Máquinas de elevação e transporte Aula 8

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MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO
PROF.: LEONARDO LEITE
E TRANSPORTE
AULA – ACIONAMENTO E MECANISMOS DE ELEVAÇÃO
Acionamento Manual e Alavanca de Comando
Um acionamento manual pode ser empregado em mecanismos de baixa capacidade de elevação, onde a carga seja movida a curta distância, ou para elevações ocasionais. Por essa razão, acionamentos manuais somente encontram aplicação em guinchos com pequena altura de elevação, em macacos e talhas de pequeno porte.
Os principais componentes de um acionamento manual são: manivela, catracas e rodas de manobra com correntes.
Acionamento Manual e Alavanca de Comando Manivelas
Acionamentos	manuais	a	manivela,	são
usados	em	macacos	de	cremalheira	e pinhão,
guinchos
em		macacos de	parede	e
de	locomotiva, de		montagem,
guindastes giratórios manuais, bem como, em aparelho de elevação acionado eletricamente, o qual é provido de acionamento manual de emergência.
Acionamento Manual e Alavanca de Comando Catracas
Catracas servem como acionamento manual dos macacos de parafuso. São mais leves e de fácil operação do que as manivelas. A figura mostra uma dessas catracas. O cabo, cujo comprimento pode ser aumentado por um pedaço de tubo, oscila alternadamente, juntamente com a lingueta de travamento, através de um pequeno ângulo.
Acionamento Manual e Alavanca de Comando Rodas de Manobra
Rodas de manobra ou polias são empregas quando as árvores a serem giradas estão numa altura bem acima do nível do assoalho como, por exemplo, nas talhas de correntes, pontes rolantes manuais etc.
A tração em uma corrente de manobra pode ser maior de que em uma manivela. A corrente deve ser suficientemente longa para que sua extremidade inferior esteja ao nível adequado de operação.
Acionamento a Motor
Vários projetos de acionamento a motor são empregados em guinchos e guindastes que operam com regularidade, e em máquinas transportando cargas a longas distâncias, ou
manuseando	cargas	pesadas	em	grande quantidade.
Motores	podem	ser	basicamente	dos
seguintes tipos:
Motor hidráulico;
Motor Pneumático;
Motor à vapor;
Motor de combustão;
Motor elétrico.
Acionamento a Motor Motor Hidráulico
Acionamentos hidráulicos são usados são usados onde se requeiram pequenas elevações de cargas pesadas. Eles acionam macacos de serviços pesados.
Dispositivos hidráulicos asseguram excelente ajuste de velocidade dos mecanismos de comando controlados ou automáticos. Além disso esses dispositivos são de pequeno porte, de fácil utilização e simplificado controle da máquina.
Acionamento a Motor Motor Pneumático
A potência pneumática é amplamente empregada em pequenas talhas pneumáticas de suspensão. Um acionamento pneumático oferece a vantagem do grande número possível de operações de ligação por unidade de tempo, o que não pode ser alcançado por acionamento elétrico.
Entre as limitações estão: instalação do sistema de distribuição de ar, menor distância de deslocamento horizontal, devido à mangueira de fornecimento de ar e a necessidade de construção e montagem precisa de suas partes.
Acionamento a Motor Motor à Vapor
Os acionamentos a vapor ainda continuam a manter sua importância, entre os muitos tipos de acionamento a motor. Encontram aplicação, principalmente, nos mecanismos de translação dos guindastes de locomotivas, para serviços gerais nos desvios ferroviários, nos pátios das usinas e estaleiros.
O acionamento a vapor possui as seguintes limitações:
Não está sempre pronto para operar;
Grande dimensão e peso;
Baixo rendimento.
As vantagens do acionamento a vapor:
Alta confiança operacional;
Simples operação e manutenção.
Acionamento a Motor Motor de Combustão
São empregados em guindastes móveis para estradas e serviços em geral (guindastes montados em automóveis e tratores).
Um acionamento a motor de combustão oferece as seguintes vantagens:
Sempre pronto para partir;
Não consome combustível quando o guindaste está parado;
Altas capacidades;
Rendimento mais alto do que os dos acionamentos a vapor.
As desvantagens são:
Requer embreagem para acionamento, por não poder partir em carga;
Uso mais complexo, em relação a outros motores.
Maior custo de aquisição do motor.
Acionamento a Motor Motor Elétrico
Possui	operação	extremamente	segura,
de	fácil	e	conveniente	controle.	A
velocidade da carga manuseada pode ser ajustada dentro de uma larga faixa.
O	acionamento	a	motores	elétricos	é
normalmente	superior	aos	outros	sob	o ponto de vista econômico.
O	acionamento	pode	ser	suprido	com corrente	contínua,	corrente	trifásica	ou
monofásica.	O	motor	de	corrente
alternada é de projeto mais simples e é mais barato do que o motor de corrente contínua.
Mecanismo de Elevação
O mecanismo de elevação de carga é o principal elemento em cada aparelho de elevação. Independentemente do projeto, ele incorpora os seguintes elementos:
Acionamento a motor ou manual;
Transmissão entre arvores movidas e motoras (redutores);
Tambor ou roda dentada para colher o cabo ou corrente;
Elemento flexível de elevação;
Dispositivo de manuseio da carga;
Freio;
Armação ou estrutura de base.
