Transmissão de correias

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Apresentação
O presente trabalho objetiva apresentar as correias como elemento de transmissão de potência, suas características, particularidades, usos e inovações.
Este conhecimento se faz importante, visto que, nos dias de hoje, as correias ganham cada dia mais espaço na indústria devido à sua facilidade de manutenção, baixo custo, limpeza e proteção contra vibrações e sobrecargas.
As correias são largamente utilizadas nas indústrias de máquinas operatrizes e automotiva; são encontradas em diversos equipamentos, desde pequenos aparelhos eletrônicos até equipamentos industriais de grande porte.
1 – Introdução
As correias, juntamente com as polias são um dos meios mais antigos de transmissão de movimento. É um elemento flexível, normalmente utilizado para transmissão de potência entre dois eixos paralelos distantes. Elas são fabricadas em várias formas e com diversos materiais.
2 - Generalidades
A transmissão de potência no conjunto só se verifica possível em decorrência do atrito existente entre polia e correia. Para se obter este atrito, deve-se montar o conjunto com uma tensão inicial que comprimirá a correia sobre a polia de forma uniforme. Entretanto, quando a transmissão está em funcionamento, observa-se que os lados da correia não estão mais submetidos à mesma tensão; isso ocorre uma vez que a polia motriz traciona a correria de um lado (lado tenso) e a folga do outro (lado frouxo.
Essa diferença de tensão verificada entre os lados tenso e frouxo da correia é responsável pelo fenômeno de deformação da mesma, também conhecido como "creep". Este fenômeno pode ser explicado da seguinte maneira: na polia motriz, a correia entra tensa (tração F1) e sai frouxa (tração F2); assim, à medida que a correia passa em torno da polia, a tensão diminui, gradualmente, de F1 para F2, e a correia sofre uma contração também gradual. Em conseqüência disso, sai da polia um comprimento menor de correia do que entra, uma vez que a correia perde um pouco do seu alongamento ao mover-se em torno da polia. Já na polia resistente, o fenômeno se repete, mas inversamente.
Outro fenômeno que pode acontecer em transmissões por correias é o deslize, sendo este conseqüência de uma tensão inicial insuficiente ou de uma sobrecarga excessiva no eixo resistente, o que causa uma compressão insuficiente da correia sobre a polia, não desenvolvendo o atrito necessário entre elas.
O deslize e o “creep” são fenômenos que se processam as custas de potência do eixo motor e que, portanto, diminuem o rendimento da transmissão. O “creep” é um fenômeno inevitável, conseqüência da elasticidade dos materiais, mas as perdas de potência dele decorrentes são pequenas e não afetam de modo sensível a qualidade da transmissão. Por outro lado, o deslize, quando excessivo, pode não somente diminuir apreciavelmente o rendimento da transmissão, mas também gerar calor capaz de danificar a superfície da correia. O deslize pode ser evitado com a aplicação de uma tensão inicial correta na correia.
3 – Vantagens
As principais vantagens encontradas em transmissões por correias acontecem em função ao de o elemento ser flexível, não ter partes móveis e ter como princípio de transmissão o atrito. Assim, pode-se citar como vantagens em relação a outros métodos de transmissão:
Segurança: A transmissão por correias oferece proteção contra choques (em decorrência do deslizamento), vibrações (em função de o elemento ser flexível) e sobrecarga (também decorrente do deslizamento). No caso do choque e/ou sobrecarga exceder a força de atrito, ocorrerá o deslizamento da correia, protegendo, assim, o sistema motor, o que não ocorre nas transmissões por correntes e engrenagens.
Economia: é mais econômica que qualquer outro tipo de transmissão, tanto no custo da instalação quanto da manutenção, uma vez que o preço das correias fabricadas em série não é elevado, o mecanismo não exige lubrificação (como exigem correntes e engrenagens) e a substituição das correias gastas se faz fácil e economicamente. Também se tem uma economia de tempo de parada de produção, uma vez que as correias podem ser substituídas de um modo cômodo e rápido.
Versatilidade: As transmissões por correias podem ser projetadas com grandes reduções ou grandes multiplicações de rotações e, numa mesma instalação, com uma única correia, podem-se obter diferentes relações de velocidades, bastando para isso colocar a correia, ora em um par, ora em outro par de polias. Além disto, a transmissão de rotações pode ser conseguida com rotações no mesmo sentido (correias abertas) ou em sentidos opostos (correias cruzadas).
Comodidade: Uma transmissão está a salvo das vibrações que podem ser observadas nas transmissões por engrenagens. Isso se deve fato das correias serem flexíveis.
4 - Características, aplicações e materiais de fabricação
4.1 - Características Principais características das transmissões por correias:
- é uma transmissão essencialmente por atrito e este é resultante de uma compressão inicial entre a correia e a polia, através de uma carga inicial quando estacionária.
- é adequada para grandes distâncias entre eixos.
4.2 - Aplicações As aplicações são as mais diversas. Alguns exemplos são apresentados abaixo:
Variadores escalonados de velocidade - Transmissões por correia com relação de multiplicação variável em degraus. Diâmetro da polia deve ser feito de tal maneira que o comprimento necessário da correia seja suficiente para todos os degraus (figura 1).
Figura 1
Figura 2
Variadores contínuos – são normalmente utilizados para relação de transmissão (i) entre 0,8 e 1,2, com graduação através do deslocamento axial dos discos cônicos, onde os diâmetros úteis (dm) das polias acionadora e acionada variam opostamente, de tal forma que se conserva a tensão sem a variação da distância entre os eixos (Figura 2).
4.3. Composição Básica e Materiais de Fabricação
As correias mais antigas eram fabricadas em couro. Atualmente este material está em desuso e se utilizado o é apenas para correias planas.
A composição das correias modernas é de material compósito. É uma mistura de polímeros (borracha) com fibras vegetais (algodão ou cânhamo) ou materiais metálicos (arames ou cabos de aço).
A capacidade de carga de uma correia depende dos elementos internos de tração (fios de nylon ou arames ou cabos de aço, etc.), das condições de trabalho e da velocidade.
5 – Tipos de correias
Há vários tipos de correias, dentre as mais utilizadas nos maquinários, destacam-se as planas, trapezoidais ou em “V”, dentadas ou sincronizadas, hex, ranhuradas.
As mesmas estão demonstradas nas figuras abaixo:
 
