5 Planejamento de Projeto para Redutores

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1 Rendimento dos redutores Planejamento de Projeto para Redutores.1 Rendimento dos redutores Informação geral O rendimento dos redutores é determinado principalmente pelo atrito do engrenamento e do rolamento. Favor observar que o rendimento do redutor na partida é sempre menor do que seu rendimento em operação. Este fator é observado especialmente em motoredutores de rosca sem-fim e Spiroplan. Redutores R, F, K O rendimento dos redutores de engrenagens helicoidais, de eixos paralelos e de engrenagens cônicas varia de acordo com o número de estágios, entre 94 % (3 estágios) e 98 % (1 estágio). Redutores S e W O engrenamento nos redutores de rosca sem-fim e Spiroplan produz um alto atrito de deslizamento. Consequentemente, estes redutores têm rendimento menor e podem ter desgastes maiores no engrenamento quando comparados com os redutores R, F ou K. O rendimento depende dos seguintes fatores: Redução do par sem-fim ou Spiroplan Rotação de entrada Temperatura do redutor Os redutores de rosca sem-fim SEW-EURODRIVE são combinações de engrenagens helicoidais e rosca sem-fim que proporcionam significativamente mais rendimento do que os redutores apenas com sem-fim. O rendimento pode alcançar η <, se o par sem-fim ou Spiroplan tiver uma redução muito alta. Auto-travamento Os torques reversos nos redutores de rosca sem-fim ou Spiroplan produzem rendimento de η = 2-1/η, que é significativamente menos favorável do que o rendimento η. O redutor de rosca sem-fim ou Spiroplan é auto-travante se o rendimento η,. Alguns redutores Spiroplan também são dinamicamente auto-travantes. Consultar a SEW-EURODRIVE se desejar fazer uso técnico do efeito de frenagem das características auto-travantes. Não utilizar o efeito de auto-travamento de redutores de rosca sem-fim e Spiroplan como única função de segurança em elevações. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 39

2 Planejamento de Projeto para Redutores Rendimento dos redutores Processo de amaciamento Os flancos dos dentes dos redutores de rosca sem-fim e Spiroplan novos ainda não são completamente lisos. Consequentemente o ângulo de atrito é maior e assim, o rendimento é menor do que durante o período de amaciamento. Este efeito torna-se mais aparente em reduções maiores. Subtrair os valores de rendimento listados a seguir, durante o processo de amaciamento: Faixa i (faixa de redução) Rosca sem-fim Redução de rendimento η 1 entrada aprox aprox. 12 % 2 entradas aprox aprox. 6 % 3 entradas aprox aprox. 3 % entradas aprox aprox. 3 % 6 entradas aprox aprox. 2 % Spiroplan W1 - W3 Faixa i (faixa de redução) Redução de rendimento η Faixa i (faixa de redução) Spiroplan W37 Redução de rendimento η aprox aprox. 1 % - - aprox aprox. 1 % - - aprox aprox. 8 % aprox aprox. 8 % aprox. 8 aprox. % aprox aprox. % aprox. 6 aprox. 3 % aprox aprox. 3 % O processo de amaciamento normalmente dura 48 horas. Os redutores de rosca semfim e Spiroplan alcançam seus valores de rendimento nominais quando: O redutor estiver totalmente amaciado, O redutor tiver atingido a temperatura de operação nominal, O lubrificante recomendado tiver sido preenchido e O redutor estiver trabalhando dentro da faixa de carga nominal. Perdas por agitação no óleo Em certas formas construtivas do redutor ( Cap. "Formas construtivas e indicações importantes do pedido"), o primeiro par de engrenamento é completamente imerso no lubrificante. Com redutores de tamanhos maiores e altas velocidades periféricas do estágio de entrada, aumentam as perdas por agitação no óleo, constituindo um fator que não pode ser ignorado. Consultar a SEW-EURODRIVE caso necessite utilizar redutores nessas condições. Se possível, utilizar forma construtiva M1 para redutores R, K e S para manter baixas as perdas por agitação no óleo. 4 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

3 Tanque de expansão.2 Tanque de expansão Este tanque permite a expansão do espaço de lubrificante/ar do redutor. Isto significa que o lubrificante não pode escapar pela válvula de respiro em temperaturas de operação altas. A SEW-EURODRIVE recomenda utilizar tanques de expansão para redutores e motoredutores na forma construtiva M4 e para rotações de entrada > 2 rpm. Figura 2: Tanque de expansão 6268AXX O tanque de expansão é fornecido como kit de montagem. Ele é destinado para montagem no motoredutor. No entanto, se o espaço de instalação for limitado ou se o tanque for destinado a redutores sem motor, ele pode ser montado próximo a máquina. Para informação adicional, favor consultar seu representante de vendas SEW-EURO- DRIVE. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 41

