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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ ANGELO AMORELLI JEVERSON ZAVATTI HAISI PRICYLA STEPHANI CHWIST RAUL SOARES DE SOUZA WILSON MENDES LISTA DE EXERCICIOS ELEMENTOS DE MÁQUINA CURITIBA 2015 ANGELO AMORELLI JEVERSON ZAVATTI HAISI PRICYLA STEPHANI CHWIST RAUL SOARES DE SOUZA WILSON MENDES LISTA DE EXERCICIOS ELEMENTOS DE MÁQUINA Trabalho apresentado ao curso Superior de Engenharia Mecânica da Universidade Tuiuti do Paraná, como requisito avaliativo do 1° bimestre da disciplina de Elementos de Máquina I. Professor: Paulo Roberto Lagos. CURITIBA 2015 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 – RODA 1 ................................................................................................... 9 FIGURA 2 – RODA 2 ................................................................................................. 10 FIGURA 3 – RODA 3 ................................................................................................. 11 FIGURA 4 – RODA 4 ................................................................................................. 13 FIGURA 5 – RODA 5 ................................................................................................ 14 FIGURA 6 – MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA .................................................. 16 FIGURA 7 – MOTOR ELÉTRICO TRIFÁSICO .......................................................... 17 FIGURA 8 - VENTILADOR ........................................................................................ 19 FIGURA 9 – CICLISTA .............................................................................................. 20 FIGURA 10 – PLATAFORMA DE BASE .................................................................... 21 FIGURA 11 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS ...................................................... 22 FIGURA 12 – POLIAS ............................................................................................... 27 FIGURA 13 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS 2 ................................................... 29 FIGURA 14 – TRANSMISSÃO DE PORTÃO ELÉTRICO ......................................... 31 FIGURA 15 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS E POLIAS .................................... 33 FIGURA 16 – POLIAS DO MOTOR .......................................................................... 38 FIGURA 17 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS 3 ................................................... 42 FIGURA 18 – CHAVE ................................................................................................ 46 FIGURA 19 – CHAVE DE BOCA ............................................................................... 47 FIGURA 20 – CHAVE MOVIMENTANDO CASTANHAS ........................................... 48 FIGURA 21 – RODA .................................................................................................. 49 FIGURA 22 – CHAVE 2 ............................................................................................. 50 FIGURA 23 – CHAVE 3 ............................................................................................. 51 FIGURA 24 – MANIVELA .......................................................................................... 52 FIGURA 25 –TRANSMISSÕES ................................................................................. 53 FIGURA 26 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS 4 ................................................... 54 FIGURA 27 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS 5 ................................................... 55 FIGURA 28 – TRANSMISSÃO E INTERRUPTOR .................................................... 56 FIGURA 29 – SISTEMA ELEVADOR ........................................................................ 58 FIGURA 30 – ELEVADOR DE ÔNIBUS .................................................................... 59 FIGURA 31 – MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAIOS................................................ 61 FIGURA 32 – SERVENTE ERGUENDO UM BALDE ................................................ 63 FIGURA 33 – OPERADOR ERGUENDO UM BLOCO DE TIJOLO .......................... 64 FIGURA 34 – TALHA ELÉTRICA............................................................................... 66 FIGURA 35 – TRABALHADOR EMPURRANDO UM CARRINHO DE MÃO ............. 69 FIGURA 36 – TRANSMISSÃO POR CORREIA 6 ..................................................... 71 FIGURA 37 – TRANSMISSÃO POR CORREIA 7 ..................................................... 75 FIGURA 38 – POLIAS LIGADAS POR CORREIAS .................................................. 78 FIGURA 39 – TRANSMISSÃO DO MOEDOR DE CANA .......................................... 84 FIGURA 40 – POLIAS DE UM MOTOR .................................................................... 94 FIGURA 41 – POLIAS DE UM MOTOR 2 ................................................................. 97 FIGURA 42 – TRANSMISSÃO ACIONADA POR COMBUSTÃO ............................ 118 SUMÁRIO MOVIMENTO CIRCULAR ........................................................................................... 9 EXERCÍCIO 01 ............................................................................................................ 9 EXERCÍCIO 1.1 (Pricyla) ......................................................................................... 10 EXERCÍCIO 1.2 (Jeverson)...................................................................................... 10 EXERCÍCIO 1.3 (Wilson): ......................................................................................... 11 EXERCÍCIO 1.4 (Angelo) ......................................................................................... 13 EXERCÍCIO 1.5 (Raul) ............................................................................................. 14 EXERCÍCIO 02 (Pricyla) .......................................................................................... 15 EXERCÍCIO 2.1 (Jeverson)...................................................................................... 16 EXERCÍCIO 2.2 (Wilson) .......................................................................................... 17 EXERCÍCIO 2.3 (Angelo) ......................................................................................... 17 EXERCÍCIO 2.4 (Raul) ............................................................................................. 18 EXERCÍCIO 03 (Pricyla) .......................................................................................... 19 EXERCÍCIO 3.1 (Jeverson)...................................................................................... 19 EXERCÍCIO 3.2 (Wilson) .......................................................................................... 20 EXERCÍCIO 3.3 (Angelo) ......................................................................................... 21 EXERICÍCIO 3.4 (Raul) ............................................................................................ 22 EXERCÍCIO 04 .......................................................................................................... 22 EXERCÍCIO 4.1 (Pricyla) ......................................................................................... 24 EXERCÍCIO 4.2 (Jeverson)...................................................................................... 