Aula_Correntes_Zilda_2013_completa.pdf

(Grupo de projeto SEM) - Elementos de Mquinas III SEM 0327

SEM 0347 Projeto Mecnico

Aula 12 - Transmisses por corrente

Zilda de Castro Silveira

So Carlos, novembro de 2013


1. Transmisses por Correntes: caractersticas bsicas

Fonte: Rexnord, Inc. Milwaukee, WI.

Transmisses por corrente: Mecanismo de transmisso de potnciaflexvel.

Transmisso de potncia Transportadores de corrente Correntes de sustentao


Da Vinci, L. (esboos de correntes)



Razo de transmisso constante*;

Vida til longa*;

Rendimento: at 97%;

Rotaes: at 5.000 rpm;

Velocidades tangenciais: at 90 m/s;

Relao de transmisso de potncia de at: 1:7 (por fileira*)

Normas: DIN 8180, 8188ASA, ABNT e ISO R-606

ANSI/ASME B29.100-2000 (Juvinall e Marshek, 2006)



Correias < Distncia entre centros > Engrenagens

Uma nica corrente pode acionar vrias rodas dentadas (mltiplas epassos duplos)

Menor custo do que transmisses por engrenagens: requisitos dealinhamento e manuteno.

Vantagens

Desvantagens

Vida til reduzida;

Vibraes e rudo durante operao.




Dispositivos especiais (lado solto):

- Uso de amortecedores especiais para

minimizar oscilaes (sujeita a choques

peridicos e elevadas velocidades

tangenciais);

- Uso de rodas dentadas de apoio ou

guias, para reduzir solicitao da corrente

devido ao seu peso prprio.


Rolos (roletes); Buchas; Dentes invertidos; Articulao desmontvel; Elos...

1. Transmisses por correntes: introduo


1. Transmisses por correntes: introduo


Fonte: http://www.corbelt.com

1.1 Transmisses por correntes: rolos ou roletes

Da engrenagem para correntes:

- Passo da corrente (t)* segmento de reta;

- ngulo de abraamento do elo: 2 ;

- Dimetro primitivo: d0;

- Diferena: Passo circular:


Figura 1 Poro de uma corrente de rolos de fileira dupla (Shigley, 2005).

1.1 Transmisses por correntes: rolos ou roletes

Fonte: Niemann (1971)


Capacidade mais elevada de carga;

Rudo e desgaste maiores.

Cada pino possui vrias talas, colocadas uma ao lado daoutra, obtendo-se correntes mais largas e resistentes.

Fonte: Niemann (1971)

1.2 Transmisses por correntes: dentes


Alteraes dimensionais

Alongamento devido ao desgaste > 3%

1.3 Transmisses por correntes: Modos de falha

Parcela de carga (roda dentada) aplicada a um rolete da corrente por um dente da roda dentada.

Transmitida seqencialmente para: bucha, pino e ao par de talas. Adicionadas as cargas relativas dos demais dentes (Fc), alternando movimento.

Dente da roda rolete: tenses de contato de Hertz; Cada dente: impacto (velocidade de transmisso); Interface da bucha (externa com o rolete e internamente com o pino). Placas de ligao: fadiga de trao (cclica, com concentrao de tenso nos furos)

*Cada juno: munho/mancal


Propriedades mecnicas e qumicas:

Resistncia fadiga, alta rigidez, resistncia ao desgaste,

resistncia a fadiga superficial, resilincia e corroso.

1.4 Transmisses por correntes: Materiais

Materiais utilizados:

Placas de ligao: Ao 1050 ou ao liga (com endurecimento por induo);

Pinos/Rolos: Ao-liga (Cr-Ni) cementados e retificados

Buchas: Ao Inoxidvel com tratamento trmico.

Dentes das rodas dentadas: ao-carbono (carbonetados e endurecidos) ou ao

forjado/ FoFo, bronze, polmeros.


1.5 Transmisses por correntes: lubrificao

Lubrificao

Tipo I lubrificao manual ou por gotejamento; Tipo II banho de leo ou lubrificao com disco borrifador e; Tipo III lubrificao forada de leo ou lubrificao de borrifo sob presso.

Recomendaes:

Baixa velocidade linear (170 a 650 ft/min) tipo I; (0,9 m/s a 3,3 m/s) Velocidades entre 650 e 1500 ft/min Tipo II e; Velocidades acima de 1500 ft/min Tipo III (7,62 m/s) * Acima de 13 m/s

Valores mdios de lubrificao

0,95 l/min: 50 HP 37,85 l/min: 200 HP


Aplicaes automotivas: at 70C (excessivo

atrito entre a corrente, pino e roda dentada

(sprocket)... Rompimento da corrente.

Limpeza, lubrificao e folgas adequadas

(troca a cada 15.000 km)

1.5 Transmisses por correntes: lubrificao


1.6 Transmisses por correntes: funcionamento

Fonte: (Collins, 2008)

Variaes na velocidade linear e fora de trao (1 a 10%)


D

psen

Sendo:

p = passo (entre rolos);

l = largura (espao entre as placas internas

de conexes)

D= Dimetro primitivo da roda dentada;

= ngulo de passo;

/2 = ngulo de articulao;

N = nmero de dentes da roda dentada.

