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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA MEC1002 – ESPECIFICAÇÃO DE TOLERÂNCIA EM PROJETOS REDUTOR DE VELOCIDADE (MEMORIAL DESCRITIVO) PROFESSOR: Dr. Evans Paiva da Costa Ferreira ALUNO: Edykellton da Silva Souza NATAL - RN, outubro de 2017 2 1. INTRODUÇÃO Como avaliação da disciplina MEC1002 e com os conhecimentos adquiridos na disciplina MEC1001 nos foi proposto realizar ajustes dimensionais e geométricos em um conjunto mecânica, com o intuito de que os alunos do curso de engenharia mecânica pudessem visualizar a importância de tais ajustes para a montagem de um sistema mecânica para que o mesmo não seja comprometido. Neste memorial está descrito especificações de um redutor de velocidade junto com suas tolerâncias, baseado na funcionalidade e condições de trabalho de cada par de peças, garantindo o funcionamento do conjunto como um todo. 3 2. CARACTERÍSTICAS E DADOS TÉCNICOS DO REDUTOR O Redutor apresentado nesse projeto terá um acionamento de um motor elétrico de IV pólos da marca WEG que lhe proporciona 20CV de potência e 1760RPM na entrada, que será reduzido a 180rpm de saída. O sistema será constituído por dois pares de engrenagens cilíndricas de dentes retos, que transmitiram a potência entre as engrenagens paralelas. O redutor de velocidades deste projeto trabalha de forma simples, onde possui dois estagio de redução de velocidade, onde o dispositivo que tem seus trens de engrenagens dispostos de forma que a alta velocidade recebida do equipamento acionador, através do eixo e na engrenagem de entrada, seja transformada em menor rotação. Essa redução é dada pelo fator de redução, ou relação de transmissão (i), além disto, à medida que a rotação diminui, aumenta-se o torque. Através de catálogos, intermédio das designações dos rolamentos, e informações obtidas no projeto do redutor foi possível obter os dados técnicos do redutor que estão dispostos na tabela 01 como segue. Parâmetro Valor Rotação de entrada 1760 rpm Distância entre eixos 512 mm Potência 20 CV Rotação de saída 180 rpm Torque de Entrada 79,81 N.m Torque de saída 780,39 N.m Relação de transmissão 1:3,8 Tabela 01 - Dados Técnicos do Redutor Figura 01 – Redutor de Velocidade 4 3. AJUSTES DIMENSIONAIS É necessário realizar tolerâncias como requerimento que cada peça ou conjunto de um produto final seja feito de acordo com as especificações definidas quanto as dimensões forma e acabamento, e por conceitos de intercambiabilidade. É necessário quando duas peças são montadas, um ajuste, a relação entre peças acopladas determinada pela diferença de medidas das peças antes do acoplamento, que resultará em ajuste com móvel, prensado ou indeterminado utilizando sistemas eixo-base ou furo-base. Foram utilizadas qualidades de trabalho IT5, IT6 e IT7, para peças bastante grosseiras, quanto menor a qualidade do trabalho melhor qualidade de fabricação da peça. A Seguir temos os ajustes dos pares de peças do redutor de velocidade: 3.1. Eixo de entrada (1)/ Tampa Redutor o Tipo de ajuste: Ajuste Deslizante o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø70H7h6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +30m +0m Afastamento Inferior 0m -19m Justificativa: O sistema de ajuste escolhido foi o furo-base, pois é mais fácil usinar uma superfície externa, no caso do eixo tampa foi realizado um ajuste deslizante por 5 conta da tampa encaixar no eixo com folga, já que a tampa é parafusada não há necessidade de ajuste com interferência, e também, deve ser deslizante para o eixo possa rotacionar livremente sem que haja danificação na tampa, ou seja, sem que o eixo toque a tampa. 3.2. Rolamento rígido de esferas SKF 6209(3)/ carcaça (4) o Tipo de ajuste: Ajuste Deslizante o Sistema de ajuste: Sistema eixo-base o Ajuste: Ø179H7h6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +40m +0m Afastamento Inferior +0m -25m Justificativa: O sistema eixo-base foi escolhido pelo fato do rolamento se tratar de um elemento normalizado e sendo ajuste deslizante facilitará bastante a montagem, sem acarretar o desgaste prematuro do rolamento, o anel externo do rolamento não sofrerá grandes solicitações, uma vez que não estará submetido à rotação. 