25 EXERCÍCIO 4.3 (Wilson) .......................................................................................... 28 EXERCÍCIO 4.4 (Angelo) ......................................................................................... 30 EXERCÍCIO 4.5 (Raul) .............................................................................................32 EXERCÍCIO 05 .......................................................................................................... 34 EXERCÍCIO 5.1 (Pricyla) ......................................................................................... 36 EXERCÍCIO 5.2 (Jeverson)...................................................................................... 38 EXERCÍCIO 5.3 (Wilson) .......................................... 4Error! 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EXERCÍCIO 5.4 (Angelo) ......................................................................................... 43 EXERCÍCIO 5.5 (Raul) ............................................................................................. 46 RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO – TRANSMISSÃO POR ENGRENAGEM ............. 48 MOMENTO TORÇOR OU TORQUE (Mt) ................................................................. 48 EXERCÍCIO 06 .......................................................................................................... 48 EXERCÍCIO 6.1 (Pricyla) ......................................................................................... 48 EXERCÍCIO 6.2 (Jeverson)...................................................................................... 49 EXERCÍCIO 6.3 (Wilson) .......................................................................................... 49 EXERCÍCIO 6.4 (Angelo) ......................................................................................... 50 EXERCÍCIO 6.5 (Raul) ............................................................................................. 50 EXERCÍCIO 7 ............................................................................................................ 51 EXERCÍCIO 7.1 (Pricyla) ......................................................................................... 51 EXERCÍCIO 7.2 (Jeverson)...................................................................................... 52 EXERCÍCIO 7.3 (Wilson) .......................................................................................... 52 EXERCÍCIO 7.4 (Angelo) ......................................................................................... 53 EXERCÍCIO 7.5 (Raul) ............................................................................................. 54 TORQUE NAS TRANSMISSÕES ............................................................................. 54 EXERCÍCIO 8 ............................................................................................................ 54 EXERCÍCIO 8.1 (Pricyla) ......................................................................................... 55 EXERCÍCIO 8.2 (Jeverson)...................................................................................... 56 EXERCÍCIO 8.3 (Wilson) .......................................................................................... 57 EXERCÍCIO 8.4 (Angelo) ......................................................................................... 58 EXERCÍCIO 8.5 (Raul) ............................................................................................. 59 FORÇA TANGENCIAL ............................................................................................. 60 EXERCÍCIO 9 ............................................................................................................ 60 EXERCÍCIO 9.1(Pricyla) .......................................................................................... 60 EXERCÍCIO 9.2 (Jeverson)...................................................................................... 61 EXERCÍCIO 9.3 (Wilson) .......................................................................................... 62 EXERCÍCIO 9.4 (Angelo) ......................................................................................... 62 EXERCÍCIO 9.5 (Raul) ............................................................................................. 63 EXERCÍCIO 10 .......................................................................................................... 64 EXERCÍCIO10.1 (Pricyla)......................................................................................... 64 EXERCÍCIO 10.2 (Jeverson).................................................................................... 65 EXERCÍCIO 10.3 (Wilson) ........................................................................................ 65 EXERCÍCIO10.4 (Angelo) ........................................................................................ 66 EXERCÍCIO 10.5 (Raul) ........................................................................................... 67 EXERCÍCIO 11 .......................................................................................................... 67 EXERCÍCIO 11.1 (Pricyla) ........................................................................................ 68 EXERCÍCIO 11.2 (Jeverson) .................................................................................... 68 EXERCÍCIO 11.3 (Wilson) ........................................................................................ 69 EXERCÍCIO 11.4 (Angelo) ....................................................................................... 69 EXERCÍCIO 11.5 (Raul) ............................................................................................ 70 EXERCÍCIO 12 .......................................................................................................... 70 EXERCÍCIO 12.1 (Pricyla)........................................................................................ 71 EXERCÍCIO 12.2 (Jeverson).................................................................................... 71 EXERCÍCIO 12.3 (Wilson) ........................................................................................ 72 EXERCÍCIO12.4 (Angelo) ........................................................................................ 72 EXERCÍCIO 12.5 (Raul) ........................................................................................... 73 EXERCÍCIO 13 .......................................................................................................... 73 EXERCÍCIO 13.1 (Pricyla)........................................................................................ 74 EXERCÍCIO 13.2 (Jeverson).................................................................................... 76 EXERCÍCIO 13.3 (Wilson) ........................................................................................ 78 EXERCÍCIO 13.4 (Angelo) ....................................................................................... 80 EXERCÍCIO 13.5 (Raul) ........................................................................................... 80 EXERCÍCIO 14 (Pricyla) .......................................................................................... 81 EXERCÍCIO 14.1 (Jeverson).................................................................................... 83 EXERCÍCIO 14.2 (Wilson) ........................................................................................ 83 EXERCÍCIO 14.3 (Angelo) ....................................................................................... 