob condies de escorregamento elevado.
3.3. DIMENSIONAMENTO DO EIXO DA COROA
Clculo das foras atuantes:
Sabemos que nas engrenagens possuem duas foras atuantes, a radial e atangencial. Para encontrarmos estas devemos encontrar o torque no motor.
Fora axial no sem-fim:
Wasf Wtc
A fora axial da coroa igual a fora tangencial do sem-fim:
=Pmotor 7.457 104 g m2
s
3 motor 1780rpm =motor 186.401
1
s
Tmotor =Pmotor
motor400.051 m
Wtsf =2 Tmotor
dsemfim6.401k Wac Wtsf
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A fora radial atuante nos componentes dada por:
17.5deg 23.011deg Wr =Wtc tan
cos 8.002k
Dimenses:
Coroa: Sem-fim:=Wr 8.002k =Wr 8.002k
=Wac 6.401k =Wtsf 6.401k
=Wtc 23.359k =Wasf 23.359k
=dcoroa 637.007mm =dsemfim 125mm
Aproximao do eixo da coroa: face da coroa 80 mm + folga para travamento +
50 mm de cada rolamento + acoplamento 127 mm + folga
l1 50mm l2 100mm l3 50mm l4 150mm
l =+++l1 l2 l3 l4 350mm
Com o auxlio do software MD Solids podemos calcular os momentos do eixoPlano X-Y:
Com o auxlio do SolidWorks foi possvel obter a massa da coroa. Sendo que, foiestipulado que o furo do eixo de 100 mm, o seu mdulo arredondado para 28,0
o qual foi determinado pela expresso do dimetro da coroa e seu nmero dedentes e uma largura de face de 80 mm. E considerando o material como bronzecomercial.dg=Ng*M
mcoroa 236.897kg Wcoroa =mcoroag 2.323k
=Wr 8.002k
Wxy =+Wr Wcoroa 10.325k
=Wac 6.401kWacoplamento =Wag 0.539k
Mac =Wac
dcoroa
2 2.039 m
Com o auxlio do MDsolids, temos:
Ra 18.16kRb 7.3k
l1 0mm l2 25mm l3 100mm l4 175mm l5 340mm
Mxz x >x l2 Ra x l2 >x l3 Wxy x l3 >x l3 Mac >x l4 Rb x l4 >x l5
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=Mxz l1 0 m =Mxz l3 1.362 m
Mxz l5 0k m
=Mxz l2 0 m Mxz l4 0.0889k m
Agora, tambm podemos calcular o momento para o plano Z-X, com o auxlio do
software MDsolids.
=Wtc 23.359k
Raxz 11.68k
Rbxz =Raxz 11.68k
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Para este plano devemos determinar o momento atravs dos clculos.
x , 0mm 1mm 340mm
=l1 0mm =l2 25mm =l3 100mm =l4 175mm =l5 340mm
=Wtc 23.359k =Raxz 11.68k =Rbxz 11.68k
Mxz x +>x l2 Raxz x l2 >x l4 Rbxz x l4 >x l3 Wtc x l3
=Mxz l1 0 m =Mxz l3 0.876 m
=Mxz l2 0 m Mxz l4 0k m
=Mxz l5 0 m
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Com os momentos nos dois planos nos pontos de interesse, podemosagora, calcular os mdulos em cada ponto, para poder simular o pior caso deatuao:
Ml1 0k m Ml2 0k m
Ml3 1.619k m Ml4 0.0889k m Ml5 0k m
MATERIAL DO EIXO DA COROA:
Como j determinado, um dos materiais mais comuns para eixo, o ao SAE1020 laminado a frio. Tabela C-9 Norton.
Sut 469 Pa Sy 393 Pa
=Sut 68.023ksi
Para clculo da resistncia fadiga corrigido devemos fazer algumasconsideraes, como: carregamento em flexo, material usinado, trabalhando atemperatura menor que 450C, confiabilidade de 90%, dimetro de 100mm.
Carregamento: Tamanho: Acabamento:d 120
C1 1 C2 =1.189 d0.097 0.747 C3 0.83Temperatura: Confiabilidade:
C4 1 C5 0.897
S'e =0.5 Sut 234.5 PaSe =C1 C2 C3 C4 C5 S'e 130.471 Pa
Fator de Sensibilidade ao Entalhe:
Sut= 68,023 ksir 0.01in
Assim, conseguimos retirar pelo grfico da constante de Neuber ( ) para aos.