6 3.3. Rolamento rígido de esferas SKF 6209(3)/ Eixo de Entrada (1) o Tipo de ajuste: Ajuste Indeterminado o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø45H6k5 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +16m +18m Afastamento Inferior 0m -2m Justificativa: O sistema de ajuste escolhido foi o furo-base, pois se trata de um elemento normalizado e é mais fácil usinar o eixo em que está montado o rolamento. O ajuste especificado foi um ajuste indeterminado tendendo a interferência, pois o anel interno será um elemento móvel que será submetido à cargas pelo eixo quando rotacionar. Geralmente esse ajuste a grandes torques quando o eixo está em rotação. 7 3.4. Tampa para rolamento(5) / carcaça(4) o Tipo de ajuste: Ajuste deslizante o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø170H7h6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +40m +0m Afastamento Inferior 0m -25m Justificativa: O sistema de ajuste escolhido foi o furo-base, semelhante ao ponto 3.1, pois é mais fácil usinar uma superfície externa, no caso da tampa do rolamento e carcaça, para facilitar a sua montagem utilizaremos o ajuste deslizante, já que a tampa é parafusada não é necessário interferência. 8 3.5. Eixo de saída (7) / Polia(6) o Tipo de ajuste: Ajuste com folga o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø80H7g6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +30m -10m Afastamento Inferior 0m -29m Justificativa: O sistema furo-base baseado na literatura é usado normalmente para polias também, como um ajuste preciso, fazendo-se com que as folgas mínimas cresçam lentamente com o aumento do diâmetro. A usinagem de um diâmetro externo é mais fácil do que a de um diâmetro interno, tornando esse sistema mais econômico nesse caso. Foi escolhido ajuste com folga para facilidade de montagem. Com lubrificação a polia poderia ser montada no eixo sem o auxílio de ferramentas, sem abrir mão da precisão de giro requerida e sem danificar a chaveta. 9 3.6. Eixo de saída(7) / Chaveta(8) / Polia(6) 3.6.1. Eixo: t = 16 C11 e b1 = 24 R8 onde: t = Altura do rasgo do eixo b1 = Largura do rasgo do eixo Tolerâncias: Altura do rasgo do Eixo Largura do rasgo do Eixo Afastamento Superior 205 -28 Afastamento Inferior 95 -61 3.6.2. Furo: t = 64H11 e b1 = 24H9 onde: t = Altura do rasgo do eixo b1 = Largura do rasgo do eixo Tolerâncias: Altura do rasgo do Eixo Largura do rasgo do Eixo Afastamento Superior 190 52 Afastamento Inferior 0 0 10 3.6.3. Chaveta: h = 24 h8 e b = 16 h11 onde:h = Altura da chaveta b = Largura da chaveta Tolerâncias: Altura da chaveta Largura da chaveta Afastamento Superior 0 0 Afastamento Inferior -33 110 Justificativa: Segundo a literatura, Para casos em que os perfis estriados transformam-se em chavetas são adotados esses tipos de tolerâncias, ajuste chaveta e eixo feito com interferência nas faces laterais da chaveta e do eixo, enquanto entre a chaveta e o furo(polia), tem-se um ajuste indeterminado, para que haja fixação rígida entre o eixo e a chaveta, para transmissão do momento torçor, além de grande precisão e possibilidade de constantes desmontagens entre chaveta e canal de chaveta no cubo. 3.7. Eixo de saída (7) / Rolamento autocompensador skf 1211(9) o Tipo de ajuste: Ajuste Indeterminado o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø55H6k5 o Tolerâncias: 11 Furo Eixo Afastamento Superior +19m +15m Afastamento Inferior 0m +2m Justificativa: Semelhante ao tópico 3.3 temos um ajuste furo-base com sistema indeterminado por se tratar de um elemento normalizado e é mais fácil usinar o eixo em que está montado o rolamento. O ajuste especificado foi um ajuste indeterminado tendendo a interferência, pois o anel interno será um elemento móvel que será submetido à cargas pelo eixo quando rotacionar. Geralmente esse ajuste a grandes torques quando o eixo está em rotação. 3.8. Rolamento Autocompensador(9) / Carcaça(10) o Tipo de ajuste: Ajuste Deslizante o Sistema de ajuste: Sistema eixo-base o Ajuste: Ø55H7h6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +30m +0m Afastamento Inferior 0m -19m Justificativa: Semelhante ao tópico 3.2 utilizaremos um sistema eixo-base pelo fato do rolamento se tratar de um elemento normalizado e sendo ajuste deslizante facilitará bastante a montagem, sem acarretar o desgaste prematuro do rolamento, o 12 anel externo do rolamento não sofrerá grandes solicitações, uma vez que não estará submetido à rotação. 3.9. Carcaça(10) / Tampa para rolamento (11) o Tipo de ajuste: Ajuste deslizante o Sistema de ajuste: Sistema furo-base o Ajuste: Ø200H7h6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +46m +0m Afastamento Inferior 0m -29m Justificativa: Semelhante ao item 3.4, o sistema de ajuste escolhido foi o furo-base, pois é mais fácil usinar uma superfície externa, no caso da tampa do rolamento e carcaça, para facilitar a sua montagem utilizaremos o ajuste deslizante, já que a tampa é parafusada não é necessário interferência. 