87 EXERCÍCIO 14.4 (Raul) ........................................................................................... 89 EXERCÍCIO 15 (Pricyla) .......................................................................................... 91 EXERCÍCIO 15.1 (Jeverson).................................................................................... 93 EXERCÍCIO 15.2 (Wilson) ........................................................................................ 96 EXERCÍCIO 15.3 (Angelo) ....................................................................................... 99EXERCÍCIO 15.4 (Raul) ......................................................................................... 101 EXERCÍCIO 16 (Pricyla) ........................................................................................ 104 EXERCÍCIO 16.1 (Jeverson).................................................................................. 105 EXERCÍCIO 16.2 (Wilson) ...................................................................................... 107 EXERCÍCIO 16.3 (Angelo) ..................................................................................... 109 EXERCÍCIO 16.4 (Raul) ......................................................................................... 110 EXERCÍCIO 17 ........................................................................................................ 112 EXERCÍCIO 18 (Pricyla) ........................................................................................ 115 EXERCÍCIO 18.1 (Jeverson).................................................................................. 117 EXERCÍCIO 18.2 (Wilson) ...................................................................................... 120 EXERCÍCIO 18.3 (Angelo) ..................................................................................... 123 EXERCÍCIO 18.4 (Raul) ......................................................................................... 125 REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 126 9 MOVIMENTO CIRCULAR EXERCÍCIO 01: A roda da figura possui d = 300 mm e gira com velocidade angular ω = 10π rad/s. FIGURA 1 – RODA 01 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determine: a) Período (T) ω 2π T 10π 2π T s 5 1 T s 0,2T b) Frequência (f) T 1 f 51 1 f zH 5f c) Rotação (n) f60n 560n rpm 300n d) Velocidade Periférica ( pV ) 2 d R 2 300 R mm 150R m 15,0R 15,010Vp s/m 5,1Vp ou s/m 71,4Vp 10 EXERCÍCIO 1.1 (PRICYLA): Uma polia possui d = 300 mm, gira com velocidade angular rad/s. 12πω Determine: a) Período (T) ω 2π T 12π 2π T s 6 1 T s 0,17T b) Frequência (f) T 1 f 61 1 f zH 6f c) Rotação (n) f60n 660n rpm 360n d) Velocidade Periférica ( pV ) 2 d R 2 300 R mm 150R m 15,0R RωVp 0,1512πVp m/s 1,8πVp ou s/m 5,65Vp EXERCÍCIO 1.2 (JEVERSON): Uma roda possui o diâmetro de 250 mm, ela gira completando uma volta a cada 10 segundos. FIGURA 2 – RODA 02 FONTE: Jeverson Zavatti Haisi, 2015. Determine: a) Período (T) 11 Como descrito no enunciado do exercício e no desenho o período (T) é de 8 segundos. b) Velocidade angular (ω) ω 2π T ω 2π 8 8 2π ω rad/s 0,25ω c) Frequência da roda (f) T 1 f 8 1 f zH 125,0f d) Rotação da roda (n). f60n 125,060n rpm 5,7n e) Velocidade Periférica ( pV ) . 2 d R 2 250 R mm 125R m 125,0R RωVp 0,125π 0,25Vp m/s π 0,03125Vp ou m/s 0,0982Vp EXERCÍCIO 1.3 (WILSON): A roda possui diâmetro=350 mm, gira com velocidade angular rad/s. 12πω Determinar para o movimento da roda: 12 FIGURA 3 – RODA 03 FONTE: Wilson Mendes, 2015. Determine: a) Período (T) 12π 2π T ω 2π T T= 0,16 s b) Frequência (ƒ) T 1 f 16,0 1 f zH 25,6f c) Rotação (n) f60n 25,660n rpm 375n d) Velocidade periférica ( pV ) 2 d R 2 350 R mm 175R m 175,0R RωVp 0,17512πVp m/s π 2,1Vp ou m/s 6,6Vp D=350 mm ω=12 𝑟𝑎𝑑 𝑠 13 EXERCÍCIO 1.4 (Angelo): A placa redonda de metal da figura possui d = 76 mm e gira com velocidade angular ω = 20π rad/s. FIGURA 4 – RODA 04 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determine: a) Período (T) 10 1 T π 20 π2 T ω 2π T T= 0,1 s b) Frequência da Roda (f) T 1 f 1,0 1 f zH 10f c) Rotação da Roda (n) f60n 1060n rpm 600n d) Velocidade Periférica ( pV ) 14 2 d R 2 76 R mm 38R m 38,0R RωVp 0,3820πVp m/s π 6,7Vp ou m/s 8,32Vp EXERCÍCIO 1.5 (Raul): A roda da figura possui d = 330 mm e gira com velocidade angular ω = 15π rad/s. FIGURA 5 – RODA 05 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determine: a) Período (T) s 1,33T 15π 2π T 2π T b) Frequência (f) Hz 7,520f 0,133 1 f T 1 f c) Rotação (n) 15 rpm 451,2n 7,5260n f60n d) Velocidade Periférica ( pV ) m/s 775,7 Vou 2,475π V0,16515π VrωV m 0,165r 2 0,33 r 2 d r pppp EXERCÍCIO 02 (Pricyla): O motor elétrico possui como características de desempenho a rotação n=1740 rpm. Determine as seguintes características de desempenho do motor.Determine: a) Frequência (f) f60n f607401 60 1740 f zH 29f b) Período (T) T 1 f T 1 29 29 1 T s ,0340 T c) Velocidade Angular (ω) ω 2π T ω 2π 0,034 0,034 2π ω rad/s π85ω EXERCÍCIO 2.1 (Jeverson): Um motor de combustão interna possui um desempenho a rotação(n)= 3250 rpm. Determine as seguintes características: FIGURA6 – MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 16 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determine: a) Frequência (f) f60n f603250 60 3250 f zH 17,54f b) Período (T) T 1 f T 1 17,54 17,54 1 T s 0185,0 T c) Velocidade Angular (ω) ω 2π T ω 2π 0,0185 0,0185 2π ω rad/s 108,1πω EXERCÍCIO 2.2(Wilson): O motor elétrico possui como característica de desempenho a rotação n=1800 rpm. Determine as seguintes características de desempenho do motor: FIGURA 7 – MOTOR ELÉTRICO TRIFÁSICO 17 fonte:http://www.mercantiljohannsen.com.br/index.php?route=product/product&product_id=865 Determine: a) Velocidade angular (ω) 30 nπ ω 30 1800π ω rad/s 60πω b) Período (T) ω 2π T 60π 2π T s 30 1 T s 0,033T c) Frequência (f) T 1 f 033,0 1 f Hz 0,303 f EXERCÍCIO 2.3 (Angelo): O motor de uma furadeira elétrica executa uma rotação contínua de 600 rpm. Determine as seguintes características: a) Frequência (f) f60n f60006 60 600 f zH 10f b) Período (T) n=1800 rpm 18 T 1 f T 1 10 10 1 T s ,10 T c) Velocidade Angular (ω) ω 2π T ω 2π 0,1 0,1 2π ω rad/s π02ω EXERCÍCIO 2.4 (Raul): Um motor de combustão interna possui um desempenho a rotação(n)=2750 rpm. Determine as seguintes características:Determine: a) Frequência (f) n = 60 x f 2750 = 60 x f 60 2750 f f = 45,83 Hz b) Período (T) T 1 f T 1 83,45 83,45 1 T T = 0,0218 s c) Velocidade Angular (ω) ω 2π T 0,0218 = ω 2π rad/s π 91,742ω EXERCÍCIO 03 (Pricyla): Um ciclista monta uma bicicleta aro 26 (d = 660 mm), viajando com um movimento que faz com que as rodas girem com n = 240 rpm. Qual a velocidade do ciclista? Resolução: Velocidade Periférica ( pV ) 19 2 d R 2 660 R mm 330R m 33,0R 30 nRπ Vp 30 40233,0π Vp m/s 29,8Vp ou km/h 03Vp EXERCÍCIO 3.1 (Jeverson):Um ventilador com diâmetro de 500 mm, trabalhando com um movimento circular que faz com que as pás girem a n = 2800 RPM. Qual a velocidade periférica do ventilador? FIGURA8 – VENTILADOR FONTE: http://portuguese.alibaba.com/product-gs/hot-new-products-for-2015-kitchen-outer-rotor- 450mm-ac-axial-fan-60210360658.html Resolução: Velocidade Periférica (V p ) 2 d R 2 500 R mm 250R m 25,0R km/h 88,263 Vou m/s 3,73 V 30 280025,0π V 30 nRπ V pppp 20 EXERCÍCIO 3.2 (Wilson): O ciclista monta uma bicicleta aro 29 (d=622mm), viajando com um movimento que faz com que as rodas giram com n=260 rpm. Qual a velocidade do ciclista? FIGURA 9 - CICLISTA Fonte: http://azcolorir.com/desenho/40488 Resolução: 2 d R 2 622 R R= 311 mm ou R= 0,311 m Logo o comprimento da circuferência : Comprimento da circuferência = 2π = 2π×0,311 = 1,95 m Então se a roda gira 260 vezes por minuto, isso da uma distância (S): 260S ×1,95 S= 507m Transformando para 𝑚 𝑠 V = Distancia tempo V = 507m 60s V = 8,45 m s Transformando m s para km h d=622m m n=260 rpm 21 V = 8,45 × 3,6 V = 30,42 km h EXERCÍCIO 3.3 (Angelo): Uma plataforma de base foi construída com rodas de raio = 10 cm. Em uma descida, as rodas da plataforma atingiram 800 rpm. Determine a velocidade que a plataforma atingiu à essa rotação. FIGURA 10 – PLATAFORMA DE BASE FONTE:http://www.cepa.if.usp.br/energia/mundialrodaserodizios/plataformaroda.htm. Resolução: 30 nRπ Vp 30 10,0008π Vp V p = 8,37 m/s ou Vp = 30,13 km/h EXERICÍCIO 3.4 (Raul): O ciclista monta uma bicicleta aro 26 (d = 552 mm), viajando com um movimento que faz comque as rodas girem n = 300RPM. Qual a velocidade do ciclista? 