MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE AULA 4 E 5 POLIAS E TAMBORES

Transcrição

1 MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE AULA 4 E 5 POLIAS E TAMBORES PROF.: KAIO DUTRA

2 Polias As polias podem ser fabricadas nos dois tipos: Móveis: Movimentam-se com o movimento da carga, normalmente usada para distribuir a carga nos órgãos flexíveis; Fixas: Não movimentam-se com a movimentação da carga e possuem a função de mudar a direção dos órgão flexíveis.

3 Polias Fixas Uma extremidade do cabo, que passa sobre a polia, é carregada com a carga Q e a outra tracionada com a carga Z. Desprezando-se a resistência na polia, a força de tração Z seria igual a Q. Porém, na realidade, Z>Q por causa das resistências na polia (resistência à flexão e resistência de atrito nos mancais). A relação Z/Q é chamada de resistência da polia: ε = Z Q Onde o inverso recebe o nome de rendimento da polia: η = 1 ε

4 Polias Fixas O fator de resistência da polia pode ser calcula pela seguinte equação empírica: ε = 1 + 0,1 d + μ d D 10 R Na equação o termo 0,1 d representa a resistência do cabo com a D 10 polia e o termo μ d a resistência do mancal da polia. R Onde: d - diâmetro do cabo (cm); D - diâmetro da polia (cm); d - diâmetro do eixo da polia (cm); R - Raio da polia (cm); μ Coeficiente de atrito da polia com o cabo.

5 Polias Móveis Essas polias tem eixos móveis, sobre os quais são aplicadas as cargas. Existem polias dois tipos de configuração de polias móveis: Para ganho em força: Nesta configuração a carga é acoplada em um gancho na polia e um motor traciona o cabo com uma tensão Z. Para ganho em velocidade: Nesta configuração a carga é erguida pelo cabo que passa pela polia e o motor ergue a polia com a carga Z.

6 Polias Móveis Ganho de Força Neste caso a carga é erguida a uma velocidade duas vezes menor que a velocidade do cabo: V carga = V cabo /2 Quanto a resistência da polia: Z = ε 1+ε Q η = Z 0 = 1+ε Z 2ε Normalmente o rendimento da polia móvel é um pouco maior que o da polia fixa.

7 Polias Móveis Ganho de Velocidade Neste caso a carga é erguida a uma velocidade duas vezes maior que a velocidade do cabo: V cabo = V carga /2 Quanto a resistência da polia: Z = Q(1 + ε) η = 2 (1+ε) Neste caso, o rendimento da polia móvel também é maior que o de uma polia fixa.

8 Sistemas de Polias Um sistema de polia é uma combinação de várias polias ou roldanas fixas e móveis. Existem sistemas para um ganho em força e para um ganho em velocidade. Dispositivos de elevação empregam, predominantemente, talhas para ganho em força e, muito raramente, talhas para um ganho em velocidade.

9 Sistemas de Polias Sistema de polias para ganho de força: Estes sistemas podem ser das seguintes configurações: Com cabo saindo de polia fixa; Com cabo saindo de polia móvel.

10 Sistemas de Polias Sistema de polias para ganho de força Cabo saindo de polia fixa: Se indicarmos por n o número de polias e Z a força que suportada por cada cabo, poderemos fazer as seguintes relações: Desprezando-se a resistência de atrito, a força em cada parte do cabo será: Z = Q n Considerando-se a resistência, teremos: Z = Q = Q ε n η n n n Onde η n e ε n são o rendimento e o fator de resistência do sistema de polias.

11 Sistemas de Polias Sistema de polias para ganho de força Cabo saindo de polia fixa: Para um sistema de polias o rendimento e a carga suportada por cada trecho de cabo é dado por: η = 1 ε n 1 ε n n ε 1 n ε 1 Z = Qε ε n 1 Quanto a velocidade, no sistema de polias a relação será dada pela seguinte equação: V cabo =nv carga

12 Sistemas de Polias Sistema de polias para ganho de força Cabo saindo de polia móvel: Se indicarmos por n o número de polias e Z a força que suportada por cada cabo, poderemos fazer as seguintes relações: Desprezando-se a resistência de atrito, a força em cada parte do cabo será: Z = Q n+1 Considerando-se a resistência, teremos: Z = Q η n (n+1) = Q ε n (n+1) Onde η n e ε n são o rendimento e o fator de resistência do sistema de polias.

13 Sistemas de Polias Sistema de polias para ganho de força Cabo saindo de polia móvel: Para um sistema de polias o rendimento e a carga suportada por cada trecho de cabo é dado por: η = 1 ε n (n+1) ε n+1 1 ε 1 Z = Qε n ε 1 ε (n+1) 1 Quanto a velocidade, no sistema de polias a relação será dada pela seguinte equação: V cabo =(n+1)v carga

14 Sistemas de Polias Com um fator de resistência ε = 1,05 a curva de rendimento, para vários números de polias, é mostrada pela gráfico.

15 Sistemas Múltiplos de Polias Devido à suspensão direta das cargas nas extremidades dos cabos ou empregos de sistemas simples de polias, para um ganho em força, em órgãos de elevação, os seguintes problemas podem ser salientados: As partes do cabo estão num plano, e isso pode provocar balanço da carga; Grandes diâmetros de cabos; A carga elevada move-se na direção horizontal, porque o cabo, enrolando-se no tambor, move-se ao longo de seu comprimento.