3.10. Eixo de saída (7) / Engrenagem – coroa(12) 13 o Tipo de ajuste: Ajuste Indeterminado o Sistema de ajuste: Sistema Furo-base o Ajuste: Ø120H7m6 o Tolerâncias: Furo Eixo Afastamento Superior +33m +0m Afastamento Inferior 0m -33m Justificativa: O sistema de ajuste escolhido foi o furo base, pois é mais fácil usinar uma superfície externa do que uma interna. O ajuste indicado é indeterminado, utilizado o ajuste m para o eixo principalmente para que a engrenagem não fique frouxa, e como terá contato com outra para se manter fixa. 4. ESPECIFICAÇÕES DAS TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS 4.1. Planeza Justificativa: A planeza da carcaça deve ocorrer para evitar possíveis desalinhamentos, vazamentos e construção mecânica, com tolerância de 0,1mm. 14 4.2. Localização dos furos Justificativa: Para que a localização do furo do parafuso de fixação seja controlada, e todos os parafusos fiquem bem alinhados ao centro para permitir o bom encaixe da tampa. 4.3. Perpendicularismo Justificativa: Para a tampa que será unida à carcaça por meio de parafusos se especificou perpendicularismo de 0,03 mm, tendo como referência a face que se ajusta ao furo da tampa na carcaça, garantindo uma boa montagem. 4.4. Cilindricidade Justificativa: Para ter um bom encaixe no furo da carcaça, controlando assim a simetria da tampa, cilindricidade de 0,04mm. 15 4.5. Batimento Radial Eixo de Entrada Justificativa: É recomendado o controle do batimento radial de 0,005mm para garantir melhor fixação e fácil montagem, pois esse eixo requer controle devido o contato que transmite a potência para a engrenagem, e para as superfícies onde se localizam os rolamentos. 4.6. Batimento Radial Eixo de Saída Justificativa: Semelhante ao ajuste 4.5 é recomendado o controle do batimento radial também no eixo de saída para garantir melhor fixação entre a polia e o eixo, fácil montagem, também é recomendado um controle de cilindricidade para minimizar o desbalanceamento rotativo. 16 4.7. Paralelismo Justificativa: O projeto se trata de um redutor com eixos paralelos, então para garantir alinhamento dos eixos é utilizado o ajuste geométrico de paralelismo. 4.8. Simetria Justificativa: Foi especificado desvio de simetria de 0,02 mm, para o rasgo de chaveta, com relação ao plano de referência, que é o plano que passa pelo eixo geométrico do eixo e que está situado na cota nominal do meio do rasgo da chaveta. 17 4.9. Circularidade Justificativa: Para garantir um giro adequado e precisão é adotado circularidade para que não comprometa o eixo. Circularidade de 0,01mm. 4.10. Localização Justificativa: Semelhante ao tópico 4.2 utilizaremos localização para a fixação dos parafusos, e todos os parafusos fiquem bem alinhados ao centro para permitir o bom encaixe da tampa. 18 5. CONCLUSÕES Poderíamos imaginar que um projeto mecânico seria somente comprar peças separadas e montar a um conjunto ou simplesmente usinar apenas com suas dimensões nominais, mas na verdade é necessário analisar o nosso tipo de mecanismo para que sejam calculados parâmetros como relação de transmissão, torque, potência e etc. Com isso também podemos começar a dimensionar o projeto para que ele seja montado da melhor forma, principalmente econômica que é sempre o objetivo dos engenheiros, mas que também o equipamento funcione de forma excelente com uma ótima vida útil e com o auxilio dessa disciplina conseguimos crescer como engenheiros e analisarmos mais os sistemas mecânicos e assim levar para a prática todo nosso conhecimento para o mercado de trabalho, uma vez que foi utilizado um projeto de um redutor de velocidade real, baseado em catálogo para ajuste dimensional. Com base na literatura podemos justificar todos os ajustes expostos nesse memorial e perceber a importância da leitura, da atenção em sala de aula para compreender e conseguir realizar tais ajustes. 19 6. BIBLIOGRAFIA 1. AGOSTINHO, Osvaldo Luís, “Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões”, Editora Edgard Blucher LTDA, São Paulo, 1981. 2. “Catálogo de Rolamentos SKF”. 3. http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/graduacao/EM335/tolergeom.htm Acesso em 01 de Outubro de 2017
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