Do acoplamento entre a corrente e a rodadentada:

(1)

2/

2/

2 D

psen

(1)

e

)2/(sen

pD (3)

)/180( Nsen

pD

(2)

ngulo de articulao: elo vibra ao entrar em contato;

Rotao do elo causa impacto entre rolos e os dentes da roda dentada + desgaste na juno da corrente.

/2


O aumento percentual da velocidade menor quanto maior o nmero de dentes, epara um nmero de dentes maior do que N1 = 17, o aumento da velocidade (%), ou

efeito poligonal reduzido significativamente.

A relao de transmisso entre as rodas dentadas dada por:

Sendo:

n = rotaes e;

N = nmero de dentes das rodas dentadas.

2

112

1

2

1

2

2

1 n

nNNou

N

N

r

r

n

ni (4)

N1min. = 12 (Collins, 2006)

N1min. = 17 a 25 (Juvinall, 2006)

2211 nrnrv (3)



Velocidade linear da corrente (V):

12

11npNV [ft/min]

Sendo:

N = nmero de dentes da roda [.];p = passo da corrente [in/mm]n= velocidade da roda dentada [rpm]

Velocidade mxima de sada da corrente:

)2/(1212max

sen

npDn [ft/min]

Velocidade mnima de sada da corrente:

)2/(12

)2/cos(

12.min

sen

npdn [ft/min]

(5)

(6)

(7)

Sendo ainda:2

cos

Dd

60000

.. 11 NpnV ou [m/s]



Variao da velocidade na corrente:

)/180(tan

1

)/180(

1minmax

NNsenNVV

V

Variao de velocidade cordal

(8)

Velocidades acima de 15 m/s (3000

ft/min) se soma fora centrfuga s

foras trativas.


* Elasticidade da corrente

absorve boa parte dessa

pequena flutuao.


Determinao do comprimento da corrente

)/(4

)(

2

)(22

2

1221

pCr

NNNN

p

C

p

L

CP

NNNNCL

422

2

1212

Determinao do nmero de passos

2

2

12

2

1212

4

8

224

1

NNNNL

NNLC

Determinao da distncia entre centros***

(9)

(10)

(11)



ss kPP .

Determinao da Potncia de Servio

(12)

21.. kkPP ss

Determinao da Potncia Corrigida

(13)

Tabela 1 Fator de servio (Ks) (Niemann, 1971)

Tabela 2 Fator de fileiras mltiplas k2(Fonte: Shigley, 2006 Tabela 17-16)

Tabela 3 Fator de correo do nmero de dentes k1 (Fonte: Shigley, 2006 Tabela 17-

16)



[HP] )07,03(9,0108,1

11lim

p

lp pnNKP

Equaes empricas, para estimativa dos limites de fadiga na placa de ligao,

rolete bucha e desgaste das superfcies em contato (Fig. 6):

Chains for Power Transmissions and Materials Handling (1982) da Americam

Chain Association)

(14)

Potncia limite, para Fadiga da placa de ligao (predomina embaixas velocidades)

Sendo:

Klp = 0,0022 para corrente nm. 41 (corrente mais leve)

0,004 para todos os outros nmeros de corrente;

N1 = nmero de dentes da roda dentada menor;

n1 = velocidade angular da roda dentada menor, rpm;

p = passo da corrente, in

Figura 6 Regies de projeto aceitveis limitadas pelas curvas de falha de correntes de preciso (Collins, 2008)



[HP] 1000

5,1

1

8,05,1

1

2limn

pNKP r (15)

Sendo:

N1 = nmero de dentes na roda dentada menor, [.]

n1 = velocidade da roda dentada, [rpm]

p = passo da corrente, [in]

Kr = 29 para correntes de nm.25 e 35

3,4 para correntes nm. 41;

17 para correntes nm. 40-240.

Potncia limite, para fadiga de rolete e bucha :

1.6 Transmisses por correntes: Estimativa da Potncia


[HP] 1,873)p (1,59log1000

nln-0,0274N-2,073p-(4,413

84,110

22

11

3lim

pnNP (16)

Sendo:

N1 = nmero de dentes na roda dentada menor,

N2 = nmero de dentes na roda dentada maior,

Potncia limite, para desgaste por contato excessivo

3lim2lim1lim

,,min PPPPnom



Velocidade Mxima (limitada pelo desgate entre pino e bucha):

[rpm] )323,1()0278,1(95,7

5,821000

)873,1log59,1/(1

1000/*max* 2

p

FPpv

(17)

* F = trao na corrente

Velocidades em torno de

12,7 m/s



Fonte: Niemann, 1971.

- A corrente s transmite fora de trao (U);

- O engrenamento faz surgir entre o rolo/pino

foras normais (Pzi) e tangenciais PLi, que

devem equilibram fora de trao (Ftrao);

- A fora atuante na poro descarregada PL4

(ltimo elo carregado) precisa ser balanceada

com pr-tenso.