Mecanismo de Elevação Acionamento à mão
Um diagrama desse mecanismo é mostrado pela figura. O movimento é transmitido da árvore de manivela I através de três pares de engrenagens cilíndricas de dentes retos para um tambor ajustado na arvore IV com um raio R, no qual o cabo de elevação se enrola quando a carga Q é elevada.
O rendimento do mecanismo é dado por:
𝜂 =
𝐾𝑜
𝐾0+𝑊
Onde:	K0	é	empregada	na	manivela	sem	atrito	e	W	a resistência devido ao atrito.
A relação total de transmissão do mecanismo pode ser obtida pelas seguintes relações:
𝑖 =
𝑇𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟
𝑇𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟∙𝑦
Mecanismo de Elevação Acionamento por Motor Elétrico
A potência é transmitida do motor elétrico para o redutor, que é composto por engrenagens ou polias, e então aciona o tambor ou polia.
A relação de transmissão entre o motor e o tambor é:
𝑖 =
𝑤𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟(𝑅𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟)
𝑤𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟(𝑅𝑜𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟)
A velocidade do cabo no tambor é:
V𝑐𝑎𝑏𝑜 = 𝑊𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟𝜋𝐷
Onde D representa o diâmetro do tambor.
Mecanismo de Elevação Acionamento por Motor Elétrico
Os redutores são de dois tipos:
Redutor coroa e rosca sem fim;
Redutor de engrenagens.
Mecanismo de Elevação Acionamento por Motor Elétrico
A potência requerida no redutor pode ser estimada pela seguinte relação:
Onde:
𝑇𝑟𝑒𝑞= Torque requerido pelo sistema na saída do tambor = Fcabo*Rtambor.
𝑤𝑠𝑟𝑒𝑑= Rotação de saída do redutor;
𝜂𝑟𝑒𝑑 = Eficiência do redutor.
O toque do motor pode ser calculado considerando-se o aumento de torque obtido pelo redutor:
𝑖
𝑇𝑚𝑜𝑡 = 𝑇𝑟𝑒𝑞 ∙ 𝑦
𝑟𝑒𝑑
Mecanismo de Elevação Acionamento por Motor Elétrico
A	potência	do	motor	pode	ser	calculada	com	a seguinte formula:
Onde:
𝑇𝑚𝑜𝑡= Torque do motor;
𝑤𝑚𝑜𝑡= Rotação do motor;
𝜂𝑚𝑜𝑡 = Eficiência do motor;
𝐹𝑐𝑎𝑏𝑜= Força suportada pelo cabo;
𝑣𝑐𝑎𝑏𝑜= Velocidade de elevação da carga (≈ 10𝑚/𝑚𝑖𝑛)
Mecanismo de Elevação Acionamento à Motor para Vários Mecanismos
Estes mecanismos são projetados para guindastes montados em carros e tratores e guindastes de esteira.
Um motor a vapor ou um motor de combustão interna, é o principal acionador para todas essas máquinas de elevação.
Mecanismo de Elevação Acionamento à Motor para Vários Mecanismos
No exemplo mostrado pela figura, o movimento é transmitido do motor aos três mecanismos do guindaste (alcance da lança, elevação e giro). Da caixa 12, o movimento é transmitido à arvore 3, através da caixa de inversão 1, pela arvore cardan 2. Através do redutor 4, a árvore 3 aciona a árvore principal de transmissão 7 de onde o movimento é transmitido, por meios de embreagens e transmissões de parafusos sem fim 5 e 6, ao tambor 8 (elevação da lança) e 9 (elevação). Além disso, a embreagem 10 pode
transmitir	movimento	àtransmissão	de
parafuso 11 do mecanismo de giro.
Mecanismo de Elevação Acionamento por Motor Elétrico
Exemplo 1:
Determine a potência necessária em um motor elétrico para acionamento de um guincho de carga nominal de 2t, que possui um tambor cabo de 35cm de diâmetro. O redutor (coroa sem fim, rendimento 0,95) aplica uma redução i=1:60. Considere um motor com rotação de 880rpm com rendimento de 0,85.
Exemplo 1
Exercícios
Determine a potência necessária em um motor elétrico para acionamento de um guincho de carga nominal de 5t, que possui um tambor cabo de 45cm de diâmetro. O redutor (coroa sem fim, rendimento 0,95) aplica uma redução i=1:60. Considere um motor com rotação de 500rpm com rendimento de 0,85.
Determine a potência necessária em um motor elétrico para acionamento de um guincho de carga nominal de 1t, que possui um tambor cabo de 55cm de diâmetro. O redutor (coroa sem fim, rendimento 0,95) aplica uma redução i=1:60. Considere um motor com rotação de 1200rpm com rendimento de 0,85.
Determine a potência necessária em um motor elétrico para acionamento de um guincho de carga nominal de 10t, que possui um tambor cabo de 80cm de diâmetro. O redutor (coroa sem fim, rendimento 0,95) aplica uma redução i=1:60. Considere um motor com rotação de 200rpm com rendimento de 0,85.