4 Planejamento de Projeto para Redutores Motoredutores de múltiplos estágios.3 Motoredutores de múltiplos estágios Informação geral É possível obter rotações de saída muito baixas utilizando redutores ou motoredutores de múltiplos estágios. Isto significa que um segundo redutor, normalmente de engrenagem helicoidal, é instalado na frente do redutor ou entre o redutor e o motor. A redução total resultante pode fazer com que seja necessário uma limitação do torque do redutor. Limite da potência do motor É necessário reduzir a potência máxima de saída do motor dependendo do torque máximo de saída admissível do redutor (M a max ). Para isto é necessário determinar primeiro o torque máximo admissível do motor (M N zul ). Pode-se calcular o torque máximo admissível do motor conforme a seguir: M N zul = M a max i ges ηges 9717ADE Utilizar este torque máximo admissível do motor M N zul e o diagrama de carga para determinar o valor associado para a corrente do motor. Tomar medidas adequadas para impedir que o consumo de corrente contínua do motor exceda o valor determinado anteriormente para o torque do motor M N zul. Uma medida adequada é, por exemplo, ajustar a corrente de ativação do disjuntor de proteção até este valor máximo de corrente. Um disjuntor do motor oferece a opção de compensar uma sobrecarga breve, por exemplo durante a fase de colocação em operação do motor. Uma medida adequada para conversores de frequência é limitar a corrente de saída do conversor de acordo com a corrente determinada do motor. Verificação dos torques do freio Se utilizar um motor com freio de múltiplos estágios, deve-se limitar o torque de frenagem (M B ) conforme o torque máximo admissível do motor M N zul. O torque de frenagem máximo admissível é 2 % M N zul. M B max 2 % M N zul Caso tenha dúvidas sobre a frequência de partida dos motores com freio de múltiplos estágios, favor consultar a SEW-EURODRIVE. Evitar obstrução Não é permitido obstrução no lado de saída do redutor ou motoredutor de múltiplos estágios. A razão é que podem ocorrer torques indetermináveis e forças radiais e axiais incontroladas. Como consequência, os redutores podem sofrer danos irreparáveis. Consultar a SEW-EURODRIVE se não puder ser evitada obstrução do redutor ou motoredutor de múltiplos estágios devido a aplicação. 42 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

5 Fator de serviço.4 Fator de serviço Determinando o fator de serviço O efeito da máquina acionada sobre o redutor é levado em consideração para um determinado nível de precisão, utilizando o fator de serviço f B. O fator de serviço é determinado conforme o tempo de operação diário e a frequência de partida Z. São consideradas três classificações de carga, dependendo do fator de aceleração da massa. É possível ver o fator de serviço aplicável na Figura 3. O fator de serviço determinado pela utilização deste diagrama deve ser menor ou igual ao fator de serviço mostrado nas tabelas de seleção. Ma fb Ma max f B 24* 16* 8* (III) (II) (I) Z [1/h] ** Figura 3: Fator de serviço f B 66BXX * Tempo de operação diário em horas/dia ** Frequência de partida Z: Os ciclos incluem todos os procedimentos de partida e frenagem, assim como as mudanças de rotação, da baixa para alta e vice versa. Classificação da carga Existem três classificações de carga: (I) Uniforme, fator de aceleração da massa permitido.2 (II) Carga de choque moderado, fator de aceleração da massa permitido 3 (III) Carga de choque severo, fator de aceleração da massa permitido 1 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 43

