Módulo VII_PSM_Embreagens

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Prof. Dr. Geraldo Roberto de Sousa - DEMEC 1
Projeto De Sistemas
Mecânicos
Prof. Dr. Geraldo Roberto de Sousa
UFSJ - Universidade Federal de São João del Rei
DEMEC
Embreagens
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Embreagens
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Embreagens
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Embreagem de Disco em Coroa Circular
 rRFM  
2
1
Obs: 
Pressão máxima que ocorre na periferia interna 
da coroa circular de raio r.
 rRr2
F
Pmáx


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Embreagem de Disco em Coroa Circular
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Embreagem Cônica
 
2
rR
sen
F
M







Obs:
Pressão máxima exercida pela força F.
 rRcosr2
F
Pmáx


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Embreagem Cônica
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Embreagem de Disco Simples
 rRFM 
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Embreagem de Disco Simples
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Embreagem de Disco Simples
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Embreagem de Disco Simples
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Embreagem de Discos Múltiplos
 
contatodeáreasdeºNz
,Onde
rRZF
2
1
M


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Atividade de Fixação 01
Qual a força a aplicar na alavanca da embreagem para
produzir um binário capaz de transmitir o binário
motor M, com fator de segurança 1,5?
Dados:
M = 40 m.kgf
R = 200 mm
r = 100 mm
b = 3 a
 = 0,4
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Solução
1º Passo. (Cálculo da força axial que comprime os discos)
 
  kgfFF
Logo
rRFM
seSabe
aa
a
10001002004,0
2
1
400005,1
,
2
1
:




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Solução
2º Passo. (Cálculo da força aplicada na alavanca)
 
   
kgf
aa
a
F
ab
aF
FabFaF
M
a
a
x
500
3
1000
0
0
111 







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Atividade de Fixação 02
Considerando o mecanismo 
esquematizado.
Determinar:
a) A força F a exercer na extremidade 
da alavanca de embreagem cônica, se 
a resistência a vencer é uma força 
vertical de 50 kgf, agindo, 
tangencialmente, a uma polia de 
diâmetro de 300 mm.
b) A potência necessária no eixo motor, 
se a polia gira a 120 rpm.
c) A pressão máxima desenvolvida na 
embreagem.
Dados:
- Mancais: bronze, sem lubrificação 
e sem folga. 
- Árvore: aço. 
- Embreagem: Couro com ferro 
fundido. 
- Fator de Segurança: 1,4.
-  = 0,15 e E = 0,25
R: (a) 33,6 kgf, (b) 1,39 cv e (c) 0,4118 
kgf/cm².
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Atividade de Fixação 02
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Solução
kgfmm75,285503015,027,1M
,onde
FR27,1M




 
  aa
a
FFM
onde
rRFM


3103015,0
2
1
,
2
1

 
(a) Cálculo da Força
1º Passo ( Cálculo dos Momentos Resistentes nos Mancais).
 Mancal devido ao esforço Radial.
 Mancal devido ao esforço Axial.
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Solução
kgfmm750015050M
,Onde
RQM
P
PP


aaR
PR
FFM
Logo
MRMAMM


375,77853750075,285
,
)()( 
2º Passo (Cálculo do Momento na Polia).
3º Passo (Cálculo do Momento Resultante).
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Solução
 
 
aa
a
F
sen
FM
Logo
sen
rR
FM





65
º30
80180
25,0
2
1
,
2
1




  kgfFFF
Logo
MSFM
MSFM
MSFM
aaa
MOTORFreio
EMBREAGEMMOTOR
EMBREAGEMRESULTANTE
28,17965375,77854,1
,
.
.
.




kgfFFFF
M
a
Apoio
6,3330028,179160003001600
0


5º Passo (Cálculo da Força Axial).
6º Passo (Cálculo da força exercida na alavanca).
4º Passo (Cálculo do Momento na Embreagem Cônica).
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Solução
(b) Cálculo da Potência exercida no eixo do motor
cvN
N
n
N
M
MM
seSabe
MM
RM
39,1
120
71620059,8323716200
:



 
 
