POLIAS E CORREIAS - INFORMAÇÕES GERAIS PULLEYS AND BELTS - GENERAL INFORMATION

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1 te POLIAS E CORREIAS - INFORMAÇÕES GERAIS PULLEYS AND BELTS - GENERAL INFORMATION A transmissão por polias e correias é uma das mais antigas na qual a transmissão de potência ocorre por atrito entre a correia e as polias. Pode ser classificada como simples quando existe 2 polias (uma condutora e uma conduzida) ou múltipla quando existem polias intermediárias. Belt transmission is one of the oldest in which the power transmission takes place through friction between the belt and pulleys. It can be classified as a simple when there are 2 pulleys (a driver and a driven), or multiple, when there are intermediate pulleys. As transmissões por correias e polias apresentam diversas vantagens dentre as quais baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistência ao desgaste, funcionamento silencioso e sendo flexíveis e elásticas, são adequadas para grandes distâncias entre centros. Belt transmissions has several advantages among which low initial cost, high coefficient of friction, high wear resistance, quiet operation and being flexible and elastic, are suitable for large distances between centers. PRINCIPAIS TIPOS DE CORREIAS MAIN BELT TYPES Considera-se que os tipos básicos de correias são: * Correias Planas * Correias em V * Correias redondas * Correias sincronizadoras It is considered that the basic types of belts are: * Flat Belts * V-Belts * Round Belts * Timing belts Correias planas e correias em V transmitem potência pelo atrito entre a correia e as polias. Três fatores principais determinam esse potencial de aderência da correia às polias: * Área de contato * A tensão da correia * A fricção entre a correia e polia ou a superfície da polia (coeficiente de atrito) No entanto, sempre ocorre um pequeno deslizamento. As correias sincronizadoras são utilizados em aplicações onde o deslize não pode ser tolerado. Outra aplicação importante é quando existe necessidade de sincronismo entre os eixos acionador e acionado(comando de válvulas em automóveis). Esse tipo de correia tem um perfil que se encaixa nas ranhuras das polias, proporcionando assim o mesmo encaixe positivo que ocorre em transmissões por engrenagens ou por correntes. Flat belts and V-belts transmit power by friction between the belt and pulleys. Three main factors determine this potential of the grip: * Contact area * Belt tension * Friction between the belt and pulley or sheave surface (coefficient of friction) However, always a small slip takes place. The timing belts are used in applications where slippage can not be tolerated. Another important application is when there is need for synchronization between the driver and driven shafts (engine valve timing in cars). This type of belt has a profile that fits into the grooves of the pulleys, thereby providing the same positive engagement occurring in transmissions with gears or chains.