6 Planejamento de Projeto para Redutores Fator de serviço Fator de aceleração da massa O fator de aceleração da massa é calculado como a seguir: "Todos os momentos de inércia externos" são momentos de inércia da máquina acionada e do redutor, reduzidos ao eixo do motor. O cálculo para redução ao eixo do motor é realizado utilizando a seguinte fórmula: 2 n J X = J ( n M ) J X J n n M = Momento de inércia da massa reduzido ao eixo do motor = Momento de inércia da massa com relação à rotação de saída do redutor = Rotação de saída do redutor = Rotação do motor O "Momento de inércia do motor" é o momento de inércia da massa do motor e, se instalados, do freio e do ventilador pesado (ventilador Z). Os fatores de serviço f B > 1,8 podem ocorrer com fatores de aceleração de massa maiores (> 1), altos níveis de folga entre engrenagens nos elementos de transmissão ou altas forças radiais. Nestes casos, consultar a SEW-EURODRIVE. Fator de serviço: SEW f B O método para determinar o torque máximo contínuo permitido M a max e obter o fator de serviço f B = M a max /M a não é padrão e varia muito em cada fabricante. Com o fator de serviço SEW f B = 1, os redutores fornecem um nível extremamente alto de segurança e confiabilidade dentro de uma faixa de resistência à fadiga (exceção: desgaste da coroa nos redutores de rosca sem-fim). O fator de serviço pode diferenciar de especificações de outros fabricantes de redutor. Para informação mais detalhada sobre acionamentos específicos, consultar a SEW-EURODRIVE. Exemplo O fator de aceleração da massa 2. (classificação de carga II), o tempo de operação 14 horas/dia (escala de 16 h/d) e 3 ciclos/hora (Figura 3) produzem um fator de serviço f B = 1,1. De acordo com as tabelas de seleção, o motoredutor escolhido deve ter um valor f B SEW de 1,1 ou maior. 44 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

7 Fator de serviço Redutores de rosca sem-fim Em redutores de rosca sem-fim, deverão ser levados em consideração, dois fatores de serviço adicionais, além do fator de serviço f B mostrado na Figura 3. São eles: f B1 = Fator de serviço da temperatura ambiente f B2 = Fator de serviço da duração do ciclo Os fatores de serviço adicionais f B1 e f B2 podem ser determinados através dos diagramas na Figura 4. Em f B1, a classificação da carga é levada em consideração do mesmo modo que em f B. f B1 1.8 (II) 1.6 (III) (I) f B C %ED Figura 4: Fatores de serviço adicionais f B1 e f B2 Consultar a SEW-EURODRIVE em caso de temperatura abaixo de -2 C ( f B1 ). 67BXX O fator de serviço total para redutores de rosca sem-fim é calculado como a seguir: f Btot = f B f B1 f B2 Exemplo O motoredutor com fator de serviço f B = 1,1 no exemplo anterior, é um motoredutor de rosca sem-fim. Temperatura ambiente t amb = 4 C f B1 = 1,38 (para classificação de carga II) Tempo sob carga = 4 min/h ED = 66.67% f B2 =.9 O fator de serviço total é f Btot = 1,1 1,38,9 = 1,98 Conforme as tabelas de seleção, o motoredutor de rosca sem-fim escolhido deve ter um fator de serviço f B SEW de 1,98 ou maior. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 4

8 Planejamento de Projeto para Redutores Forças radiais e axiais. Forças radiais e axiais Determinando a força radial Para determinar a força radial resultante, é necessário considerar o fator adicional f Z, que depende do tipo de elemento de transmissão montado no eixo.. Elemento de transmissão Fator do elemento de transmissão f Z Observações Engrenagens 1,1 < 17 dentes Correntes para coroa dentada 1,4 < 13 dentes Correntes para coroa dentada 1,2 < 2 dentes Correias em V 1,7 Influência da força de tensão Correias planas 2, Influência da força de tensão Correias dentadas 1, Influência da força de tensão A força radial exercida no eixo do motor ou do redutor é calculada conforme abaixo: F R = M d 2 d f Z F R M d d f Z = Força radial em N = Torque em Nm = Diâmetro primitivo em mm, do elemento de transmissão instalado = Fator adicional Força radial admissível A determinação das forças radiais admissíveis baseia-se no cálculo da vida útil nominal L 1h dos rolamentos (conforme ISO 281). Para condições especiais de operação, as forças radiais admissíveis podem ser determinadas em função da vida útil modificada L na, sob consulta. As forças radiais admissíveis F Ra para os eixos de saída dos redutores com pés e eixo maciço são indicadas nas tabelas de seleção dos motoredutores. Para outros tipos, consultar a SEW-EURODRIVE. Os dados referem-se à força aplicada no centro do comprimento do eixo de saída (nos redutores angulares, considerar lado A do eixo de saída). Foram assumidas as piores condições para o ângulo de aplicação de força α e o sentido de rotação. Somente % do valor F Ra especificado nas tabelas de seleção é permitido na forma construtiva M1 com acessório de parede na face dianteira para redutores K e S. Motoredutores de engrenagens cônicas K167 e K187 nas formas construtivas M1 até M4: No máximo % da força radial F Ra especificada nas tabelas de seleção no caso da montagem do redutor, exceto quando mostrado nas folhas de forma construtiva. Motoredutores de engrenagens helicoidais, execução com pés e flange (R..F): São permitidos no máximo % da força radial F Ra especificada nas tabelas de seleção, para transmissão de torque através da montagem do flange. 46 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

