Projeto CPEM Fatec

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Projeto CPEM
Mestre: Benedito Ferraz
Alunos: Carlos Tiago
Emerson Bartolomeu
Marcos Leite
Ramon Araujo
Dimensionar um sistema, onde um carro é puxado por um cabo de aço, o qual será enrolado em um tambor movido por um motor elétrico, entre tambor e motor elétrico existem um redutor e uma transmissão por polias.
Dados de Entrada do Projeto:
	Carga a ser transportada
	2500 kgf
	Velocidade
	0,9 m/s
	Polos de motor elétrico
	4 – 60 HZ
	Ângulo de inclinação
	30°
	Ø do eixo da roda da carreta
	8 cm
	Ø da roda da carreta
	50 cm
	Distância entre centros
	700 mm
	Relação de transmissão inicial
	1:3
Sumário
Definição da Carga	3
Cálculo da Potência Efetiva	5
Definição do Cabo de Aço	6
Definição do diâmetro nominal do Tambor	7
Cálculo da rotação do Tambor	8
Definição e especificação do moto elétrico Weg	9
Definição e especificação do redutor	10
Definição das Correias	12
Cálculo da força resultante entre as polias	20
Esforços no Eixo	22
Cálculo dos diâmetros primitivo no eixo árvore	23
Cálculo das chavetas	26
Rolamento e Caixa	31
 
Definição da Carga
Desenho do arranjo das forças 
N
F
Pcos30
Fat+ Psen30
P=2500Kgf
α=30°
Cálculo das forças na carga
 Kgf
Cálculo do peso total
 Kgf
Cálculo da força de atrito
 = 12658,4 N
Relação entre correias 
Carreta 
Cabo Tambor
Polias/ Correias 
Redutor
Acoplamento flexível 
Motor Elétrico 
W2=10,8rad/s
Mt2=1054,86N.m
W1=3,6rad/s
Mt1=3164,6N.m
Cálculo da Potência Efetiva
 
	Valores para rendimento (n)
	Par de rolamento
	0,99
	Par de engrenagem
	0,96
	Acoplamento flexível
	0,97
	Transmissão por correia/polia
	0,97
	Transmissão por tambor/cabo
	0,95
Definição do Cabo de Aço
	Aplicação 
	Fator de segurança 
	Pás, Guindastes e escavadeiras 
	5
Cabo:
Cabo Selecionado
Modelo selecionado: 6x7+AF improved Plow | Stell
Ø e resistência: 7/6” – 71900 N
Conforme apostila de cabos de aço na página 256, em anexo. 
Definição do diâmetro nominal do Tambor
Tambor
Diâmetro Primitivo do Tambor = 500 mm
Dimensões das Ranhuras
Cálculo da rotação do Tambor
Velocidade angular 
	Velocidade periférica
	0.9 m/s
	Raio
	0.25m 
Rotação
Momento torçor
Potência 
Definição e especificação do moto elétrico Weg
Motor:
Nome: Motor Tifásico IP55
Potência: 20cv = 15KW
Rotação: 1760 rpm
Fator de serviço: 1,15
Peso: 114 Kg
Polos: 4 
Conforme catálogo da Weg, na página B-3, o qual pode ser encontrado em anexo.
Definição e especificação do redutor
Seleção do Redutor
Para a seleção do redutor, conforme catálogo de redutores da Weg nas páginas 6 e 7, é necessário conhecer a redução (i) e a Potência nominal.
Página 6 do catálogo da Weg
A redução pode ser encontrada pela divisão da rotação de entrada (n1) pela rotação de saída (n2). Logo, teremos a redução (i), como demonstrado a seguir:
 