Onde, neste grfico para cargas em toro devemos aumentar 20 kpsi no Sut e
para flexo encontramos normalmente.
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atoro 0.08in
1
2
aflexo 0.1in
1
2
a^1/2 - se refere estes valores
Toro: Flexo:
qt =1
+1 atoro
2 r
0.556 qf =1
+1 aflexo
2 r
0.5
Atravs do Norton, podemos utilizar as frmular para determinar os fatores deconcentrao de tenso:Para flexo, kt=3; para toro kt=2,5; para chavetas kt=4.
Flexo: Toro:Kf=1+q(Kt-1) Kfsm=1+q(Kt-1)
Kf 2.11 Kfsm 1.75
Para chaveta: Kfc 2.5 Kfsmc 2.71
C LCULO DOS DI METROS DO EIXONesta seo iremos estipular um valor para cada eixo do sistema utilizando oscritrios de Goodman modificado, sendo assim, iremos determinar por estas o
valor do coeficiente de segurana.=Tg 7.44 m Tm Tg
ROLAMENTO (25 mm)=Se 130.471 Pa =Sut 469 Pa d 0.1m =Kf 2.11
=Ml2 0 m =Tm 7.44 m Fa 0k =Kfsm 1.75
Nf =
+
Kf 32 Ml2
d3
Se
2+
Kfsm 4 Fa
d2
2
3
Kfsm Tm 16
d3
2
Sut
1
4.084
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COROA (100 mm)
=Ml3 1.619 m =Tm 7.44 m Fa 7.3k =Kfc 2.5=Sut 469 Pa =Se 130.471 Pa d 0.12m =Kfsmc 2.71
Nf =
+
Kfc 32 Ml3
d3
Se
2
+
Kfsmc 4 Fa
d2
2
3
Kfsmc Tm 16
d3
2
Sut
1
2.485
ROLAMENTO 2 (175 mm):
=Se 130.471 Pa =Sut 469 Pa =Kf 2.11 =Fa 7.3k=Ml4 0.089 m d 0.1m =Kfsm 1.75 =Tm 7.44 m
Nf =
+
Kf 32 Ml4
d3
Se
2+
Kfsm 4 Fa
d2
2
3
Kfsm Tm 16
d3
2
Sut
1
3.853
ACOPLAMENTO(340 mm):
=Ml5 0 m Fa 0k =Tm 7.44 m=Se 130.471 Pa =Sut 469 Pa d 0.095m
Nf =
+
Kfc 32 Ml5
d3
Se
2
+
Kfsmc 4 Fa
d2
2
3
Kfsmc Tm 16
d3
2
Sut
1
2.261
3.4 SELEO DOS ROLAMENTOS DO EIXO DA COROA
Como j foram determinadas as reaes nos rolamentos e seus especficosdimentros, agora podemos atravs destes valores, determin-los:
=Ra 18.16k =Rb 7.3k
=Raxz 11.68k =Rbxz 11.68k
Pela tabela da SKF "Rolamentos rgidos de esferas, uma carreira". Foi escolhido orolamento modelo 6320-RS1. O qual est em anexo no fim deste memorial.
Verificando os Rolamentos:
tambor 77.119rpm =Ra 18.16k 77.12
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Rad =+Ra2 Raxz2
1
2
21.592kC 174k Rb 7.3k Co 140k
Lh1 =106
60
CRa
3
1.901 105
Considerando a carga axial e radial para esta seo:
=Rb
Co0.052 v 1.2 x 0.56 y 1.75
P =+v x Ra d y Rb 27.285k
Lh2 =106
60
C
P
3
5.605 104
Como se pode observar, o rolameto o qual mais sofrer esforos ter uma vida
de aproximadamente 56 mil horas. O que torna a escolha deste rolamentovivel e confivel.
3.5. SELEO DA CHAVETATabela de chavetas em anexo.3.5.1. CHAVETA PARA A COROA - AO SAE 1010, laminado a frio.Chaveta: 32x18 ; Rasgo: 32x11
=Ttotal 7.394 m Nf 1.3 b 32mm h 18mm
D1 120mm Sy 303 Pa t1 11mm
l =2 Ttotal Nf
D1 b Sy16.522mm Falha por cisalhamento
l =2 Ttotal Nf
D1 h t1 Sy75.529mm Falha por esmagamento
3.5.2. CHAVETA ACOPLAMENTOAo SAE 1010 laminado a frio
Chaveta: 28x16 ; Rasgo: 28x10
=Ttotal 7.394 m b 28mm h 16mm t1 10mm=Nf 1.3 D3 95mm =Sy 303 Pa
l =2 Ttotal Nf
D3 b Sy23.851mm Falha por cisalhamento
l =2 Ttotal Nf
D3 h t1 Sy111.305mm Falha por esmagamento
-
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3.6. CLCULO E VERIFICAO DO SEM-FIM
Seleo do acoplamento pelo torque e Furo mximo - Aciobras.