9 Forças radiais e axiais Forças radiais admissíveis maiores É possível alcançar uma força radial maior, considerando exatamente o ângulo de aplicação da força α e o sentido de rotação. Além disso, são admissíveis forças maiores no eixo de saída, se estiverem instalados rolamentos reforçados, especialmente com redutores R, F e K. Nestes casos, consultar a SEW-EURODRIVE. Definição do ponto de aplicação da força A aplicação da força é definida conforme figura abaixo: X α α F X F A Figura : Definição do ponto de aplicação da força 9824AXX F X F A = Força radial admissível no ponto x [N] = Força axial admissível [N] Forças axiais admissíveis Se não há força radial, então é admissível uma força axial F A (tração ou compressão) de % da força radial mostrada nas tabelas de seleção. Isto aplica-se aos seguintes motoredutores: Motoredutores de engrenagens helicoidais, exceto para R até R Motoredutores de eixos paralelos e de engrenagens cônicas com eixo maciço, exceto para F97... Motoredutores de rosca sem-fim com eixo maciço Consultar a SEW-EURODRIVE para todos os outros tipos de redutores e, no caso de forças axiais significativamente maiores ou combinações das forças radial e axial. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 47

10 Planejamento de Projeto para Redutores Forças radiais e axiais No lado de saída: Conversão da força radial para aplicação da força fora do centro F xl baseada na vida útil do rolamento As forças radiais admissíveis mostradas nas tabelas de seleção, devem ser calculadas utilizando a fórmula a seguir, para aplicação da força fora do centro do eixo de saída. O menor dos dois valores F xl (de acordo com a vida útil do rolamento) e F xw (de acordo com a flexão do eixo) é o valor admissível para a força radial no ponto x. Observe que os cálculos aplicam-se à M a max. a F xl = FRamax b + x [N] F xw baseada na flexão máxima do eixo: F = xw c f + x [N] F Ra = Força radial admissível (x = l/2) para redutores, execução com pés, conforme tabelas de seleção em [N] x = Distância entre o rebaixo do eixo e o ponto de aplicação da força em [mm] a, b, f = Dados construtivos do redutor para conversão da força radial [mm] c = Dados construtivos do redutor para conversão da força radial [mm] x F X F Ra l/2 F xl F Ra d d l x 236BXX Figura 6: Força radial F x para aplicação da força fora do centro 48 Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

11 Forças radiais e axiais Dados construtivos do redutor para conversão da força radial Tipo do redutor RX7 RX67 RX77 RX87 RX97 RX17 R7 R17 R27 R37 R47 R7 R67 R77 R87 R97 R17 R137 R147 R167 F27 F37 F47 F7 F67 F77 F87 F97 F17 F127 F17 K37 K47 K7 K67 K77 K87 K97 K17 K127 K17 K167 K187 W1 W2 W3 W37 S37 S47 S7 S67 S77 S87 S97 a [mm] b [mm] c [Nmm] f [mm] d [mm] I [mm] Favor consultar valores para os tipos não indicados. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 49

12 Planejamento de Projeto para Redutores Redutores RM.6 Redutores RM Planejamento de projeto Levar em consideração forças radiais e axiais maiores quando fizer o planejamento de projeto com motoredutores de engrenagens helicoidais RM com mancal encompridado. Favor seguir o procedimento abaixo para o planejamento de projeto: Figura 7: Planejamento de projeto para redutores RM 247BEN Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

13 Redutores RM Forças radiais e forças axiais admissíveis As forças radiais F Ra e as forças axiais F Aa admissíveis são especificadas para vários fatores de serviço f B e vida útil nominal L 1h dos rolamentos. f Bmin = 1,; L 1h = 1. h RM7 RM67 RM77 RM87 n a [rpm] < F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] RM97 F Ra [N] F Aa [N] RM17 F Ra [N] F Aa [N] RM137 F Ra [N] F Aa [N] RM147 F Ra [N] F Aa [N] RM167 F Ra [N] F Aa [N] f Bmin = 2,; L 1h = 2. h RM7 RM67 RM77 RM87 n a [rpm] < F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] F Ra [N] F Aa [N] RM97 F Ra [N] F Aa [N] RM17 F Ra [N] F Aa [N] RM137 F Ra [N] F Aa [N] RM147 F Ra [N] F Aa [N] RM167 F Ra [N] F Aa [N] Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 1