22 Resolução: Velocidade Periférica ( pV ) m/s 67,8 V 30 276,0003π V 30 nRπ V ppp Transformando para km/h: pV 8,67× 3,6 pV 31,21 km/h Relação de Transmissão – Transmissão por Correias EXERCÍCIO 04: A transmissão por correias, representada figura, é composta por duas polias com os seguintes diâmetros representados: Polia 1 (motora) – d1=100mm Polia 2 (movida) – d2=180mm A polia 1 atua com velocidade angular ω 1 = 39π rad/s. FIGURA11 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determinar: a) Período da polia 1 (T 1 ) ω 2π T 39π 2π T1 39 2 T1 s 0,0512ω b) Frequência da polia 1 (f 1 ) T 1 f 0512,0 1 f1 Hz 5,19f1 23 c) Rotação da polia 1 (n 1 ) f60n 5,9160n1 rpm 1170n1 d) Velocidade Angular da polia 2 (ω 2 ) d2 d1ω1 ω2 180 00193 ω2 rad/s 21,67π ω2 e) Frequência da polia 2 (f 2 ) 2π ω2 f2 2π 21,62 f2 Hz 10,835f2 f) Período da polia 2 (T 2 ) 2 2 ω 2π T 67,21 2π T2 s 0,0922T2 g) Rotação da polia 2 (n 2 ) 2 11 2 d dn n 180 1001170 n2 2 n = 650 rpm h) Velocidade periférica da transmissão (V p ) V p = 11 rω 2 0,139π Vp rad/s 1,95π Vp ou V p = 6,12 m/s i) Relação de transmissão (i) 1 2 d d i i= 100 180 i=1,8 EXERCÍCIO 4.1 (Pricyla): Uma transmissão por correrias, é composta por duas polias com os seguintes diâmetros : 24 Polia 1 motora 70mmd1 Polia 2 movida 150mmd2 A polia 1 (motora) atua com velocidade angular ω= 30π rad/s Determine: a) Período da polia 1 ( 1T ) rad/s 30π rad 2π T1 30s 2 T1 0,066sT1 b) Frequência da polia 1 ( 1f ) 1 1 T 1 f 2 30 f1 1f = 15Hz c) Rotação da polia 1 ( 1n ) 11 f60n 1560n1 rpm 900n1 d) Velocidade Angular da polia 2 ( 2ω ) 2 11 2 d dω ω 150 7030π ω2 rad/s 14πω2 e) Frequência da polia 2 ( 2f ) 2π ω f 22 2f rad/s 2π rad/s 14π 2f 7 Hz f) Período da polia 2 ( 2T ) 25 rad/s 14π rad/s 2π T2 0,142sT2 g) Rotação da polia 2(n 2 ) 150 70900 n d dn n 2 2 11 2 rpm 420n2 h) Velocidade periférica da transmissão ( pV ) 2 rω V 11p 2 0,1mrad/s 39π Vp 6,12m/s Vou m/s 1,95πV pp i)Relação de transmissão (i) 1 2 d d i 100mm 180mm i i=1,8 EXERCÍCIO 4.2 (JEVERSON): UM POLIA MOTORA POSSUI UM DIÂMETRO ( 1d ) DE 150 MM, DESENVOLVE ROTAÇÃO (N1) DE 1500 RPM E MOVE UMA SEGUNDA POLIA ATRAVÉS DE UMA TRANSMISSÃO DE CORREIAS ONDE A POLIA MOVIDA TEM UM DIÂMETRO ( 2d ) DE 280 MM. FIGURA12- POLIAS 2 2 ω 2π T 26 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Calcule: a) Frequência da polia 1 ( 1f ). 11 f60n 1f600015 60 1500 f1 zH 25f1 b) Período da polia 1 ( 1T ). T 1 f 1T 1 25 25 1 T1 1T = 0,04 s c) Velocidade Angular da polia 1 (ω 1 ). 30 nπ ω1 30 5001π ω1 rad/s 50π ω1 d) Velocidade Angular da polia 2 ( 2ω ). 2 11 2 d dω ω 0,28 15,050 ω2 rad/s 26,8π ω2 e) Período da polia 2 ( 2T ). 27 2 2 ω 2π T 26,8 2π T2 2T = 0,075 s f) Frequência da polia 2 ( 2f ). T 1 f2 075,0 1 f2 f 2 = 13,333 Hz g) Rotação da polia 2 (n 2 ). 22 f60n 13,33360n2 n 2 = 800 rpm Ou rpm 57,803n 0,28 0,151500 n d dn n 22 2 11 2 h) Velocidade periférica da transmissão ( pV ). 2 d R 2 150 R mm 75R m 75,0R pV = Rω pV = 0,7550π pV = 37,5 π rad/sou pV = 117,8 m/s i) Relação de transmissão (i). i= 1d 2d i= 150 280 i= 1,867 EXERCÍCIO 4.3 (Wilson):A transmissão por correias, representada na figura, é composta por duas polias com os seguintes diâmetros respectivos. FIGURA 13 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS2 ω 2 d 2 d 1 ω 1 28 FONTE: WILSON MENDES. A polia 1 (motora) atua com velocidade angular 𝜔1 = 50𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 Polia1 (motora) d1=120 mm ou 0,12 m Polia 2 (movida) d2=200 mm ou 0,2 m Determinar: a) Período da polia 1 ( 1T ) T 1 = 2π ω1 T 1 = 2π 50π T 1 = 0,04 s b) Frequência da polia 1 (f 1 ) f 1 = 1 T1 f 1 = 1 0,04 f 1 = 25 Hz c) Rotação da polia 1 (n 1 ) n 1 = 60 × f1 n 1 = 60 × 25 n 1 = 1500 rpm d) Velocidade angular da polia 2 ( 2 ) 2 11 2 d d 200 12050π 2 2 = 33,33π rad/s e) Frequência da polia 2 (ƒ 2 ) 29 2π ω f 22 2π 33,33π f2 f 2 =16,66 Hz f) Período da polia 2 (T 2 ) 2 2 2 T 33,33 2 T2 T 2 =0,06s g) Rotação da polia 2 (n2) n 2 = n 1 × d 1 d 2 n 2 = 1500 × 120 200 n 2 = 900 rpm h) Velocidade periférica ( pV ) 2 d V 11p 2 12,050 Vp pV = 3π m/s i) Relação transmissão (i) i= 1d 2d i= 120 200 i=1,66 EXERCÍCIO 4.4 (Angelo):Uma transmissão por correias de um portão eletrônico movido por um motor, move simultaneamente duas polias de diâmetros: Polia 1 motora d 1 =250 mm Polia 2 movida d 2 =50 mm FIGURA 14 – TRANSMISSÃO DE PORTÃO ELÉTRICO 30 FONTE: http://plato.if.usp.br/2-2003/fap0153d/listas/lista04.elementosdepolias Determine: a) Período da polia ( 1T ) 1 1 2 T 125 2 T1 1T = 0,016 s b) Frequência da polia (f 1 ): Hz 5,62f 016,0 1 f T 1 f 111 c) Rotação da polia (n 1 ): n 1 = 60 × f 1 n 1 = 60 × 62,5 n 1 = 3,7 rpm d) Velocidade angular da polia 2 ( 2 ): 2 11 2 d d 50 250125π 2 2 = 625π rad/s e) Frequência da polia 2 ( 2f ): 31 2π ω f 22 2π 625π f2 2f 312,5 Hz f) Período da polia 2 ( 2T ): 2 2 ω 2π T 625π 2π T2 0032,0T2 s g) Rotação da polia 2 (n 2 ): rpm 5,18n 50 2507,3 n d d nn 22 2 1 12 h) Velocidade periférica ( pV ): 15,62 V 2 250125 V 2 d V pp 1 1p i) Relação de transmissão (𝑖) 0,2i 250 50 i d d i 1 2 EXERCÍCIO 4.5 (Raul):Uma transmissão por correias composta por duas polias: Polia 1 – d1=100mm Polia 2 – d2=200mm A polia 1 atua com rotação n=1200rpm. FIGURA 15 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS E POLIAS 32 FONTE: Autor Júlio César Droszczak Determine: a) Velocidade Angular da polia 1 (ω 1 ) 30 nπ ω1 30 2001π ω1 rad/s 40π ω1 b)Frequência da polia (f 1 ): Hz 20f 2π 40π f 2π ω f ω 2π T T 1 f 11 1 1 1 1 11 c) Período da polia 1 (T 1 ) s 05,0T 40π 2π T ω 2π T 11 1 1 d)Velocidade Angular da polia 2 ( 2 ) 2 11 2 d d 200 001125π 2 2 = 20π rad/s e) Período da polia 2 (T 2 ) s 1,0T 20π 2π T ω 2π T 12 2 2 f) Frequência da polia 2 (f 2 ) 33 Hz 10f 0,1 1 f T 1 f 2221 g) Rotação da polia 2(n 2 ): 22 f60n 1060n2 n 2 = 600 rpm j) h) Velocidade periférica da transmissão ( pV ): m/s 6,28 V0,0540π VrωV pp11p i) Relação de transmissão (i) i= 2i 100 200 i d d 1 2 Relação de Transmissão – Transmissão Automotiva EXERCÍCIO 05: A transmissão por correia representa um motor de combustão para automóvel que aciona simultaneamente as polias da bomba d’água e do alternador: Dimensões das polias: d 1 = 120 mm (motor) d 2 = 90 mm (bomba d’água) d 3 = 190 mm (alternador) A velocidade econômica do motor ocorre a rotação n=2800 rpm. Nessa condição, pede-se determinar: Polia 1 (motor) a) Velocidade angular (ω 1 ) ω 1 = 30 nπ 1 ω 1 = 30 2800 ω 1 =93,33π rad/s ω 1 = 293,2 rad/s 34 b) Frequência )1(f 46,665Hzf 2π 93,33π f 2π ω f 11 1 1 Polia 2 (Bomba d’água) c) Velocidade angular ( 2ω ) rad/s 93,33πω 30 π2800 ω 30 πn ω 11 1 1 