=Ttotal 7.394 m =Pmotor 100hp
ACOPLAMENTO SELECIONADO: 30Torque mx 20000 N.m / RPMmax 5800 / Furo mx 112 mm / Wac = 41,25 kg
L1 90mm
Wa 25.21kg
Wac =Wa
2g
123.613
=Wr 8.002k
=Wtsf 6.401k
=Wasf 23.359k
=dsemfim 125mm
Aproximao do eixo do sem fim: comprimento da helicide o diametroprimitivo da coroa somado com 2x o adendo + folga para cada lado + 50 mm decada rolamento + 105 mm de acoplamento para motor + folga
=dcoroa 637.007mm
Pd =dcoroa
24 26.542
mm
Pd 1.045 a =1Pd
0.957
a =25.4 0.957 24.308
Acoplamento Rolamento1 Helicide+folga (637+2*25+folga) Rolamento2
l1 110mm
l2 50mm
l3 720mm
l4 50mm
l =+++l1 l2 l3 l4 930mm
-
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Com o auxlio do MDsolids podemos calcular os momentos e as reaes nos planos:
Plano X-Y:
=Wr 8.002k =Wasf 23.359k
Wac =Wa
2g 0.124k Mac =Wasf
dsemfim
2 1.46 m
dsf 125mm Lsf 690mm 7.8 103 g
m
3
Wsf =
dsf
2
2
Lsf g
0.648k
Ws =+Wr Wsf 8.649k
-
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Raxy 6.36k Rbxy 2.41k
Mxyl1 0k m Mxyl2 0.015k m Mxyl3 2.39k m
Mxyl4 0k m Mxyl5 0k mPlano X-Z:
=Wtsf 6.401k
Raxz 3.2k Rbxz 3.2k
Mxzl1 0k m Mxzl2 0k m Mxzl3 1.23k m
Mxzl4 0k m Mxzl5 0k m
-
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Com os momentos nos dois planos nos pontos de interesse, podemos agora,calcular os mdulos em cada ponto, para poder simular o pior caso de atuao:
Ml1 =2 +Mxzl12 Mxyl12 0 m
Ml2 =2 +Mxzl2
2 Mxyl22 0.015 m Ml4 0k m
Ml3 =2 +Mxzl3
2 Mxyl32 2.688
m
Ml5 0k m
MATERIAL DO EIXO:
Como j determinado, um dos materiais mais comuns para eixo, o ao SAE
1020 laminado a frio, endurecidos a HRC 58-62. Tabela C-9 Norton.
Sut 469 Pa
Sy 393 Pa
=Sut 68.023ksi
Para clculo da resistncia fadiga corrigido devemos fazer algumasconsideraes, como: carregamento em flexo, material usinado, trabalhando atemperatura menor que 450C, confiabilidade de 90%, dimetro de 125mm.
Carregamento: Tamanho: Acabamento:
C1 1 d 125 C3 0.83C2 =1.189 d0.097 0.744
Temperatura: Confiabilidade:C4 1 C5 0.897
S'e =0.5 Sut 234.5 Pa
Se =C1 C2 C3 C4 C5 S'e 129.956 Pa
Fator de Sensibilidade ao Entalhe:
Sut= 68,023 ksir 0.01
in
Assim, conseguimos retirar pelo grfico da constante de Neuber ( ) para aos.
Onde, neste grfico para cargas em toro devemos aumentar 20 kpsi no Sut e para
flexo encontramos normalmente.
-
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atoro 0.08in
1
2 aflexo 0.1in
1
2 a^1/2 - se refere estes valores
Toro: Flexo:
qt =1
+1 atoro
2r
0.556 qf =1
+1 aflexo
2r
0.5
Atravs do Norton, podemos utilizar as frmular para determinar os fatores deconcentrao de tenso:
Para flexo, kt=3; para toro kt=2,5; para chavetas kt=4.