2 CORREIAS PLANAS (FLAT BELTS) O uso de correias planas vem diminuindo desde que a maioria dos equipamentos industriais modernos foram construídos para utilização de correias em V ou trapezoidais. As principais vantagens são o baixo nível de ruído, eficiência em altas velocidades e grandes distâncias entre centros. A principal desvantagem de correias planas é sua dependência de tensão da correia para produzir aperto neceeário para garantir o atrito sobre as polias. Essa tensão necessária para transmitir a potência pode, muitas vezes reduzir a vida útil dos mancais. Desde que as correias planas são muito finas, não estão sujeitas a altas cargas centrífugas e, assim, operam bem em polias menores, em altas velocidades periféricas da ordem de 45 m/s ( fpm). Por outro lado As correias planas são fabricadas em diversos tamanhos e espessuras nos seguinte materiais: couro, borracha, lona ou algodão impregnado de borracha. Para uma maior resistência à tracção, as correias de borracha são reforçadas com cabos de aço ou cordas de nylon. Também podem ser usados Plasticos (Folhas de plástico fino com camadas de borracha) e tecidos (algodão ou nylon). A espessura da correia depende do número de camadas usadas em sua fabricação. As correias planas modernas são fabricadas com um núcleo elástico forte, normalmente reforçado com fios de nylon ou de aço, com camadas externas de elastômero. The use of flat belts has decreased since most modern industrial facilities have been built to use V-belts or trapezoidal. The main advantages are the low noise level, efficiency at high speeds and long distances between centers. The main disadvantage of flat belts is a belt tension to produce addiction neceeário to ensure friction grip on the pulleys. This tension required to transmit the power can often reduce the bearing life. Since the flat belts are thin, are not subject to high centrifugal loads and, therefore, operate well at small pulleys at high peripheral speeds of 45 m/s (9,000 fpm). The flat belts are manufactured in different sizes and thicknesses in the following materials: leather, rubber, canvas or rubber impregnated cotton. For increased tensile strength, rubber belts are reinforced with steel cords or nylon cords. Plastics can also be used (thin plastic sheets with rubber) and cloth (cotton or nylon). The thickness of the belt depends on the number of layers used in its fabrication. Modern flat belts are made of a strong resilient core normally reinforced with nylon or steel wires with outer layers of elastomer. A Figura mostra uma polia da correia plana. A polia deve ser mais larga do que a correia plana. Praticamente se adota que a polia tenha 1 polegada a mais de largura do que a correia para dimensão de até 6 polegadas; para largura da correia maior que 6 polegadas a polia deve ter largura de 2 polegadas a mais. Figure shows a flat belt pulley. The pulley should be larger than the flat belt. Practically it adopts the pulley has more than 1 inch width than the belt dimension up to 6 inches; to width greater than 6 inches, belt pulley must have a width of 2 inches greater.

3 De acordo com a norma DIN 111, a superfície de contato da polia para correias planas pode ser plana ou abaulada. A polia com superfície plana conserva melhor as correias e a polia com superfície abaulada guia melhor as correias. O acabamento superficial deve ficar entre quatro e dez milésimos de milímetro (4 10µm). Quando a velocidade da correia supera 25m/s é necessário equilibrar estática e dinamicamente as polias (balanceamento). According to DIN 111, the contact surface of the pulley flat belts may be flat or crown. The pulley with flat surface best preserves belt and the pulley with crown surface best guide the belt. The surface finish should be between four and ten thousandths of a millimeter (4~10μm). When the belt speed exceeds 25 m/s is necessary to balance statically and dynamically pulleys (balancing). Balanceamento ISO VDI Balancing ISO VDI Grade Planos d (mm) v(m/s) G Planes 355 up >355 >30 2 Quando a relação de transmissão supera 6:1, é necessário aumentar o ângulo de abraçamento da polia menor. Para isso, usa-se o rolo tensionador ou esticador, acionado por mola ou por peso. When the reduction ratio exceeds 6: 1, it is necessary to increase the arc of contact of smaller pulley. For this, it is used the idler pulley actuated by spring or weight. Habasit A versatilidade das correias planas permite diversos arranjos de transmissão The versatility of flat belts allows many transmission arrangements