ou rad/s 293,2ω1 d) Frequência )2(f 62,22Hzf 2π 124,44π f 2π ω f 21 2 2 e) Rotação )2(n rpm 3733,2n 62,2260n f60n 2222 Polia 3 (alternador) f) Velocidade angular( 3ω ) rad/s 439,82ω ou rad/s 140πω 80 33π93120 d ωd ω 33 3 11 3 g) Frequência )3(f 70Hzf 2π 140π 2π ω f 3 3 3 35 h) Rotação )3(n rpm 4200n 7060n f60n 3333 Transmissão i) Velocidade periférica ( pV ) 17,59m/s Vou m/s 5,6π V0,0693,33π VrωV ppp11p j) Relação de transmissão ( 1i ) (motor/B d’água) k) Relação de transmissão ( 2i ) (motor/alternador) 1,5i 80 120 i d d i 22 3 1 2 EXERCÍCIO 5.1 (Pricyla): A transmissão por correias de um motor a combustão para automóvel, que aciona simultaneamente as polias da bomba d’agua e do alternador : r)(alternado 110mmd água)d' (bomba 120mmd (motor) 150mmd 3 2 1 A velocidade econômica do motor ocorre a rotação n=3100rpm. Nessa condição, pode-se determinar: Polia 1 motor a) Velocidade angular ( 1ω ) 1,33i 90 120 i d d i 11 2 1 1 36 rad/s 103,33πω 30 3100π ω 30 nπ ω 11 1 1 ou rad/s 324,63ω1 b) Frequência )1(f 51,665Hzf 2π 103,33π f 2π ω f 11 1 1 c) Velocidade angular ( 2ω ) rad/s 129,16πω 120 103,33π150 ω d ωd ω 22 2 11 2 ou rad/s 405,76ω2 d) Frequência )2(f 64,58Hzf 2π 129,16π f 2π ω f 21 2 2 e) Rotação ( 2n ) 3.874,8rpmn 64,5860n f60n 2222 Polia 3 (alternador) f) Velocidade angular( 3ω ) rad/s 442,66ω ou rad/s 140,90πω 110 33π103150 ω d ωd ω 333 3 11 3 g) Frequência )3(f 70,45Hzf 2π 140,90π f 2π ω f 33 3 3 37 h) Rotação )3(n 4227rpmn 70,4560n 60fn 3333 Transmissão i) Velocidade periférica ( pV ) 19,47m/s Vou m/s 6,19π V0,06103,33π VrωV ppp11p j) Relação de transmissão ( 1i ) (motor/B d’água) 1,25i 120 150 i d d i 11 2 1 1 k) Relação de transmissão ( 2i ) (motor/alternador) 1,36i 110 150 i d d i 22 3 1 2 EXERCÍCIO 5.2 (Jeverson):As polias do motor de um caminhão são acionadas simultaneamente através de uma transmissão por correias. Sendo os seus diâmetros: Polia 1 (motor) – d1=200 mm Polia 2 (Compressor de ar ) – d2=160mm Polia 3 (alternador)– d3=100 mm O motor trabalha numa rotação (n) constante de 1500 rpm. FIGURA 16 – POLIAS DO MOTOR 38 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determine as seguintes características das polias: a) Velocidade angular na polia 1 (ω1). ω 1 = π × n 30 ω 1 = π × 1500 30 ω 1 = 50πrad/s b) Frequência na polia 1 (𝑓1). f 1 = ω 1 2π f 1 = 50π 2π f 1 = 25 Hz c) Velocidade angular na polia 2 (𝜔 2 ). ω 2 = ω 1 × d 1 d 2 ω 2 = 50π × 0,2 0,16 ω 2 = 62,5 πrad/s ou ω = 196,35 rad/s d) Frequência na polia 2 (𝑓 2 ). f 2 = ω2 2π f 2 = 62,5π 2π f 2 = 31,25 Hz 39 e) Rotação na Polia 2 (𝑛 2 ) . n 2 = 60 × f 2 n 2 = 60 × 31,25 n 2 = 1875 rpm f) Velocidade angular na polia 3 (𝜔 3 ). ω 3 = ω 1 × d 1 d 3 ω 3 = 50π × 0,2 0,1 ω 3 = 100πrad s ou ω 3 = 314,15 rad/s g) Frequência na polia 3 (𝑓 3 ). f 3 = ω 3 2π f 3 = 100π 2π f 3 = 50 Hz h) Rotação na Polia 3 (𝑛 3 ). n 3 = 60 × f 3 n 3 = 60 × 50 n 3 = 3000 rpm i) Velocidade Periférica ( pV ). r 1 = d 1 2 r 1 = 200 2 r 1 = 100 mm r 1 = 0,1m Vp = ω 1 × r 1 Vp = 50π × 0,1 Vp = 5πm/s ou 15,71m/s j) Relação de Transmissão (i1) (Motor / Comp. de Ar). i 1 = d 1 d 2 i 1 = 200 160 i 1 = 125 40 k) Relação de Transmissão (𝐼2) (Motor / Alternador). i 2 = d 1 d 2 i 2 = 200 100 i 2 = 2 EXERCÍCIO 5.3 (Wilson):A transmissão por correias de um motor a combustão para automóvel, que aciona simultaneamente as polias da bomba d’agua e do alternador : r)(alternado 70mmd água)d' (bomba 90mmd (motor) 120mmd 3 2 1 A velocidade econômica do motor ocorre a rotação n=3100rpm. Nessa condição, pode-se determinar: Polia 1 motor a) Velocidade angular ( 1ω ) rad/s 103,33πω 30 3100π ω 30 nπ ω 11 1 1 ou rad/s 324,63ω1 b) Frequência )1(f 51,665Hzf 2π 103,33π f 2π ω f 11 1 1 c) Velocidade angular ( 2ω ) rad/s 137,16πω 90 103,33π120 ω d ωd ω 22 2 11 2 ou rad/s 432,6ω2 d) Frequência )2(f 68,58Hzf 2π 137,16π f 2π ω f 21 2 2 41 e) Rotação ( 2n ) 4114,8rpmn 68,5860n f60n 2222 Polia 3 (alternador) f) Velocidade angular( 3ω ) rad/s 556,21ω ou rad/s 177,13πω 70 103,33π120 ω d ωd ω 333 3 11 3 g) Frequência )3(f 88,56Hzf 2π 177,13π f 2π ω f 33 3 3 h) Rotação )3(n 5314rpmn 88,5660n 60fn 3333 Transmissão i) Velocidade periférica ( pV ) 19,47m/s Vou m/s 6,19π V0,06103,33π VrωV ppp11p j) Relação de transmissão ( 1i ) (motor/B d’água) 1,33i 90 120 i d d i 11 2 1 1 k) Relação de transmissão ( 2i ) (motor/alternador) 1,71i 70 120 i d d i 22 3 1 2 42 EXERCÍCIO 5.4 (Angelo):Um sistema de transmissão por correias de um portão eletrônico movido por um motor, move simultaneamente três polias de diâmetro: r)(alternado 80mmd óleo)d' (bomba 100mmd (motor) mm003d 3 2 1 FIGURA 17 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS3 FONTE: http://2.bp.blogspot.com/- MKn1l1Fa3NQ/Um1Tsy399SI/AAAAAAAArhA/4k24BZcqVLI/s1600/motoreletrico.png Dado as rotações de n 1 = 2700 rpm e n 2 = 8200 rpm. Determine: a) Velocidade angular ( 1ω ) rad/s 90πω 30 0072π ω 30 nπ ω 11 1 1 b) Frequência )1(f Hz54f 2π 90π f 2π ω f 11 1 1 c) Velocidade angular ( 2ω ) 43 rad/s 270πω 100 π09300 ω d ωd ω 22 2 11 2 d) Frequência )2(f Hz351f 2π 270π f 2π ω f 21 2 2 e) Rotação ( 2n ) rpm1008n 35160n f60n 2222 f) Velocidade angular( 3ω ) rad/s π5,373ω 80 π09300 ω d ωd ω 33 3 11 3 g) Frequência )3(f Hz75,681f 2π 337,5π f 2π ω f 33 3 3 h) Rotação )3(n 10125rpmn 75,16860n f60n 3333 i) Velocidade periférica ( pV ) m/s 42,41 V0,1590π VrωV pp11p j) Relação de transmissão ( 1i ) (motor/polia) 3i 100 300 i d d i 11 2 1 1 44 k) Relação de transmissão ( 2i ) (polia2/polia3) 1,25i 80 100 i d d i 22 3 2 2 EXERCÍCIO 5.5 (Raul): As polias de um motor à combustão são acionadas simultaneamente. Polia 1 (motor) – d1=110mm Polia 2 (bomba d’agua) – d2=70mm Polia 3 (alternador) – d3=50mm O motor trabalha numa rotação n=1800rpm Determine: a) Velocidade angular na polia 1 (𝜔1) 30 nπ ω 11 rad/s 60πω 30 1800π ω 11 b) Frequência na polia 1 ( 1f ) 30Hzf 2π 60π f 2π ω f 11 1 1 c) Velocidade angular na polia 2 ( 2ω ) rad/s π28,49ω 70 π06110 ω d ωd ω 22 2 11 2 d) Frequência na polia 2 ( 2f ) Hz 14,47f 2π 94,28π f 2π ω f 21 2 2 e) Rotação na Polia 2 ( 2n ) 45 rpm 2357n 14,4760n f60n 2222 f) Velocidade angular na polia 3 ( 3ω ) rad/s π 99,131ω 50 94,28π70 ω d ωd ω 33 3 22 3 g) Frequência na polia 3 ( 3f ) Hz 995,65f 2π 131,99π f 2π ω f 33 3 3 h) Rotação na Polia 3 ( 3n ) rpm7,9593n 995,6560n f60n 3333 i) Velocidade Periférica ( pV ) m/s 20,36 V55,0π60 VrωV pp11p j) Relação de Transmissão ( 1i ) 57,1i 70 110 i d d i 11 2 1 1 k) Relação de Transmissão ( 2i ) 2,2i 50 110 i d d i 22 3 2 2 RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO – TRANSMISSÃO POR ENGRENAGEM 46 Momento Torçor ou Torque (Mt) EXERCÍCIO 06: Determine o torque de aperto na chave que movimenta as castanhas na placa do torno. A carga aplicada nas extremidades da haste é F=80n. O comprimento da haste é l=200mm. FIGURA 18– CHAVE FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Resolução: Nm 16M Nmm 16000M 100802M SF2M t t t t EXERCÍCIO 6.1 (Pricyla): Qual o torque na chave de roda utilizado para apertar os parafusos da roda do carro. A carga aplicada nas extremidades da haste é F=100n. O comprimento da haste é l=300mm. Resolução: Nm 30M Nmm 30000'M1501002M SF2M t t t t EXERCÍCIO 6.2 (JEVERSON):PARA SE OBTIVER UM TORQUE EXATO NA PORCA DE UM SUPORTE DO MOTOR É NECESSÁRIO APROXIMADAMENTE 47 140 NM. COM UMA CHAVE DE BOCA DE 20 CM CONFORME FIGURA, DETERMINE A FORÇA NECESSÁRIA QUE O MECÂNICO DEVE EXERCER. FIGURA 19 – CHAVE DE BOCA FONTE: Autor Jeverson Zavatti Haisi Resolução: A equação e a seguinte: 𝑀𝑡 = 2 ∗ 𝐹 ∗ 𝑆, mas como a cave de boca só exerce força pra um sentido a mesma fica