 
Correias planas
 
 
 
	correias de tempo (correias dentadas), existe algum deslize e deformação lenta
	
Correias planas: Podem ser usadas para longas distâncias de centro. Exceto para Weixo motor / Weixo movido não é constante nem exatamente igual à D/d.
Rendimento de uma correia plana → 98%
	Rendimento de uma V → 70 <
	< 96%
Correia plana de metal
• Fabricada por soldagem a laser 
• Razão elevada de resistência por peso
• Estabilidade dimensional
• Sincronia precisa
• Utilidade para temperaturas até 700ºF (371,11ºC)
• Boas propriedades elétricas e de condução térmica
Correia em “V”: é inteiriça (sem-fim) fabricada com secção transversal em forma de trapézio. É feita de borracha revestida por lona e é formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para absorver as forças.
O emprego da correia em V é preferível ao da correia plana e possui as seguintes características:
• Praticamente não tem deslizamento.
• Relação de transmissão até 10:1.
• Permite uma boa proximidade entre eixos. O limite é dado por p = D + 3/2h
(D = diâmetro da polia maior e h = altura da correia).
• A pressão nos flancos, em conseqüência do efeito de cunha, triplica em relação à correia plana.
• Partida com menor tensão prévia quea correia plana.
• Menor carga sobre os mancais que a correia plana.
• Elimina os ruídos e os choques, típicos da correia emendada com grampos.
• Seções padronizadas
• Trabalham em velocidades mais elevadas (4000ft/min.)
• Vibrações laterais em caso de grandes distâncias entre centros
• Custo mais elevado
Correia dentada: em união com a roda dentada correspondente permitem uma transmissão de força sem deslizamento. As correias de qualidade têm no seu interior vários cordonéis helicoidais de aço ou de fibra de vidro que suportam a carga e impedem o alongamento. A força se transmite através dos flancos dos dentes e pode chegar a 400N/cm2.
O perfil dos dentes pode ser trapezoidal ou semicircular, geralmente, são feitos com módulos 6 ou 10.
• Não alonga;
• Não escorrega;
• Não necessita de força de pré-tensão
• Transmite potência a uma razão de velocidade constante;
• Trabalha numa ampla gama de velocidades;
• Eficiência entre 97% a 9%;
• Não necessita lubrificação;
• Funcionamento mais silencioso que as correntes;
• Necessita de polias adequadas.
• O dimensionamento e o processo de seleção são similares ao das correias trapezoidais.
6 – Geometrias da transmissão
7 – Projetos de correias
São requisitos básicos para construção de sistemas de transmissão de correias. Aqui só serão apresentadas as fórmulas para composição do sistema já citado, deixando as deduções para serem pesquisadas posteriormente, caso seja de interesse.
Para o projeto de uma transmissão por correia, deve-se levar em conta:
• Potência a transmitir;
• Tipos de máquinas motor e movida;
• Velocidade angular dos veios motor e movido;
• Entre - eixo (mínimo recomendado: C=D ou C= (D+3 d) /2);
• Condições de serviço (duração do serviço/dia, ambiente, etc.);
• Tipos de carga (uniforme, choques moderados, intensos). A partir destes elementos pretende-se selecionar:
• A correia (tipo, seção, comprimento primitivo).
• As polias (diâmetro, largura e número de gornes ou de dentes, respectivamente para correias trapezoidais e dentadas).
Os elementos de caracterização dependem do tipo de correias:
• Correias planas (espessura, largura da seção e comprimento primitivo)
• Correias trapezoidais (tipos de seção, comprimento primitivo e número de correias necessárias)
• Correias dentadas (passo, largura e comprimento primitivo).
Correias planas I. Determinação da relação de transmissão
 
 
I. Determinação do comprimento da correia I. Determinação do ângulo de contato
 
IV. Determinação da potência transmitida Assume-se:
• A força de atrito na correia é uniforme ao longo de todo arco de contato.
• A força centrífuga na correia pode ser desprezada.
 
 
Onde
Relação entre as cargas nos ramos da correia (F1 e F2)
 
Análise da força centrífuga – Fc
8 - Polias
As polias são os elementos de máquinas rígidos que, juntamente com as correias completam este tipo de transmissão. Não necessitam de um dimensionamento especial, sendo sua geometria e dimensões bastante conhecidas e bem descritas nas normas. Existe uma geometria específica para cada tipo de correia.
Neste trabalho não será explorado melhor este elemento, pois, provavelmente, haverá outra equipe que aborde sobre polias. Aqui ela só foi citada porque não existirá transmissão sem o conjunto correia-polia.
9 - Procedimentos em manutenção com correias e polias
A correia é importante para a máquina. Quando mal aplicada ou frouxa, provoca a perda de velocidade e de eficiência da máquina; quando esticada demais, há quebra dos eixos ou desgaste rápido dos mancais.
As polias devem ter uma construção rigorosa quanto à concentricidade dos diâmetros externos e do furo, quanto à perpendicularidade entre as faces de apoio e os eixos dos flancos, e quanto ao balanceamento, para que não provoquem danos nos mancais e eixos.
Os defeitos construtivos das polias também influem negativamente na posição de montagem do conjunto de transmissão.
10 – Conclusão
Percebe-se que as correias são de grande utilização, além de serem baratas, também é grande o seu número de variedade que existe apesar da vida útil ser menor, ela é de grande eficiência. Porém não se deve esquecer sua inspeção, pois uma vez estragada, seus componentes jamais poderão ser recuperados.
As correias fazem parte de um sistema de transmissão flexível, a qual possui vantagens em relação aos outros, pois ela funciona sem a necessidade de ser lubrificação, devido a este diferencial e outros, é amplamente utilizada. O grande sucesso na utilização das correias é devido, principalmente, às seguintes razões: a boa economia proporcionada por esta transmissão, sua grande versatilidade e a segurança.
Trabalho
Elementos de 
Máquinas