4 CORREIAS V OU TRAPEZOIDAIS ( V BELT) Correias em V são projetadas para operar em ranhuras em forma de V nas polias utilizados para transmissão de potência. O emprego da correia em V é preferível ao da correia plana por possuir as seguintes características: Praticamente não tem deslizamento. Relação de transmissão até 10:1. Permite boa proximidade entre os 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 consequência do efeito de cunha, triplica em relação à correia plana. Partida com menor tensão prévia que a correia plana. Menor carga sobre os mancais que a correia plana. Elimina os ruídos e os choques, típicos da correia emendada com grampos. Emprego de até 12 correias em uma mesma polia. V-belts are designed to operate in V-shaped grooves in the pulleys used for power transmission. The belt in V utilization is preferable to the flat belt by having the following characteristics: Virtually does not slip. Reduction ratio to 10: 1. Allows good proximity between the shafts. The limit is given by p = D + 3 / 2H (D = diameter of the largest pulley and h = height). The pressure in the flanks, as a result of the wedge effect, triple in relation to the flat belt. Start with less pretension that the flat belt. Less load on the bearings that the flat belt. Eliminates noise and shocks typical of the amended strap with clips. Up to 12 V belts arragement in one pulley. TIPOS DE CORREIAS EM V (V BELTS TYPES) Correia V Tipo Convencional (Conventional Type V Belt) É o tipo mais comumento usado. É classificado em A, B, C, D e E de acordo com as dimensões da seção transversal. É também conhecido como Hi Power The conventional V-belt is the most common belt in use. These belts are sized as to cross-section sizes A, B, C, D, E. This profile is also knowed as Hi Power Seção width largura height altura D min a b Sheave Polia Range (Faixa) in mm in mm in mm A 1/ /32 8 3,0 76,2 B 21/ / ,4 137,2 C 7/ / ,0 228,6 1/4-10 angle ângulo D 1.1/4 32 3/ ,0 330, º E 1.1/ ,6 548,6 > 100 HP Velocidade da correia (belt speed) max 40 m/s (7800 fpm)usual 33m/s (6000 fpm) Correia V Perfil Estreito ( Narrow V Belt) Correias em V seção estreita podem transmitir até três vezes a potência de correias trapezoidais convencionais no mesmo espaço ou na mesma potência. Três secções transversais das correias trapezoidais estreitas estão disponíveis: 3V. 5V e 8V V-belts narrow section can transmit up to three times the power of conventional V-belts in the same space or same power. Three cross-sections of narrow V-belts are available: 3V. 5V and 8V width largura height altura D min HP ângulo Seção a b Sheave Polia Range (Faixa) angle in mm in mm in mm º 3V 3/8 9,50 5/16 8,00 2,64 67,0 1/ V 5/8 16,00 17/32 13,50 5,94 151, V 1 25,40 7/8 22,20 12,40 315, velocidade da correia (belt speed) max 55 m/s usual 33 m/s

5 Comparaçao dos perfis padronizados (Standar profile comparison) Correia V Alta Performance - V Belts Hi Performance Wedge - (Narrow ISO V Belt- DIN7553 ISSO 4184) Correias V de alta performance(perfil SP) foram desenvolvidos para permitir unidades mais compactas capazes de transmitir maior potência do que os outros tipos de correias. Isso foi conseguido através do aumento da seção de compressão abaixo dos cordonéis de reforço. Power wedge belts were developed to enable the design of more compact drives able to transmit greater power than existing wrap belts. This was achieved by increasing the compression section below the reinforcing cords. Seção width largura height altura D min HP ângulo a b Sheave Polia Range (Faixa) angle in mm in mm in mm º SPZ 13/32 9,70 11/32 8,50 2,2 63 1/ SPA 1/2 12,70 7/16 11,00 2,8 90 7, SPB 21/32 16,60 17/32 13,00 4, SPC 7/8 22,20 3/4 19,00 7, SPP 1 25,40 15/16 23,00 12,4 315 > velocidade 40m/s usual (acceptable usual speed) 40 m/s (7800 fpm) Correia V para serviços leves (Light Duty V Belt) Correias em V para serviços leves (light duty) são usadas na gama de potência fraccionada e são frequentemente referidos como cavalos de potência fraccionada ou correias trapezoidais PSF. Elas são comumente usados no acionamento de pequenas bombas, compressores, cortadores de grama, tratores de jardim, utensílios domésticos, pequenos ventiladores e outros equipamentos. Sua aplicação normalmente está limitada a potências abaixo de 3HP Os padrão nominais secções transversais RMA das correias leves são identificados como 2L, 3L, 4L e 5L. Light Duty V-belts are used in the range of fractional power and are often referred to as fractional horsepower V-belts or PSF. They are commonly used in the drive of small pumps, compressors, lawn mowers, garden tractors, household items, small fans and other equipaments.their application is limited to power up to 3HP. The standard nominal cross-sections of the RMA light duty belts are identified as 2L, 3L, 4L and 5L.