16 Sistemas Múltiplos de Polias A) Sistema múltiplo de polias com quatro partes usado para transportar cargas até 25t, seu rendimento é em torno de 0,94. B) Sistema múltiplo de polias com seis partes e rendimento em torno de 0,92.

17 Sistemas Múltiplos de Polias C) Sistema múltiplo de polias com oito partes usado para transportar cargas até 75t, seu rendimento é em torno de 0,9. D) Sistema múltiplo de polias com dez partes usado para transportar cargas até 100t e rendimento em torno de 0,87.

18 Sistemas de Polias Com Ganho de Velocidade Estes tipos de sistemas são raramente utilizados, suas aplicações restringem-se a elevadores hidráulicos e pneumáticos para moverem cargas mais rapidamente do que o movimento do pistão. A figura mostra um exemplo deste tipo de sistema.

19 Polia para Correntes Soldadas Essas polias, do tipo móvel ou fixa, são usadas, principalmente, em talhas e guinchos de acionamento manual, embora, algumas possam ser empregadas em aparelhos acionados a motor. O diâmetro de um polia, para mecanismos de acionamento manual, é selecionado pela relação D 20d, onde d é o diâmetro do fio da corrente. Para polias acionadas por motor D 30d.

20 Polia para Correntes Soldadas O rendimento de polias de corrente é em torno de 0,95. A resistência à flexão oferecida pelas correntes soldadas, passando por polias, é comumente determinada pela formula: W = Q d R μ Onde: R Raio da polia; μ - Coeficiente de atrito nas articulações (0,1 a 0,2); Q Força de tração na corrente.

21 Roda dentada para Correntes Soldadas São usadas como rodas de correntes de acionamento de talhas e guinchos, operados manualmente. A roda dentada apanha a corrente que entra e os elos assentam-se nas cavidades, evitando, assim, o escorregamento da corrente no aro. Observa-se uma considerável resistência de atrito quando a corrente passa sobre a roda dentada. Portanto, a corrente e a roda dentada devem ser regularmente engraxadas. O rendimento das rodas dentadas são em torno de 0,93.

22 Roda dentada para Correntes Soldadas A resistência da corrente à flexão, é determinada da mesma maneira que a das polias de corrente: W = Q d R μ O diâmetro da roda dentada pode ser encontrado com a seguinte equação: D = l sin 90 n 2 + d cos 90 n Onde: l comprimento interno do elo; d diâmetro do fio da corrente e n é o número de dentes (mínimo de 4). 2

23 Roda dentada para Correntes Soldadas Se o número de dentes for grande (n >9) e o diâmetro da barra da corrente for suficientemente pequeno (d>15mm), o segundo termo da formula anterior pode ser desprezado e o diâmetro da roda pode ser determinado da seguinte forma: D = l sin 90 n

24 Roda dentada para Correntes de rolos Essas rodas dentadas são usadas como rodas de correntes de acionamento de talhas e guinchos. O rendimento é em torno de 0,95. A resistência à flexão de uma corrente de rolos é determinada pala formula: W = Q δ R μ Onde: δ é o diâmetro do pino do rolo e μ o coeficiente de atrito (0,08 a 0,1).

25 Roda dentada para Correntes de rolos Designando por n o número de dentes e por t o passo da corrente, então o diâmetro da circunferência primitiva pode ser determinado como segue: D = t sin 180 n O número mínimo de dentes é frequentemente 8. Para segurança de operação as rodas dentadas para correntes de rolos, são às vezes, fechadas em uma caixa, que serve como guia e evita que a corrente escorregue fora da roda.

26 Polias para Cabos As polias para cabos podem ser de construção fixa e móvel. Seus rendimentos variam entre 0,96 e 0,97, levando-se em conta o atrito nos mancais. O diâmetro das polias, para cabos de fibra, não devem ser menor que 10d, onde d é o diâmetro do cabo.

27 Polias para Cabos Para cabos de aço, o diâmetro mínimo da polia é determinado por tabelas.

28 Polias para Cabos O diâmetro das polias também podem ser calcula utilizando a equação abaixo: D>e 1 e 2 d Onde: d - diâmetro do cabo e 1 e e 2 são fatores apresentados nas tabelas.

29 Polias para Cabos As seções transversais dos aros das polias, para cabos, estão disponíveis em catálogos em tabelas conforme abaixo.

30 Tambores para Correntes Esses tambores são usados somente em casos excepcionais par guindastes giratórios, operados manualmente ou com motores pneumáticos e elétricos de peque porte. Levando-se em conta o atrito dos mancais, o rendimento é em torno de 0,94 a 0,96. O diâmetro deve ser D 20d (d diâmetro do fio da corrente). A resistência à flexão pode ser calculada pela seguinte formula: W = Q d 2R μ

31 Tambores para Cabos Tambores para cabos de fibra são frequentemente lisos com flanges altas para possibilitar o enrolamento do cabo em várias camadas. O diâmetro do tambor é selecionado a partir das mesas relações dos diâmetros das polias, D 10d, para cabos de fibra. Os tambores para cabos de aço possuem rendimento em torno de 0,95. Neste caso, o diâmetro do tambor também depende do diâmetro do cabo e pode ser obtidos utilizando tabelas.

32 Tambores para Cabos Com acionamento a motor, o tambor deve ser sempre provido de ranhura helicoidais, de modo que o cabo se enrole uniformemente e fique menos sujeito a desgaste. As dimensões das ranhuras são apresentadas em tabelas, conforme a mostrada abaixo.