ELEMENTOS MECÂNICOS LEXÍVEIS - CORREIAS Prof. Alexandre Augusto Pescador Sardá
INTRODUÇÃO ELEMENTOS LEXÍVEIS - UTILIZAÇÃO Transmitem potência através de distâncias relativamente grandes. Substituem engrenagens, eixos, mancais ou dispositivos similares de transmissão de potência; Redução de custos (Economia); Importantes na absorção de cargas de choque e no amortecimento de vibrações.
CORREIAS Devem ser utilizadas para grandes distâncias entre eixos; Devido ao deslizamento e à deformação das correias, a velocidade angular não é constante, nem é igual à razão dos diâmetros das polias (Exceto as correias de tempo); Isolam vibrações, diferentemente das engrenagens. Polia intermediária ou de tensão pode ser usada para evitar ajustes na distância de centro que são ordinariamente necessários pelo envelhecimento ou pela instalação de correias novas.
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CORREIAS Reversão: Só correias chatas podem ser utilizadas, pois os dois lados contatam a polia. Transmissão reversível e não-reversível de correias.
CORREIAS Elimina a necessidade de uma embreagem. A correia plana pode ser mudada de um lado para outro pelo uso de um garfo.
CORREIAS Garfo Transmissões de velocidade variável.
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MATERIAIS Correias Planas: Uretano e tecido impregnado de borracha reforçado com cabo de aço ou cordas de náilon, para absorver a carga de tensão Correia em V: tecido e corda algodão, raiom ou náilon e impregnada de borracha.
UTILIZAÇÃO Correias Planas: Transmitem grandes quantidades de potência por longas distâncias de centro; extremidades unidas por apetrechos fornecidos pelo fabricante; Correia em V: Um pouco menos eficientes que as planas, não tem juntas, tendo comprimentos padronizados. Correias de tempo: feitas de tecido emborrachado e cabo de aço e tem dentes que se encaixam nos sulcos cortados na periferia da roda dentada; não sofrem esticamento ou escorregamento, transmitem potência com velocidade angular constante, utilizadas em qualquer velocidade. desvantagem: custo e necessidade de dentes na polia.
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS orte núcleo elástico rodeado por um elastômero; Apresentam vantagens sobre as transmissões de engrenagens ou de correia em V; Eficiência de 98% (próximo a uma engrenagem); Pouco ruído e absorção de vibração torcional do sistema;
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Para uma correia aberta, os ângulos de contato devem ser: d D sen sen D d C D d C D = diâmetro da polia maior; d = diâmetro da polia menor; C = distância entre-centros; = ângulo de contato. L 4C D d D d D d
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Para uma correia fechada, o ângulo de contato deve ser: sen D d C D = diâmetro da polia maior; d = diâmetro da polia menor; C = distância entre-centros; = ângulo de contato. L 4C D d D d
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Relação entre tensão do lado apertado e lado frouxo:
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Somatório de forças na direção radial: r d d d sen sen dn ds 0 r d d d dn ds 0
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Ignorando-se os termos de ordem mais elevadas: dn d ds Na direção tangencial: t f dn d 0 d f dn d f d ds f d f ds
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS ou: d d f f mr Solução da equação diferencial, linear, primeira ordem, não homogênea: Aexp f mr Assumindo = 0 no lado frouxo: Aexp 0 f m r A m r A m r
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS mr f mr exp Para o lado mais apertado da correia ( = ): mr f mr exp Pode-se escrever: mr mr c m r c c exp f
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS De outra forma: c exp f exp f
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS i = tensão inicial; c = tensão circunferencial decorrente da força centrífuga; = tensão decorrente do torque transmitido T; D = diâmetro da polia;
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Diferença entre e é proporcional ao torque (do slide anterior): T D T D Soma de e (do slide anterior): i c i c
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Da seguinte divisão, obtém-se: / / D T c c i c c c c c c c c i D T ) exp( ) exp( f f D T i Torque é proporcional à tensão inicial.
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Para existir uma transmissão satisfatória de correia plana, a tensão inicial deve ser: Provida; Sustentada; Na quantidade apropriada; Mantida por inspeção rotineira. T D i exp( exp( f) f)
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS exp exp f f D T i i c i c exp exp exp f f f D T i i c i c exp exp f f D T i c i c
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS exp f D T i c i c exp ) exp( f f D T i i c i c exp ) exp( exp f f f i i c 60000 n D H
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Tensão de correia, ou
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS abricantes especificam suas correias incluindo a tensão admissível a, expressa em unidades de força por unidade de largura. b a C p Cv a ( ) a = máxima tensão admissível, lbf; b = largura da correia, in; C p = fator de correção de polia (relacionado com a intensidade de flexão na polia e seu efeito sobre a vida); C v = fator de correção de velocidade;
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS ator de velocidade ator de correção da velocidade para correias de couro.