Flexo: Toro:Kf=1+q(Kt-1) Kfsm=1+q(Kt-1)
Kf 2.11 Kfsm 1.75
Para chaveta: Kfc 2.5 Kfsmc 2.71
=Tg 7.44 m
Tm Tg
CLCULO DOS DIMETROS PARA O EIXO DO SEM-FIMAs mesmas equaes que foram utilizadas para o clculo do eixo da coroa,seram aplicadas nesta seo, equaes de Goodman modificado.
ACOPLAMENTO (10 mm)=Se 129.956 Pa =Sut 469 Pa d 0.1m =Kfc 2.5
=Ml2 0.015 m =Tm 7.44 m Fa 0k =Kfsmc 2.71
Nf =
+
Kfc 32 Ml2
d3
Se
2
+
Kfsmc 4 Fa
d2
2
3
Kfsmc Tm 16
d3
2
Sut
1
2.617
-
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ROLAMENTO 1 (135 mm)
=Ml3 2.688 m =Tm 7.44 m Fa 6.36k =Kf 2.11=Sut 469
Pa
=Se 129.956 Pa
d 0.12m
=Kfsm 1.75
Nf =
+
Kf 32 Ml3
d3
Se
2
+
Kfsm 4 Fa
d2
2
3
Kfsm Tm 16
d3
2
Sut
1
2.506
DIMETRO SEM-FIM (520 mm):
=Se 129.956 Pa
=Sut 469 Pa
=Kf 2.11 =Fa 6.36k
=Ml4 0 m d 0.125m =Kfsm 1.75 =Tm 7.44 m
Nf =
+
Kf 32 Ml4
d3
Se
2+
Kfsm 4 Fa
d2
2
3
Kfsm Tm 16
d3
2
Sut
1
7.975
ROLAMENTO 2 (905 mm):
=Ml5 0 m =Tm 7.44 m Fa 0k =Kf 2.11=Sut 469
Pa
=Se 129.956 Pa
d 0.12m
=Kfsm 1.75
Nf =
+
Kf 32 Ml5
d3
Se
2+
Kfsm 4 Fa
d2
2
3
Kfsm Tm 16
d3
2
Sut
1
7.056
3.7. SELEO DAS CHAVETAS PARA O SEM-FIMTabela de chavetas em anexo.
CHAVETA PARA O ACOPLAMENTO
Ao SAE 1010
Chaveta 28x16 - Rasgo 28x10
=Ttotal 7.394 m
b 28mm
h 16mm
t1 10mm
=Nf 1.3 D3 100mm
Sy 303 Pa
l =2 Ttotal Nf
D3 b Sy22.659mm Falha por cisalhamento
l =2 Ttotal Nf
D3 h t1 Sy105.74mm Falha por esmagamento
-
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3.8. SELEO DO ROLAMENTO PARA O EIXO SEM-FIM
O rolamento selecionado foi o de esferas de fileira unica 6024, o qual est emanexo no fim deste memorial.
=Raxy 6.36k Fa Raxy=Rbxy 2.41k =Raxz 3.2k Fr 4.006k
C 88.4k
Co 80k
77.12
Determinando o ciclo de vida do rolamento:
Lh1 =106
60
C
Fr
3
2.322 106
Considerando a fora axial e a radial para o clculo da vida deste
rolamento. v 1.2 x 0.56 y 1.57=
Fa
Co0.08 P =+v x F r y Fa 12.677
k
Lh2 =106
60
C
P
3
7.328 104
O rolamento o qual sofrer maior esforo, como demonstrado acima, ter umavida de 73 mil horas. O qual demonstra uma boa confiabilidade e considera-seadequado para tal aplicao.
3.9. SELEO DOS PARAFUSOS PARA FIXAO
Usaremos 6 parafusos no projeto para fixar a caixa do sem-fim e da coroa,devemos calcular a carga total e verificar se estes 6 parafusos suportam a cargasolicitada.
=Wcoroa 2.323k Wrol =7.1kg 0.07k Wac1 = 55kg 0.539k
=Wsf 0.648k
Wac2 0.124k
lsf 930mm
= 7.8 103 g
m
3
=dsemfim 0.125m =dcoroa 0.637m lc 350mm
Wesf =
dsemfim
2
2
lsf g
0.873k
Wec =
dcoroa
2
2
lc g
8.532k
Wtotal =++++++Wcoroa Wrol Wac1 Wsf Wac2 W esf Wec 13.109k
-
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O parafuso para est situao ser o ISO M10 (dimetro) x 1.5 (passo),t=57,99 m^2.
Nf 3 Carga =Wtotal
6 2.185
k
At 57.99mm
2
t =Carga Nf
At113.029
Pa