6 diametro ext. efetivo (in) e ângulo (º) width largura height altura D min HP hg external effective diameter (in) and angle (º) a b Sheave Polia Range 32º 34º 36º 38º (in) Seção in mm in mm in mm faixa 2L 1/4 6,35 5/32 3,97 0,8 20,32 0,09-0,25 < 1,52 1,5-1,99 2,0-2,5 >2,5 0,250 3L 3/8 9,53 7/32 5,56 1,25 31,75 0,09-0,78 <2,2 2,2-3,19 3,2-4,2 >4,2 0,406 4L 1/2 12,70 5/16 7,94 1,25 31,75 0,09-1,78 <2,65 2,65-3,24 3,25-5,65 >5,65 0,490 5L 21/32 16,70 3/8 9,53 2,2 55,88 0,36-2,71 <3,95 3,95-4,94 4,95-7,35 > 7,35 0,580 velocidade max (max speed) 33m/s (6000 fpm) CORREIAS REDONDAS ( ROUND BELTS) Correias redondas são menos utilizados do que correias planas e V. Mas, para algumas aplicações são preferidas. Correias redondas são feitos de borracha, lona ou couro. O diâmetro está normalmente entre 3 mm e 12 mm. O diâmetro mínimo é da polia menor deve ser 30 vezes o diâmetroda correia. Existem doistipos desulcodapolia paracorreias redondas:trapezoidalcomum ângulode 40 entreos ladoseumameia circunferência com raio igual à da correia. Correias redondas tem as seguintes vantagens: * Podem operar em polias montadas em vários planos diferentes. Elas são adequados para 90º de torção, dobras ou transmissões tipo reversas. * Pode ser esticada sobre polia e introduzida na ranhura com facilidade. Isso faz com que a montagem e substituição seja simples. Correias redondas são limitados a trabalhos leves. São usadas em máquinas têxteis, máquinaa de lavar louça, máquinas de costura, aspiradores de pó, equipamentos dentários, dentre outros. RoundbeltsarelessusedthanflatandVbelts.But,forsomeapplicationsareprefered.Roundbelts aremade ofrubber,canvasor lather. The diameter is usually from 3mm to 12 mm. The minimum diameter of small pulley is 30 times the belt diameter. There are twotypes for groove of the pulley for round belts: trapezoidal with an angle of 40º between sides and half round withradius equalto that of the belt. Roundbelts has the following advantages: * Can operate over pulleys in several different planes. They are suitable for 90º twist, reverse bends or serpentine drives. * Can be stretched over pulley and snapped into the groove easily. This makes the assembly and replacement simple. Round belts are limited do light duties. They are used at dishwasher, sewing machines, vacuum cleaners and light textile machinery, dental equipment, and others. Correias redondas podem ser fabricadas com ou sem cordonéis de de reforço. A figura à direita mostra uma correia com o interior de Neoprene reforçado com cordonéis de poliéster e envolta em uma trama de tecido especial para garantir resistência a oleo e produtos químicos. Na figura mais abaixo, a correia redonda foi fabricada com poliuretano tanto interna como externamente. Na parte externa há uma trama para melhorar a resistência. Essa correia também pode ser fornecida com o reforço de 1 cordonel no centro (figura em laranja) Round belts can be manufactured with or without reinforcement of cords. The figure at right shows a belt with Neoprene inner, reinforced with polyester cords and wrapped in a special fabric frame to ensure resistance to oil and chemicals. In the figure below, the round belt was made of polyurethane both internally and externally. On the outside there is a frame to improve the strength. This belt can, also, be furnisehd with a cord in the belt center. (orange figure)