14 Planejamento de Projeto para Redutores Redutores RM Fatores de conversão e dados construtivos do redutor Os seguintes fatores de conversão e os dados construtivos do redutor são aplicados ao cálculo da força radial admissível F xl no ponto x 1 mm para motoredutores RM: Tipo de a b c F (f B = 1.) c F (f B = 2.) F F redutor RM RM RM RM RM RM RM RM RM Massas adicionais dos redutores RM Tipo Massa adicional comparada ao modelo RF com relação ao menor flange Δm [kg] RM7 12. RM RM77 2. RM RM RM RM RM RM Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21

15 Unidades de diagnóstico: Vida útil do óleo e sensor de vibração.7 Unidades de diagnóstico: Vida útil do óleo e sensor de vibração Unidade de diagnóstico DUO1A (vida útil do óleo) A unidade de diagnóstico consiste de um sensor de temperatura e da unidade de avaliação real. O sensor de temperatura é parafusado em uma rosca do bujão do redutor, através de um sistema de adaptador e conectado a unidade de avaliação. As curvas de vida útil do nível de óleo comum nos redutores SEW são armazenadas nas eletrônicas da unidade de avaliação. A SEW-EURODRIVE também pode customizar qualquer tipo de óleo na unidade de diagnóstico. A parametrização padrão é realizada diretamente na unidade de avaliação. Durante a operação, a unidade de avaliação calcula continuamente a vida útil restante em dias, baseada na temperatura do óleo, isto é, a duração até a próxima troca de óleo. A vida útil restante é indicada diretamente na unidade de avaliação. O vencimento da vida útil também pode ser transferido para um outro sistema, através de um sinal binário, e ser avaliado ou visualizado lá. O sensor pode emitir ainda um sinal de pré-alarme excedido e um de limite da temperatura máxima excedido. A fonte de alimentação é 24 V CC. O operador do sistema não tem mais que substituir o óleo dentro dos intervalos prédefinidos, mas pode adaptar o intervalo de substituição individualmente à carga real. Os benefícios são reduzir a manutenção e os gastos de serviço e aumentar a disponibilidade do sistema. Unidade de diagnóstico DUV3A (sensor de vibração) A unidade de diagnóstico DUV3A mede a vibração global e utiliza este valor para calcular o espectro de frequência. O sensor de vibração global e as eletrônicas de avaliação são integrados completamente na unidade de diagnóstico. Dados, como aceleração de vibração, frequências de danos, etc., podem ser gravados, processados e avaliados descentralizados sem qualquer conhecimento especializado. O avanço de danos dos objetos de diagnóstico é indicado pelos LEDs diretamente na unidade DUV3A. Também é possível visualização externa dos sinais binários no controlador. Pode ser feita uma análise mais aprimorada através do software. A unidade de diagnóstico DUV3A é presa ao redutor ou motor utilizando um elemento de fixação. A posição onde a unidade de diagnóstico é instalada depende dos objetos a serem diagnosticados (tipo do redutor/motor, forma construtiva). O torque de aperto para a conexão do parafuso é 7 Nm. A unidade de diagnóstico possibilita monitorar até objetos diferentes ou 2 frequências individuais. Ela pode ser utilizada com rotações constante e variável. Para garantir diagnóstico correto quando utilizar rotações variáveis, deve ser fornecido um sinal de corrente...2 ma ou um sinal de pulso. A fonte de alimentação é 24 V CC. Os parâmetros da unidade são ajustados utilizando o programa fornecido. Quando todos os dados tiverem sido configurados, é realizado um teste de pulso para verificar o nível de sinal do objeto a ser monitorado para a unidade de diagnóstico. A seguir, todos os dados são transferidos ao sensor e a execução teach-in pode ser realizada. O teachin é um processo auto-didático automático do sensor ativado em condições operacionais. Após o teach-in bem sucedido, a unidade está pronta e entra o modo de monitoração. Como a unidade necessita um certo tempo de medição em rotação constante, dependendo do ajuste e número de objetos a serem monitorados, deve-se consultar a SEW-EURODRIVE para aplicações onde este tempo é < 16 segundos. Catálogo - Motoredutores DR - Edição /21 3