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS ator de serviço K s é utilizado para desvios da carga a partir da nominal. H H d nom K s n d n d é o fator de projeto;
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS Os seguintes passos devem ser tomados ao se analisar uma correia plana: Encontrar exp(f) a partir da geometria da transmissão de correia e fricção; A partir da geometria da correia e da velocidade, encontrar c ; Encontrar o Torque necessário; A partir do torque T, encontrar - =T/D; Encontrar a tensão necessária i ; Verificar a fricção f; f ln a Encontrar o fator de segurança; c c n fs H H nom a K s
TRANSMISSÕES DE CORREIAS PLANAS E REDONDAS
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EXEMPLO 7. - Shigley Uma correia de poliamida A-3, com largura de 6 in, é usada para transmitir 5 hp sob condições de choque leve, em que K s =,5, e um fator de segurança igual ou maior que, é apropriado. Os eixos de rotação da polia são paralelos e estão no plano horizontal. Eles estão 8 ft distantes. A polia motora de 6 in gira a 750 rpm, de uma maneira tal que o lado folgado está em cima. A polia movida tem diâmetro de 8 in. O fator de segurança destina-se a exigências não qualificáveis. a) Estime a tensão centrífuga c e o torque T. b) Estime as, e i admissíveis, bem como a potência admissível H a ;
EXEMPLO 7. - Shigley Da Tabela 7- f 0, 8 D d 8 6 d sen sen 3, 065rad C 96 exp f exp0,8 3,065, 7 V d n 6 750 748,9 ft / min Da Tabela 7- t 0, 3 0,04lbf / in 3 w 0,046 0,30 0,393lbf / ft bt
EXEMPLO 7. - Shigley w V 0,393 749 5, lbf c g 60 3,7 60 6 T 6305 H n nom K s n d 6305 5hp,5, 750 74,8 lbf. in b) Para correias de poliamida e uretano, C v =: Da Tabela 7-4, Cp = 0,70; T 74,8 a 47, 6lbf D 6 b C C 600 0,70 lbf a a p v 40
EXEMPLO 7. - Shigley a 47, 6lbf 40 47, 6lbf 7, 4lbf i a c 40 7,4 5,6 i 70, 6lbf Potência admissível:,5, 0, hp H d 5 6
CONTROLE DA TENSÃO INICIAL d 3 L i w
CORREIAS EM V As dimensões transversais são padronizadas pelos fabricantes, com cada secção designada por uma letra do alfabeto para tamanhos em dimensões de polegada (em metros por números)
CORREIAS EM V Para especificar uma correia em V, dê a letra da secção, seguida pela circunferência interna em polegadas (Ex: B75).
CORREIAS EM V Para qualquer secção de correia, o comprimento médio é obtido adicionando-se um determinado valor à circunferência interna (padrão). Secção de correia A B C D E Quantidade a ser adicionada [in],3,8,9 3,3 4,5 Ex: B75; Comprimento médio do passo primitivo de 76,8 pol
CORREIAS EM V CORREIAS EM V Comprimento de passo primitivo L p e distância de centro a centro C: Onde D é o diâmetro de passo primitivo da maior polia e d é o diâmetro de passo primitivo da menor. C d D d D C L p 4 / /,5 0 d D d D L d D L C p p
CORREIAS EM V Recomendações: Utilizar 300 < V < 00 m/min. Não é recomendado longas distâncias entre centros para correias trapezoidais porque a excessiva vibração do ramo frouxo abrevia a duração da vida da correia. C D d C D H a KKH tab H a = potência admissível por correia; K = fator de correção de ângulo de envolvimento; K = fator de correção de comprimento de correia.
CORREIAS EM V
CORREIAS EM V
CORREIAS EM V
CORREIAS EM V Potência de projeto: H H K n H nom = potência nominal; d nom s d K s = fator de serviço; n d = fator de projeto.
EXEMPLO Um motor de 7,5 kw (9,87 hp), com velocidade de rotação de 750 rpm deve ser usado para acionar uma bomba centrífuga que opera 4 horas por dia (75 rpm) A distância entre centros não deve excefer 7 mm. O espaço disponível limita o diâmetro da polia a 9 mm. Determinar o diâmetro das polias, as dimensões das correias e o número de correias. Decisões: ) K sobrecarga =, (choque leve); ) 7,5 kw, correia com secção B; 3) D < 9 mm ; D = 80 mm como primeira tentativa; 4) C = 060 mm ( a tentativa)
EXEMPLO Potência de projeto: H H d nom K s n d 9,87,, hp H d 84 Diâmetro da polia menor: n 75 d D 80 88mm n 750 D d 80 88 d sen sen 3, 055rd C 060 D d 80 88 D sen sen 3, 8rd C 060
EXEMPLO Comprimento da correia: L L 4C D d D d D 80 88 803,88883,055 4 060 d L 867,09 mm, 87in Padronizada mais próxima: B Comprimento nominal: +,8=3,8 in
EXEMPLO Velocidade: V d n 88/ 5,4 750 339 ft / min Da tabela 7-, com d = 7,4 in e V = 339 ft/min: H a,7hpk K 4,7 0,99,05 4 hp H a 4, 88hp N H H a,84 4,88 hp d,4 3 correias
CORREIAS DE TEMPO eitas de tecido emborrachado revestido de um tecido de náilon, com fio de aço no interior para suportar a tensão. Não necessita tensão inicial; Não estica nem desliza, transmitindo a uma razão de velocidade angular constante.
CORREIAS DE TEMPO Passos padronizados das correias de tempo Serviço Designação Passo p, in Extraleve XL /5 Leve L 3/8 Pesado H / Extrapesado XH 7/8 Duplamente extrapesado XXH /4
REERÊNCIAS SHIGLEY, J.E., MISCHKE, C.R., BUDYNAS, R.G., Projeto de Engenharia mecânica, 7 a edição, Bookman.