da seguinte forma. Nm 82M Nmm 28000M 020401M SFM t t t t EXERCÍCIO 6.3 (Wilson):Determine o torque de aperto da chave que movimenta as castanhas do torno. A carga aplicada nas extremidades da haste é de 100N e o comprimento da haste é de 200mm. FIGURA 20 – CHAVE MOVIMENTANDO CASTANHAS 48 FONTE: Próprio autor. Resolução: Nm 02M Nmm 00020M 2 010001M 2SFM t t t t EXERCÍCIO 6.4 (Angelo): Um físico precisa fazer um ensaio de validação em um motor. Para abri-lo ele precisará aplicar uma força de 50N numa chave de 250mm de comprimento. Determine o torque aplicado pelo mecânico. Resolução: Nm 52M 25,0502M SF2M t t t EXERCÍCIO 6.5 (Raul): Qual o torque na chave de roda utilizado para apertar os parafusos da roda do carro. A carga aplicada nas extremidades da haste é F=200n. O comprimento da haste é l=200mm. Resolução: 49 Nm 40M 1000022M SF2M t t t EXERCÍCIO 07: Dada a figura determinar o torque ( tM ) no parafuso da roda do automóvel. A carga aplicada pelo operador em cada braço da chave é F=120N, e o comprimento dos braços é l=200mm. FIGURA 21 – RODA FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Resolução: Nm 48M 2001202M SF2M t t t EXERCÍCIO 7.1 (Pricyla): Determine o torque ( tM ) no parafuso da roda do automóvel, sendo que a carga aplicada em cada braço da chave é F=180N, e o comprimento dos braços é S=350mm. Resolução: Nm 126M 3508012M SF2M t t t 50 EXERCÍCIO 7.2 (Jeverson): Dada à figura, determine o torque de aperto (𝑀𝑇) no parafuso do cabeçote de um motor. A carga aplicada pelo mecânico em cada braço do cabo T é de F= 100 N, e o comprimento dos braços do mesmo são de S= 200 mm. FIGURA 22– CHAVE 2 FONTE: Autor Jeverson Zavatti Haisi Resolução: Nm 04M Nmm 00004M 0020012M SF2M t t t t EXERCÍCIO 7.3 (Wilson):Determine o torque de aperto da chave que movimenta as castanhas do torno. A carga aplicada nas extremidades da haste é de 150N e o comprimento da haste é de 200mm. FIGURA 23 – CHAVE 3 51 FONTE: Próprio autor. Resolução: Nm 03M Nmm 00003M 0015012M SF2M t t t t EXERCÍCIO 7.4 (Angelo): Para trocar o pneu de um carro o mecânico proporcionou torque a uma manivela de comprimento L = 150mm, em relação ao centro do eixo e considerando a carga de acionamento igual a F = 400N. FIGURA 24 – MANIVELA FONTE: http://www.brasilescola.com/fisica/calculando-torque-uma-chave-roda.htm 52 Resolução: Nm 120M 15,04002M SF2M t t t EXERCÍCIO 7.5 (Raul): Determine o torque ( tM ) no parafuso da roda do automóvel, sendo que a carga aplicada em cada braço da chave é F=320N, e o comprimento dos braços é S=275mm. Resolução: Nm 176M 7523202M SF2M t t t 7 Relação de Transmissão – Transmissão por Correias Torque nas Transmissões EXERCÍCIO 08: A transmissão por correia é composta pela polia motora 1 que possui diâmetro 100mmd1 e a polia movida 2 possui diâmetro 240mmd2 . A transmissão é acionada por uma força tangencial 600NFt . FIGURA 25 - TRANSMISSÕES FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. 53 Determinar: a) Raio da polia 1 0,05mr 50mmr 2 100 r 2 d r 111 1 1 b)Torque na polia Nm 30M 0,05600M rFM tt1tt EXERCÍCIO 8.1 (Pricyla): A transmissão por correia é composta pela polia motora 1 que possui diâmetro 200mmd1 e a polia movida 2 possui diâmetro 320mmd2 . Determine: a) Torque na polia 01 Nm 70M 0,1700M rFM 0,1mr 100mmr 2 200 r 2 d r tt1tt 111 1 1 b) Torque na polia 02 112NmM 0,16700M rFM 0,16mr 160mmr 2 320 r 2 d r t2t2tt 222 2 2 EXERCÍCIO 8.2 (Jeverson): A transmissão por correias, representada na figura, é composta pela polia do motor 1 que possui diâmetro de d1= 100mm e a polia movida 2 possui diâmetro d2= 450mm. A transmissão será acionada por uma força tangencial de 550 N. 54 FIGURA 26 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS4 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. COM ALTERAÇÃO DO AUTOR. a) Raio da polia ( 1r ). b) Torque na polia 1( tM ). Nm 27,5M 0,05550M rFM t2t1tt c) Raio da polia 2 ( 2r ). d) Torque na polia 2 ( tM ). Nm 75,231M 0,225055M rFM t2t2tt m 0,225r 225mmr 2 450 r 2 d r 222 2 2 m 0,05r 50mmr 2 100 r 2 d r 111 1 1 55 EXERCÍCIO 8.3 (Wilson):A transmissão por correia da figura é composta pela polia motora (1) que possui diametro de d1=90mm e a polia movida (2) de d1=250mm. A transmissao é acionada por uma força tang Ft=600N FIGURA 27 – TRANSMISSÃO POR CORREIAS 5 FONTE: Próprio autor. Determinar: a) Raio da polia1 m 0,045r mm 54r 2 90 r 2 d r 111 1 1 b) Torque da polia 1 Nm 27M 0,045006M rFM t2t1tt c) Raio da polia 2 ( 2r ). d) Torque na polia (2) Nm 57M 0,125060M rFM t2t2tt 90 mm 250 mm 1 2 m 0,125r 125mmr 2 250 r 2 d r 222 2 2 56 EXERCÍCIO 8.4 (Angelo):Em um sistema de refrigeração um motor movido por uma correia é ligado a duas polias com diâmetros diferentes, dado que a polia (1) possui diâmetro de d1= 60mm e a polia de transmissão (2) possui um diâmetro d2= 120mm. A transmissão desse motor é feita por um interruptor de iniciação, quando acionado libera uma força tangencial de Ft = 400 N. Com base nos dados determine: FIGURA 28 – TRANSMISSÃO E INTERRUPTOR FONTE : Autor Ângelo Felipe Gurak Amorelli a) Torque na Polia (1) Nm 21M 0,003004M rFM m 0,03r mm 03r 2 60 r 2 d r tt1tt 111 1 1 b) Torque na Polia de Transmissão (2) Nm 42M 0,06400M rFM 0,06mr 60mmr 2 120 r 2 d r t2t2tt 222 2 2 57 EXERCÍCIO 8.5 (Raul): A transmissão por correia é composta pela polia motora 1 que possui diâmetro d= 100mm e a polia movida 2 possui diâmetro d= 160mm Determine: a) Torque na polia 01 Nm 35M 0,05007M rFM m 0,05r mm 05r 2 100r 2 d r tt1tt 111 1 1 b) Torque na polia 2 Nm 56M 0,08700M rFM 0,08mr 80mmr 2 160 r 2 d r t2t2tt 222 2 2 Força Tangencial EXERCÍCIO 09: O elevador projetado para transportar carga máxima 7000NCmáx (10 pessoas). O peso do elevador é 1KNPe e o contra peso possui mesma carga 1KNCp . Determine a potência do motor M para que o elevador se desloque com velocidade constante V=1m/s. FIGURA 29 – SISTEMA ELEVADOR 58 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Resolução: Potencia do motor ( motorP ). 7000wP 1m/s7000NPV FP motormotorcabomotor 9,5cvP 735,5 7000 P 735,5 P(w) P cvcvcv EXERCÍCIO 9.1 (Pricyla):Um elevador de carga foi projetado para transportar carga máxima Cmáx. = 10kN. O peso do elevador é Pe = 1,4KN e o contrapeso possui a mesma carga Cp = 1,4KN. Determine a potência do motor M para que o elevador se desloque com velocidade constante V = 0,8m/s. Resolução: cv 10,88P 735,5 8000 P 735,5 P P w8000P 0,810000PV FP cvcv w cv motormotorcabomotor EXERCÍCIO 9.2 (Jeverson): Um elevador de ônibus utilizado para embarcar cadeirantes, tem a capacidade máxima de 1470N. O elevador tem sem peso irrelevante, pois há um contrapeso que possui o mesmo peso do elevador. O elevador possui uma velocidade constante de 0,5m/s. Determine a potência do motor que movimenta este elevador em W e cv. 59 FIGURA 30 – ELEVADOR DE ÔNIBUS FONTE: www.apolloonibus.com.br Resolução: cv999,0P 735,5 735 P 735,5 P P w735P 5,01470PV FP cvcv w cv motormotormotor EXERCÍCIO 9.3 (Wilson): O elevador encontra-se projetado para transportar carga maxima Cmax=8000N(10 pessoas). O peso do levador é Pe=1KN e o contrapeso possui a mesma carga Cp=1kN. Determine a potência do motor M para que o elevador se desloque com velocidade constante v=1m/s. Resolução: Potência do motor (Pm) cv87,10P 735,5 8000 P 735,5 P P w8000P 18000PV FP cvcv w cv motormotormotor EXERCÍCIO 9.4 (Angelo): Uma maquina universal de ensaios tem capacidade de 3000 N. O elevador acoplado a maquina não sofre influência do peso de fixação na 60 maquina. O elevador possui uma velocidade constante de 6 m/s. Determine a