7 As correias redondas são fornecidas como prontas (junta soldada) ou abertas para que o usuário faça a emenda. Além dos tipos mostrados, também é fornecido o tipo vazado ou oco, que se assemelha a uma mangueira. The round belts are supplied as ready (welded joint) or open to the user make the amendment. In addition to the types shown, is also provided the hollow type, which resembles a hose. Material Dureza (Hardness) Diâmetro da correia Belt Cross Section POLIA - DIÂMETRO MINIMO (D) EM FUNÇÃO DO DIÂMETRO DA CORREIA (d), DO MATERIAL E DA DUREZA SHORE Pulley - Diameter minimum (D) as function of Belt diameter (d), material and shore hardness. PU 83A in mm in mm in mm in in in in mm in 5/64 2, , ,375 0,5 20 PU 70A 3/32 2, ,75 0, , ,82 PY 83A PY 92A PU 87A CR reforç* reinf.* 1/8 3, , , ,5-2,5 5/32 4, , ,5 0, /16 5, , ,26 1 1, , ,67 7/32 5, ,75 15/64 6, , /4" 6, ,00 1,65 1,5 2,25 1,5-2,5 9/32 7, /16 8, , ,5 11/32 9, /8 9, ,62 2,5-6,5 13/32 10, /16 11, ,06 2,7 15/32 12, , /2 12, , /16 14, ,88 3,5 19/32 15, /8 16, ,50 23/32 18, /4 19,1 4,5 referencias Reference (REF)s Legenda Legend d REF PU CR PY * PU 88A / 90A Poliuretano (Uretano Sólido) Policloropreno (Neoprene) Pyrathane (poliuretano à base de poliéster) reforçado com cordonel de poliester PU 88A / 90A reforçado* reinforced* Diâmetro da polia D Pulley diameter Poliurethane (solid urethane) Polychloroprene (Neoprene) Pyrathane (polyesther based polyurethane) reinforced with polyesther cord

8 Potência / Velocidade da correia D (mm) Power and Belt Speed v=5m/s v=11m/s P (kw)* 3 0,05 0,1 4 0,07 0,15 5 0,1 0,23 6 0,2 0,32 7 0,29 0,47 8 0,35 0,61 9 0,37 0,8 10 0, ,65 1,4 15 0,95 2 * potência transmissível (transmissible power) CORREIAS SINCRONIZADORAS - TIMING BELTS As correias sincronizadoras possuem a face inferior dentada que, em união com a polia, também dentada, permitem uma transmissão de potência sem deslizamento. As correias de melhor qualidade possuem vários cordonéis helicoidais de aço ou de fibra de vidro que aumentam a capacidade de suportar cargas ao mesmo tempo que impedem o alongamento da correia. A força, que se transmite através dos flancos dos dentes, pode chegar a 400 N/cm. O perfil dos dentes pode ser trapezoidal ou semicircular, geralmente, são feitos com módulos 6 ou 10. As polias são fabricadas de metal sinterizado, metal leve ou ferro fundido em areia especial para precisão nas medidas em bom acabamento superficial. Para a especificação das polias e correias sincronizadoras, deve-se mencionar o comprimento da correia ou o número de sulcos da polia, o passo dos dentes e a largura. Timing belts have a bottom face which, in union with the pulley, also sprocket, allow a non-slip power transmission. The best quality helical straps have several steel cords or glass fibers that increase the load carrying capacity while preventing the belt stretching. The force, which is transmitted through the flanks of the teeth, can reach 400 N / cm. The profile of the teeth may be trapezoidal or semicircular, generally are made with 6 or 10 modules. The pulleys are made of sintered metal, light metal or cast iron in special sand for accuracy in measurements in good surface finish. For the specification of pulleys and timing belts, it should be mentioned belt length or number of grooves pulley, the tooth pitch and width. As correias síncronizadoras têm um núcleo fino e flexível de neoprene. Os dentes moldados também são feitos de neoprene e são precisamente formados e espaçados com precisão. Cordonéis trançados contínuo são o elemento de transporte da carga, enquanto o tecido de nylos empresta resistencia para a superfície dos dentes. Timing belts have a thin, flexible neoprene core. Molded teeth are also made of neoprene and are formed precisely and accurately spaced. Continuous braided continuous cords are the traction component carrying the load, while the fabric resistant nylon, provides better wear resistance to the tooth surface element.