2/4118,0
80180º30cos802
28,179
,
cos2
:
cmkgfP
Logo
rRr
F
P
seSabe
Máx
a
Máx








(c) Cálculo da Pressão Máximo desenvolvida na Embreagem
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Atividade de Fixação 03
Uma embreagem de disco múltipla deve transmitir
a potência de 6 cv a 680 rpm. Os discos são de
aço com os internos revestidos de asbesto
prensado:
Pede-se:
a) O número necessário de áreas de contato,
para  = 0,1 e fator de segurança 2.
b) A pressão máxima adotada.
c) A Força F necessária.
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Atividade de Fixação 03
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Solução
a) Áreas Necessárias: 5
b) Pressão Máxima:
1º Passo. (Cálculo do Momento na Embreagem)
  F5,2375F1,0
2
1
M
,Logo
)rR(ZF
2
1
M
:seSabe





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Solução
kgf55,505F2
680
6
71620F5,2
S.FMM M.Emb


   
2
Máx cm/kgf71,6
3732
55,505
rRr2
F
P 




2º Passo (Cálculo da Força Axial na Embreagem)
3º Passo (Cálculo da Pressão Máxima)
c) Força Necessária = 505,55 kgf
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Atividade de Fixação 04
Um motor comanda o mecanismo esquematizado através de uma
embreagem cônica e uma redução por engrenagens.
Características da Instalação:
 Embreagem: R = 15 cm e r = 7 cm,  = 0,25 
e  = 30 graus
 Engrenagens: i = 1:30 e  = 100% 
 Tambor: D = 388 mm, peso: 150 kg, dcabo = 
20 mm e deixo = 20 mm e 𝜂𝑅𝑜𝑙 = 98% 3
 Mancal da árvore do tambor: com folga e 
sem lubrificação,  = 0,15, mancal axial -
 = 0 e 𝜂𝑀 = 99% 5
 Mancal da árvore do motor: 
Desconsiderar os atritos e os esforços 
axiais e radiais.
 Fator de Segurança: 1,5
Pede-se: A perda de eficiência total no SEC, quando a carga é içada
com velocidade de 10 m/min.
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Solução
Primeiro Passo: Cálculo da Potência da
Carga.
𝑁𝑄 =
𝑄 ∙ 𝑉𝑄
75 ∙ 60
∴
1500 ∙ 10
75 ∙ 60
= 3,33 𝑐𝑣
Segundo Passo: Cálculo da Força F, axial
atuante na embreagem.
𝑀𝑡(𝑠) = 𝑀𝑡(𝐸) ∙ 𝑖 ∙ 𝜂
813,04 ∙ 0,204) + (0,15 ∙ 0,01 ∙ 963,04 ∙ 1,5 =
1
2
∙ 0,25 ∙
𝐹𝑎
sin 300
∙ 0,22 ∙ 30 ∙ 1
∴ 𝑭𝒂 = 𝟏𝟓𝟐, 𝟎𝟗 𝐤𝐠𝐟
Terceiro Passo: Cálculo da rotação do motor;
𝑉𝐶 = 𝑉𝑇 ∴
4 ∙ 10
2
=
𝜋 ∙ 408 ∙ 𝑛𝑇
1000
∴ 𝑛𝑇 = 15,6 𝑟𝑝𝑚
𝑖 =
𝑛𝑀
𝑛𝑇
∴ 30 =
𝑛𝑀
15,6
∴ 𝒏𝑴 = 𝟒𝟔𝟖 𝒓𝒑𝒎
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Solução
Quarto Passo: Cálculo da potência
do motor;
(𝑀(𝑀)) ∙ 𝐹𝑆 = 𝑀(𝐸𝑀𝐵)
716,2 ∙
𝑁𝑀
468
∙ 1,5 ∙=
1
2
∙ 0,25 ∙
152,09
sin 300
∙ 0,22
∴ 𝑵𝑴 = 𝟑, 𝟔𝟒 𝒄𝒗
Finalmente: Cálculo da perda de eficiência no SEC
𝜂 =
𝑁𝑄
𝑁𝑀
∴
3,33
3,64
= 0,91 ∴ 1 − 0,91 = 0,09 = 𝟗%