1.7 Transmisses por correntes: Transmisso da fora tangencial


Fora tangencial (U) na corrente

Fora de pr-tenso

(20)

1.7 Transmisses por correntes: Transmisso da fora

]/[10.1,1960000 3

0 smndtzn

V

][0 mmtzzt

d b

Considerando,

].[10.2

.3

0 mNdU

M t

ativosz

vz

UU

/360sen

sen.

(18)

(19)


Fora centrfuga (componente UF)

1.7 Transmisses por correntes: Transmisso da fora

Fora de trao atuante na corrente

Fatuante UUU (22)


1.8 Tenses atuantes (correntes de rolos/buchas) Niemann Vol II 1971)


(24) (25)

(26)

(23)

1.8 Tenses atuantes (correntes de rolos/buchas) Niemann Vol II 1971)

admf

f

fW

sP

2

.

tadm

HL

tsdg

P

)(2


Exemplo: Tabela dados de corrente padronizadas

1.9 Transmisses por correntes: Tabelas


A) Procedimento para seleo e verificao de correntes de

transmisso

1. Obter dados de entrada: volume de trabalho, potncia a ser transmitida,

rotaes do eixo motor e movido, nmeros de dentes das rodas motora e

movida; relao de transmisso,

2. Determinao da potncia efetiva e fatores de carga e correes;

3. Selecionar, a partir destes dados, uma corrente padronizada

(inicialmente com passo nico);

4. Verificar se a velocidade de projeto, no excede a velocidade admissvel

- iterativo;

5. Determinao do nmero de elos (comprimento da corrente e distncia

entre centros*) e escolher uma corrente com nmero par de elos (mpar

implica em elo de compensao);

6. Determinao dos esforos e tenses atuantes.


Tabela 4 Primeira escolha do tipo de corrente.

Tabela 17-20 (Shigley, 2005)

2. Transmisses por correntes: Tabelas


2. Transmisses por correntes: Tabelas


2.Transmisses por correntes: Tabelas


B.1 Exerccio resolvido

Um sistema redutor transmite 5HP, a uma rotao de 300 rpm, a

um misturador de alimentos, que gira a 200 rpm. Selecionar a

transmisso por corrente. (Considera-se inicialmente 1 fileira)

1) Clculo da razo de transmisso e nmero de dentes das rodas dentadas

5,1200

300

2

1 n

ni

Para i =1,5,

N1 = 14 e N2 = 21 dentes (1. Escolha)

2) Estimativa da Potncia de Servio

ss kPP .

21.. kkPP ss

Ps = 5 x 1,2 = 6 HP

ks Choques leves condio normal de

operaoPs = 6 x 1,0 x 0,78 = 6 HP



3) Escolha da Potncia Tabelada

Tabela 17-20 (Shigley, 2005)

Ptabelada = 6,20 HP

Nmero da corrente:

- nm. 60

Tipo de lubrificao:

- B (banho/disco).



4) Clculo do comprimento da corrente e passo

)/(4

)(

2

)(22

2

1221

pCr

NNNN

p

C

p

L

53,97p

L

Considerando a restrio:

C > 30p = 18.75C < 50p = 31,25, adota-se C = 25

Passo (p) = 0,625, ento C/p = 40

5) Clculo do nmero de passos da corrente

passosp

L 98

6) Re-clculo do comprimento da corrente

"15,25

23,40/

031,05,17)/(298

C

pC

pC


1. Escolha da transmisso de correntes


Corrente nmero 60 (fileira nica nmero);

Lubrificao Tipo B (banho)

p = 0,625 ou 5/8 N1 = 14

N2 = 21

C = 25,15



Selecione componentes de transmisso para uma reduo de 1:2, com potncia de

entrada de 90 HP, com rotao de 300 rpm. Considere choque moderado, trabalho

de 18 horas/dia, lubrificao pobre, temperaturas baixas, exposto a poeira e

transmisso curta C/p = 25.

Dados: Pnom = 90 HP, n1 = 300 rpm, C/p = 25 e Ka = 1,3 (Cargas/condies trabalho).

a) Clculo da potncia efetiva (tabelada)

Adotar um fator de projeto: nd = 1,5

Dentes da roda dentada: N1 = 17 dentes (min.) e N2 = 34 dentes.

Nmero de fileiras de corrente:

st

nomadservio

KK

PKnP

1*

stst

servioKK

P176

)1(

90)3,1(5,1

*K1 = fator de correo do dente


Exerccio proposto

)/(4

)(

2

)(22

2

1221

pCr

NNNN

p

C

p

L

passos

p

L79,75

Escolha: Trs fileiras de corrente no. 140 (Htab = 72,4 HP).

Escolha: 76 passos. Assim: L/p = 76

5,502

21

p

LNNA

b) Clculo do passo, comprimento e distncia entre centros


Exerccio proposto

pNN

AAp

C 104,252

84

2

122

Para uma corrente nmero 140, passo = 1,75 (Tabela 5). Assim:

C = 25,104p = 43,93

Lubrificao: Banho de leo

Aula_Correntes_Zilda_2013_completa.pdf

Documents

Transcript of Aula_Correntes_Zilda_2013_completa.pdf