9 A Mechanical Power Tansmission Association (MPTA) e a Rubber Manufacturing Association editaram os seguintes padrões sobre as correias sincronizadoras: IP-24 Synchronous Belts (MXL, XL, L, H, XH, and XXH Belt Sections) IP-27 Curvilnear Toothed Synchronous Belts (H3M, R3M, S3M, H5M, S5M, H8M, R8M, S8M, H14M, R14M, S14M, H20M, AND R20M Belt Pitches The Mechanical Power Tansmission Association (MPTA) and the Rubber Manufacturing Association has the following standards on timing belts: IP-24 Synchronous Belts (MXL, XL, L, H, XH, and XXH Belt Sections) IP-27 Curvilnear Toothed Synchronous Belts (H3M, R3M, S3M, H5M, S5M, H8M, R8M, S8M, H14M, R14M, S14M, H20M, AND R20M Belt Pitches

10 correia (belt) passo (pitch) [in] MXL XL L H XH XXH 0,08 0,2 0,375 0,5 0,875 1,25 Em função da diversidade de tipos e tamanhos, sugere-se a consulta aos catálogos dos fabricantes que apresentam informações como as mostradas abaixo. Dentre os diversos fabricamos, citamos: Gates, Goodyear, Mitsuboshi, Optibelt, Fenner, Emerson, Bando, Schneider (Brasil), Rexon (Brasil), Universal (Brasil). Because of types and sizes diversity, we suggest consulting the manufacturer catalogs that display information like the showed bellow. Among the various manufacturers, we quote: Gates, Goodyear, Mitsuboshi, Optibelt, Fenner, Emerson, Bando, Schneider (Brazil), Rexon (Brazil), Universal (Brazil).

11 Tipo de correia Type of belt Sincronizadora Synchronous Elong. Max (1%) <0,75 0,75-7,5 7,5-75 >75 < >30 < >2000 [MXL] [XL] INFORMAÇÕES TÉCNICAS (TECHNICAL INFORMATIONS) [L] kw max [H] [XH] Veloc Max Max Speed (m/s) [XXH] 50 <0,15 Dist. entre centros recom, Recom.center distance (mm) STS Sincronizadora longa Long Synchronous (LSB-R) King Power Synchronous Belt (KPS) [S4,5M] [S5M] [S8M] ]S15M] 60 <0,15 10 <0,15 [S8M] [S14M] 30 <0,1 Fonte (Source) Bando Chemical Industries (Japan) borracha rubber área de projeto recomendada (recommended design area) poliuretano polyurethane área de projeto marginal (marginal design area) não projetar nesta área (do not design in this area) *Números mostrados são o máximo sob condições normais de operação (numbers shown are maximus under normal operating conditions) * Letras entre [ ] mostram o tipo de correia ( letters in [ ] show belt type)

12 Favor consultar TR02 para cálculo e seleção de correias (Please consult TR02 for belt selection) Power transmission belt selector - Bando Design Manual Timing Belt - Mitsuboshi Noções Básicas de Elementos de Máquinas - SENAI - CST Power Transmission Products - Good Year Designer Handbook - Stomil Sanok Belt Drives - Section D - Martin Elementos Orgânicos de Máquinas II - UFPR - Alan Sulato de Andrade Produtos de Transmissão de Potência - Good Year Belt Drive & Bearing Reference Guide - Browning Emerson Elementos de Transmissão Flexíveis - UFRJ - Flavio de Marco Filho Industrial V Belt Design Guide - Carlisle Power Transmission Belts Engineering Guide - Habasit Siegling Transilon Round Belts - Forbo Fontes de referência ( Referencd Sources): Design Manual Timing Belt - Mitsuboshi Power Transmission 2012 Prod. Catalog - Gates Technical Manual V Belt Drives - Optibel Design Manual for Transmission Belts - DRB V Belts Drive - Andrzej Maciejczyk / Zbigniew Zdziennicki Transmission Belts - Roflex V Belt Selection Handbook - Baldor - Maska Engineering Manual T Dodge Light and Power Precision - Drive Design Manual - Gates Flexible Mechanical Elements - Chapter 17 - Mc Graw Hill Round Belt - Misumi Correias Schneider - Correias Universal -