potencia do motor que movimenta esse elevador. FIGURA 31– MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAIOS FONTE: http://www.bing.com/images/search?q=maquina+universal+de+ensaios+desenho&view=detailv2&&id =4C0BD5A86611C33B4BCDC91F04DFCE20FC36E787&selectedIndex=314&ccid=KNd5VYVR&simi d=608010234125288915&thid=JN.Y2FFmI81tnNoPMaOKrp%2baQ&ajaxhist=0 Resolução: cv 47,42P 735,5 18000 P 735,5 P P KW 18P ou w 80001P 60003PV FP cvcv w cv motormotormotorcabomotor 61 EXERCÍCIO 9.5 (Raul): O elevador encontra-se projetado para transportar carga maxima Cmax=10000N(10 pessoas). O peso do levador é Pe=1,5kN e o contrapeso possui a mesma carga Cp=1kN. Determine a potência do motor M para que o elevador se desloque com velocidade constante v=1m/s. Resolução: Potência do motor (Pm) 13,59cvP 735,5 10000 P 735,5 P P w10000P 110000PV FP cvcv w cv motormotormotor EXERCÍCIO 10: Um servente de pedreiro erguendo uma lata de concreto com peso PC = 200N. A corda e a polia são ideais. A altura da laje é h = 8m, o tempo de subida é t = 20s. Determine a potência útil do trabalho do operador. Resolução: w80P m/s 0,4N 200P VFP m/s 4,0 V 20 8 V t h V N 200FF sop sss cop EXERCÍCIO 10.1 (Pricyla): Uma pessoa erguendo um balde de água de um andar a outro com um peso de P = 350 N. A altura do andar é de h = 5m, o tempo necessário para erguer o balde desde o andar de baixo até o andar de cima é de t = 25s. Determine a potência útil de trabalho da pessoa. Considerando a corda e a polia como sendo ideais. Resolução: w70P m/s 0,2N 053P VFP m/s 2,0 V 25 5 V t h V N 350FF sop sss cop 62 EXERCÍCIO 10.2 (Jeverson): Um servente de pedreiro ergue um balde de cimento com de massa 25 kg. Considerando que tanto a polia quanto a corda serão consideradas como ideais. A altura em que será levantado é de h= 8,5 metros, e sua velocidade de subida de 0,5 m/s. Determine qual será o tempo de subida, a força que operador irá exercer e qual será a potência útil do trabalho do operador. FIGURA 32 – SERVENTE ERGUENDO UM BALDE FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009.COM ALTERAÇÃO DO AUTOR. Resolução: w125P 5,0250P VFP N 250 F 1025 F gm F )F( operador Força ) F( peso Força FF s 17t 5,0 5,8 t t 5,8 ,50 t h V sop ppp opppop s EXERCÍCIO 10.3 (Wilson):Um servente de pedreiro erguendo uma lata de concreto com o peso Pc=250N. A corda e a polia são ideiais. A altura da laje é h=7m. O tempo de subida é t=18s. Determine a potência util do trabalho do operario. Resolução: N 250 FF cop 63 m/s 38,0V 18 7 V t h V sss N 250 F 1025 F gm F ppp W97,22P 38,0250P VFP sop EXERCÍCIO 10.4 (Angelo):Em uma construção, um operador ergue um bloco de tijolos do chão para o seu andaime, o bloco possui peso nominal de P = 150N. A altura do andaime é dada por h = 3m, o tempo cronometrado de subida do bloco desde o chão até o andaime é de 20s. Determine a força ou potencia útil do operador, considerando um cabo e polias ideais para o peso do bloco. FIGURA 33 – OPERADOR ERGUENDO UM BLOCO DE TIJOLO FONTE : Autor Ângelo Felipe Gurak Amorelli Resolução: w5,22P m/s 0,15N 051P VFP m/s 15,0 V s 20 m 3 V t h V N 150FF sop sss cop 64 EXERCÍCIO 10.5 (Raul): Um servente de pedreiro erguendo uma lata de concreto com peso PC = 300N. A corda e a polia são ideais. A altura da laje é h = 6m, o tempo de subida é t = 30s. Determine a potência útil do trabalho do operador. Resolução: wk60P m/s 0,2N 300P VFP m/s 2,0 V 30 6 V t h V N 300FF sop sss cop EXERCÍCIO 11: Supondo que, no exercício anterior, o operador seja substituído por um motor elétrico com potência P=0,25Kw, determinar: a) Velocidade de subida da lata de concreto )(Vs w80P m/s 0,4N 200P VFP m/s 25,1 V N 200 w 250 V F P V N 200PF)V( sop ss subida motor S CSS b) Tempo de subida da lata )(Ts s 4,6T 25,1 8 T V h T ss s s EXERCÍCIO 11.1 (Pricyla):Um andaime elétrico é acionado através de um motor de potencia P. Considerando a altura h = 60m, velocidade v = 0,3m/s e o peso P = 200N, determine: a) Tempo de subida do andaime s 20T 3,0 60 T V h T ss s s 65 b) Potencia do motorw 66,666F 3,0 200 F V P F F P V motmot S motor mot mot motor S EXERCÍCIO 11.2 (Jeverson): Uma talha elétrica de potência útil P = 50KW, funcionando como elevador eleva a altura h = 40m, com velocidade constante, um corpo de peso igual a 160000N(massa de16ton). Determine: FIGURA 34 – TALHA ELÉTRICA Fonte: portuguese.alibaba.com a) Velocidade de subida do peso ( SV .). m/s 31,0 V 160000 50000 V F P V SS mot motor S b) Tempo de subida do peso ( sT ). s 129T 31,0 40 T V h T ss s s 66 EXERCÍCIO 11.3 (Wilson):Supondo que no caso anterior o operador seja substituido por um motor eletrico com potência P=0,27KW. Determine: a) Velocidade da subida do concreto ( SV ) m/s 08,1 V 250 270 V F P V SS mot motor S b) Tempo de subida da lata ( sT ) s 6,48T 08,1 7 T V h T ss s s EXERCÍCIO 11.4 (Angelo):A porta de uma câmara de insolação é acionada através de um motor elétrico de potência dada por P. Considerando a altura de deslocamento de h = 12m, velocidade v = 0,6m/s e peso de 80N, encontre os seguintes dados: a) Tempo de subida para abertura da porta s 20T 6,0 12 T V h T ss s s b) Potência do motor elétrico w 133F 6,0 80 F V P F F P V motmot S motor mot mot motor S EXERCÍCIO 11.5 (Raul):Um andaime elétrico é acionado através de um motor de potencia P. Considerando a altura h = 100m, velocidade v = 0,4m/s e o peso P = 250N, determine: a) Tempo de subida do andaime 67 s 300T 0,4 100 T V h T ss s s b) Potencia do motor w625F 0,4 250 F V P F F P V motmot S motor mot mot motor S EXERCÍCIO 12: Uma pessoa empurra o carrinho de supermercado, aplicando uma carga F=150N, deslocando-se em um percurso de 42m no tempo de 1 min. Determinar a potência que movimenta o veículo. a) Velocidade do carrinho )(Vc 0,7m/s V 60s 42m V t S V cc b) Potência do carrinho 105wP 0,7m/s150NP VFP c EXERCÍCIO 12.1 (Pricyla): Uma pessoa empurra uma caixa, aplicando uma carga F=230 N, deslocando-se em um percurso de 60 m no tempo de 2 min. Determinar a potência que movimenta o veículo. a) Velocidade do carrinho )(Vc 0,5m/s V 120s 60m V t S V cc b) Potência do carrinho 115wP 0,5m/sN302P VFP c 68 EXERCÍCIO 12.2 (Jeverson): Um trabalhador empurra um carrinho de mão carregado de areia, aplicando uma carga de F = 430N, deslocando-se em um percurso de 52 m no tempo de 1min. Determine a potência que movimenta o carrinho. FIGURA 35 – TRABALHADOR EMPURRANDO UM CARRINHO DE MÃO FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. a) Velocidade do carrinho (Vc) . m/s 0,87 V s 60 m 52 V t S V cc b) Potência do carro(P). W372,7P m/s 0,87N304P VFP c EXERCÍCIO 12.3 (Wilson): Uma pessoa empurra o carrinho de supermercado, aplicando uma carga F=168N, deslocando-se em um percurso de 48,5m no tempo de 57 segundos. Determinar a potência que movimenta o veiculo. Resolução: Velocidade corrente 69 m/s 0,85 V s 57 m 48,5 V t S V cc Logo a potência será W142,8P m/s 0,85N168P VFP c EXERCÍCIO 12.4 (Angelo):Uma placa de impacto aplica uma força de F=150N sobre um para-choque de um carro, seu deslocamento de percurso é de 3 metros em 40s. Determine a velocidade dessa placa e qual será a potencia que movimentara o para-choque para dentro do carro em caso de impacto. a) Velocidade do para-choque em caso de impacto (Vc) m/s 0,075 V 40s 3m V t S V cc b) Potencia da placa de impacto (P) W11,25P m/s 0,075N 150P VFP c EXERCÍCIO 12.5 (Raul): Uma pessoa empurra uma caixa, aplicando uma carga F=300 N, deslocando-se em um percurso de 50 m no tempo de 1,5 min. Determinar a potência que movimenta o veículo. a) Velocidade do