A Potência Nominal (Pn) é potência fornecida pelo motor, que é uma das especificações técnicas do motor. Neste caso, a Potência Nominal é igual a 15 KW.
Em consulta ao catálogo de redutores da Weg na página 14, encontramos um redutor de 2 estágios, com redução de i = 18, rotação de entrada de n1 = 1800, rotação de saída de n2 = 100 e Potência Nominal de Pn = 25 KW, para estas especificações tabeladas encontramos um redutor de tamanho 10. Note que o encontrado no catálogo é o mais semelhante ao que temos, pois no catálogo não há especificações mais próximas. Com o seguinte nome:
E 10 2 25 P 11 0 L O L
Página 14 do catálogo de redutores da Weg
As dimensões do redutor podem ser encontradas nos anexos.
Definição das Correias
Potência Projetada
Tabela do catálogo de correias da empresa Gates para consulta do fator de serviço.
1º Potência Projetada:
Perfil
Gráfico do catálogo de correias da empresa Gates para consulta do perfil.
Segundo o gráfico: Correia Super HC 5V.
Diâmetros
Tabela do catálogo de correias da empresa Gates para consulta do diâmetro Pitch. 
Segundo a tabela: 4,4”.
Transformando para milímetros: 4,4 x 25,4 mm = 111,76 mm
Como a relação de transmissão (i) do projeto é 1:3, temos:
D = d x i
D = 111,76 x 3 = 335,28 mm
Comprimento
Segundo tabela do catálogo de correias da empresa Gates para consulta do comprimento, temos: 5V850.
Fator de Correção
A = comprimento da correia escolhida – 1,57 x (D + d)
A = 2160 – 1,57 x (335,28 + 111,76) = 1458,14 mm
Potência Transmitida por Correia
Hpb = potência básica
Hpa = potência adicional
Fc = fator de correção de comprimento
Fg = fator de correção de arco de contato
 
Número de Correias
Cálculo da força resultante entre as polias
F1
R
F2
Potência Efetiva
Rotação
Momento Torçor
Força
Carga Resultante
Esforços no Eixo
Diagrama:
(Plano 1):
Eixo árvore
135 mm
1250 mm
1250 mm
Fr 1 = 6329,2N
Ft = 12658,4 N
Fr 2 = 6329,2N
(Plano 2):
Fr P = 42396,14 N
Eixo árvore
2500 mm
135 mm
Fr 3 = 2543,8N
Fr 4 = 44939,9N
* Fr = Força reativa
Cálculo das forças no diagrama
Sistema de referência adotado: Y
+
X
Cálculo dos diâmetros primitivo no eixo árvore
Potência no eixo árvore
Potência do motor: 15 KW
A potência sofre perdas ao passar pelo redutor, polias e mancais. Portanto, as seguintes perdas foram calculadas:
No redutor de dois estágios temos três eixos cada um com um par de mancais que induz perca de 0,99 de potência, um par de engrenagem com interação entre dois eixos induz perca de potência de 0,98 são três eixos com dois pares de engrenagens, a interação entre as polias induz perca de potência de 0,97 e como o eixo estará fixo nos mancais haverá mais uma perca de potência de 0,99. Logo temos:
 
Diâmetro primitivo do eixo árvore junto ao cubo
Torque no eixo árvore
Momento fletor
Tensão de cisalhamento
Tensão normal atuante
Aço adotado e tensão admissível
ABNT 1025 LQ com limite de resistência à tração de 220 MPa
Tensão admissível
Diâmetro do Eixo
Diâmetro primitivo do eixo árvore junto à polia
Torque no eixo árvore
Momento fletor
Tensão de cisalhamento
Tensão normal atuante
Aço adotado e tensão admissível
ABNT 1025 LQ com limite de resistência à tração de 220 MPa
Tensão admissível
Diâmetro do Eixo
Cálculo das chavetas
Chaveta do Cubo
Tensão Admissível
Tensão de Compressão
Conclusão
Chaveta Paralela Tipo A – 32 x 18 x 60 – Aço ABNT 1020 LF – DIN 6885
Chaveta da Polia
Tensão Admissível
Tensão de Compressão
Conclusão
Chaveta Paralela Tipo A – 28 x 16 x 60 – Aço ABNT 1020 LF – DIN 6885
Acoplamento
Acoplamento Elástico com Cruzeta Amortecedora de Borracha – aE-25.
Rolamento e Caixa
Rolamento FAG Autocompesador de Esferas com Furo Cilíndrico 1321M
Caixa Bipartida para Rolamentos FAG – SNV215
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