carrinho )(Vc 0,555m/s V 90s 50m V t S V cc b) Potência do carrinho 166,66wP 0,555m/s300NP VFP c 70 EXERCÍCIO 13: A transmissão por correia, é acionada por um motor elétrico com potência P=5,5W com rotação n=1720 rpm, chavetando a polia 1 do sistema. As polias possuem, respectivamente, os seguintes diâmetros: 1d =120mm (Polia 1); 2d =300mm (Polia 2) FIGURA 36 – TRANSMISSÃO POR CORREIA6 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. Determinar para transmissão: a) Velocidade angular da polia 1 )(ω1 rad/s 57,33πω π 30 1720 ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia 1 )(f1 Hz 28,67f 60 1720 f 60 n f 11 1 1 c) Torque da polia 1 )(MT1 Nm 5,30M 57,33π 5500 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia 2 )(ω2 71 rad/s π 22,93ω 300 57,33π120 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia 2 )(f2 11,465Hzf 2π 22,93π f 2π ω f 22 2 2 f) Rotação da polia 2 )(n2 rpm 688n 11,46560n f60n 2222 g) Torque da polia 2 )(MT2 76,3NmM rad/s 22,93π 5500W M ω P M T2T2 2 T2 h) Relação de transmissão (i) 2,5i 120 300 i d d i 1 2 i) Velocidade periférica da transmissão )(Vp m/s 10,8 Vou m/s 3,44π V0,0657,33πV rω Vou rωV ppp 22p11p j) Força tangencial )(FT 508,3NF 0,06 30,5 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T 72 EXERCÍCIO 13.1 (Pricyla): Um conjunto de transmissão por correias possui na polia movida um diâmetro d2 = 230mm, e sabendo que a polia motora de diâmetro d1 = 150mm está acoplada a um motor com potência de 1/2cv que gira a 1780 rpm. a) Velocidade angular da polia (ω 1 ) rad/s ,33π95ω π 30 1780 ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia ( 1f ) Hz 67,29f 60 1780 f 60 n f 11 1 1 c) Torque da polia (1) ( T1M ) W75,367P 5,7355,0P 5,735PP 5,735 P P wwcvw w cv Nm 97,1M 59,33π 367,75 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia (ω2) rad/s π ,6983ω 230 59,33π150 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia( 2f ) Hz 345,91f 2π 38,69π f 2π ω f 22 2 2 f) Torque da polia ( T2M ) Nm 25,3M rad/s 38,69π W367,75 M ω P M T2T2 2 T2 g) Rotação da polia ( 2n ) 73 rpm 7,1601n 19,34560n f60n 2222 h) Relação de transmissão (i) ,531i 150 230 i d d i 1 2 k) Velocidade periféricada transmissão ( pV ) m/s 13,98 Vou m/s π44975,4 V0,07559,33πV rω Vou rωV ppp 22p11p j) Força tangencial ( TF ) N 26,27F 0,075 1,97 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T EXERCÍCIO 13.2 (Jeverson): A transmissão por Corrêa é acionada por um motor estacionário com potência de 7cv (5,15KW) com rotação de n = 2100 rpm, chavetado a polia 1 do sistema. As polias possuem respectivamente os seguintes diâmetros: d1 = 100mm (Polia 1 Motora); d2 = 350mm (Polia 2 Movida). Desprezar as perdas. Determinar para a transmissão: FIGURA 37 – TRANSMISSÃO POR CORREIA7 FONTE: MELCONIAN. SARKIS: Elementos de Máquinas – 9 Ed. Revisada. Editora Érica. Ano 2009. 74 a) Velocidade angular da polia 1 )(ω1 . rad/s π07ω π 30 2100 ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia 1 ( 1f ). Hz 35f 60 2100 f 60 n f 11 1 1 c) Torque da polia 1 )(MT1 . Nm 4,23M 70π 5150 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia 2 )(ω2 rad/s π 20ω 350 70π100 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia 2 )(f2 Hz 01f 2π 203π f 2π ω f 22 2 2 f) Torque da polia 2 )(MT2 Nm 96,18M rad/s 20π 5150W M ω P M T2T2 2 T2 g) Rotação da polia 2 )(n2 . rpm 600n 1060n f60n 2222 75 h) Relação de transmissão (i) 3,5i 100 350 i d d i 1 2 i) Velocidade periférica da transmissão (Vp). m/s 11 Vou m/s 3,5π V0,05π07V rω Vou rωV ppp 22p11p j) Força tangencial (Ft) N 684F 0,05 23,4 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T EXERCÍCIO 13.3 (Wilson):A transmissão por correias é acionada pela polia 1 por um motor elétrico com potência P=4,5kW, e rotação n=950rpm. As polias possuem respectivamente os seguintes diametro, d1=80mm polia 1; d2=160mm polia 2 Determinar: a) Velocidade angular da polia (ω 1 ) rad/s π66,31ω π 30 950 ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia ( 1f ) Hz 83,15f 60 950 f 60 n f 11 1 1 c) Torque da polia (1) ( T1M ) Nm 65,44M 31,66π 4500 M ω P M T1T1 1 T1 76 d) Velocidade angular da polia (ω2) rad/s π 15,83ω 160 π66,1380 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia ( 2f ) Hz 915,7f 2 15,83π f 2π ω f 22 2 2 f) Torque da polia ( T2M ) Nm 306,89M rad/s π 20,72 W7500 M ω P M T2T2 2 T2 g) Rotação da polia ( 2n ) rpm 474,9 n 915,760n f60n 2222 h) Relação de transmissão (i) 2i 80 160 i d d i 1 2 l) Velocidade periférica da transmissão ( pV ) m/s 3,978 V0,04π66,13V rω Vou rωV pp 22p11p j) Força tangencial ( TF ) N 325,1161F 0,08 89,306 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T EXERCÍCIO 13.4 (Angelo): Em um elevador um modelo de transmissão é dado por duas polias ligadas por correia, o diâmetro da polia B é dB=300mm, e sabendo que 77 a polia que movimenta o sistema tem um diâmetro dA=150mm, dado um motor com potencia de 5cv que gira a 1000rpm, considere: FIGURA 38 – POLIAS LIGADAS POR CORREIAS Fonte: Angelo Amorelli a) Velocidade angular da polia (ω 1 ) rad/s 33,33πω π 30 1720 ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia ( 1f ) Hz 66,61f 60 1000 f 60 n f 11 1 1 c) Torque da polia ( T1M ) 677,3P 5,7355P 5,735PP 5,735 P P wwcvw w cv Nm3,110M 33,33 3,677 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia ( 2ω ) 78 rad/s π ,66561ω 300 ,33π33150 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia ( 2f ) Hz 8,33f 2π 16,665π f 2π ω f 22 2 2 f) Torque da polia ( T2M ) Nm 702,32M 16,665π 3,677 M ω P M T2T2 2 T2 g) Rotação da polia ( 2N ) rpm 8,499N 33,860N F60N 2222 h) Relação de transmissão (i) 2i 150 300 i d d i 1 2 i) Velocidade Periférica da Transmissão ( pV ) m/s 15,67 Vou m/s π99,4 V0,15,33π33V rω Vou rωV ppp 22p11p j) Força tangencial ( TF ) ,3N357F 0,15 110,3 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T 79 EXERCÍCIO 13.5 (Raul): Um conjunto de transmissão por correias possui na polia movida um diâmetro d2 = 130mm, e sabendo que a polia motora de diâmetro d1 = 50mm está acoplada a um motor com potência de 1/2cv que gira a 1800 rpm. d) Velocidade angular da polia (ω 1 ) rad/s 60πω π 30 1800 ω 30 πn ω 111 e) Frequência da polia ( 1f ) Hz 30f 60 1800 f 60 n f 11 1 1 f) Torque da polia (1) ( T1M ) W367,75P 735,50,5P 735,5PP 735,5 P P wwcvw w cv Nm 1,95M 60π 367,75 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia (ω2) rad/s 23,08ω 130 60π50 ω d ωd ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia ( 2f ) Hz 11,538f 2π 23,08π f 2π ω f 22 2 2 f) Torque da polia ( T2M ) Nm 5,07M rad/s 23,07π W367,75 M ω P M T2T2 2 T2 80 g) Rotação da polia ( 2n ) rpm 692,28n 11,53860n f60n 2222 h) Relação de transmissão (i) 2,6i 50 130 i d d i 1 2 i) Velocidade periférica da transmissão ( pV ) m/s 4,71 Vou m/s 1,5π V0,02560πV rω Vou rωV ppp 22p11p j) Força tangencial ( TF ) N 78F 0,025 1,95 F r M F r M F TT 2 T2 T 1 T1 T EXERCÍCIO 14 (Pricyla):A transmissão por correias, apresentadas na figura é acionada pela polia 1 por um motor elétrico com potência P = 7,5 KW (P = 10 CV) e rotação n = 1140 rpm. As polias possuem, respectivamente, os seguintes diâmetros d 1 = 120 mm (polia 1), d 2 = 220 mm (polia 2). a) Velocidade angular da polia (ω 1 ) rad/s 38πω 30 1140π ω 30 πn ω 111 b) Frequência da polia ( 1f ) Hz 19f 60 1140 f 60 n f 11 1 1 81 c) Torque da polia ( T1M ) Nm 82,62M 38π 7500 M ω P M T1T1 1 T1 d) Velocidade angular da polia ( 2ω ) rad/s π 20,73ω 220 π83120 ω d d ω 22 2 11 2 e) Frequência da polia ( 2f ) Hz 10,36f 2π 20,73π f 2π ω f 22 2 2 f) Rotação da polia ( 2N )
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