- CORRENTES.1. INTRODUÇÃO As correntes são elementos de máquinas flexíveis utilizadas para a transmissão de potência ou transporte/movimentação de carga. Neste capítulo serão abordadas apenas as correntes de transmissão, devido a sua grande utilização. Serão apresentados os tipos mais comuns, suas principais aplicações, a padronização e a terminologia utilizada, o processo de seleção e recomendações de projeto. A seleção o tipo de transmissão mais adequado depende dos requerimentos específicos. As correntes, apesar de possuírem características comuns a outros tipos de transmissão (correias e engrenagens), têm também características únicas, devendo o projetista analisá-las e considerá-las como uma interessante opção e decidir sobre sua utilização. Figura.1 Corrente de rolos dupla. Elas são largamente utilizadas na indústria mecânica, onde as aplicações abrangem diversas áreas, como M.Opt., automobilística (automóveis, motocicletas e bicicletas), naval, aeronáutica e etc. São também utilizadas na indústria nuclear, de mineração e máquinas transportadoras.
A CORRENTE DE ROLOS OU ROLETES Desenhos de Leonardo da Vinci datados do século 16 mostram o que aparenta ser a primeira corrente de aço para transmissão. Porém, os créditos desta invenção são dados a Hans Renold que apresentou a patente da corrente de rolos (ou roletes) em 1880. Até então, as correntes utilizavam apenas pinos e placas. A figura.1 mostra uma moderna corrente de rolos dupla e a figura. apresenta o projeto original de Hans Renold para a patente britânica. Figura. - Projeto original de Hans Renold para a patente britânica -1880. Desde então as correntes de rolos vêm sendo largamente empregadas na indústria mecânica. Por este motivo o engenheiro projetista deve utilizar um criterioso processo de seleção desde os primeiros passos do projeto. A seleção da corrente mais adequada a certa aplicação implica em maior eficiência e menor custo. Assim o projetista deve considerar alguns parâmetros e critérios orientadores para a correta seleção de correntes. Os principais são: potência transmitida, relação de transmissão (i) ou as velocidades dos eixos motor e movido, características da máquina movida e da motora, espaço disponível (distância entre os eixos), vida e confiabilidade requerida, condições de operação (presença de poeira ou sujeiras, temperatura e etc.), custo. As características principais desse tipo de transmissão são: adequada para grandes distâncias entre eixos (tornando impraticável a utilização de engrenagens),
transmissão de maior potência (quando comparada com correias), permite a variação do comprimento, com a remoção ou adição de elos, menor carga nos mancais, já que não necessita de uma carga inicial, não há perigo de deslizamento, bons rendimentos e eficiência (98 a 99 %, em condições ideais) longa vida, permite grandes reduções (i < 7), são mais tolerantes em relação ao desalinhamento de centros, transmissão sincronizada, condições severas de operação (correias são inadequadas sob umidade, alta temperatura ou ambiente agressivo) são articuladas apenas em um plano, sofrem desgaste devido a fadiga e a tensão superficial ruídos, choques e vibrações necessidade de lubrificações necessidade de proteção contra poeira e sujeiras menor velocidade.. MATERIAIS DE FABRICAÇÃO E TIPOS DE CORRENTE Os materiais de fabricação das correntes devem atender aos requerimentos de carga elevada, alta resistência, alta suscetibilidade ao tratamento térmico, alta resistência aos esforços de fadiga, baixa temperatura de transição dúctil-frágil, baixa sensitividade ao impacto, excelentes possibilidades de usinagem, conformação, corte e solda. As correntes são normalmente fabricadas em aços especiais, (aço cromo-níquel), tratados termicamente (têmpera e revenido), com superfícies de apoio (pinos e buchas), endurecidos, para aumentar a resistência à fadiga, ao desgaste e à corrosão. Aços inox também são utilizados, bem como ferro e ferro fundido...1. TIPOS DE CORRENTE 1) Galle
b 1 b L São correntes sem roletes, compostas apenas por placas laterais e pinos maciços (figura.3). Aumentando-se o número de placas laterais pode-se obter maiores capacidades de carga. Normalmente são utilizadas para elevar ou abaixar pequenas cargas, tais como: máquinas de elevação até 0 T e com pequena altura, portões e transmissão de pequenas potências em baixas rotações. A relação de transmissão máxima recomendada é de 1:10 e a velocidade máxima recomendada de 0,5 m/s, devido ao grande desgaste das placas laterais. passo (a) (b) Figura.3 (a) Corrente tipo GALLE com dupla placa lateral e (b) simples. ) Zobel ou Lamelar (Leaf Chain) Este tipo de corrente é empregado em transmissão de potência em médias velocidades (até 3,5 m/s) e relação de transmissão máxima recomendada de 1:10. São mais resistentes ao desgaste do que as correntes do tipo Galle, pois possuem maior superfície de contato. Possuem as buchas fixas às placas internas e os pinos fixos às placas externas. Os pinos podem ser ocos, resultando em uma corrente com menor peso. Figura.4 Corrente tipo ZOBEL. 3) Fleyer São semelhantes às correntes Galle e não possuem roletes (figura.5). Não são utilizadas em transmissão de movimento. São empregadas para elevação de carga, tracionamento, máquinas siderúrgicas de pequeno porte e etc..
b t d passo Figura.5 Corrente tipo FLEYER. 4) Correntes Silenciosas: (Dentes Invertidos) Este tipo de corrente tem as placas laterais fabricadas em forma de dentes invertidos que se acoplam com os dentes da engrenagem. O perfil dos dentes da corrente e do pinhão é normalmente reto. Devido a esta geometria o acoplamento é feito com um perfil equivalente aos dentes de engrenagem (maior distância entre centros) proporcionado um engrenamento gradual, com melhor distribuição da carga ao longo do dente, diminuindo, assim, o impacto, o desgaste, o efeito cordal e o ruído em altas velocidades (7 a 16 m/s). Algumas correntes silenciosas são fabricadas com placas com perfil envolvental, o que permite a transmissão de maior potência e velocidade. Com lubrificação adequada correntes silenciosas operam com eficiência entre 95 % e 99%. (a) (b) (c) Figure.6 - Correntes silenciosas - (a) com juntas de deslizamento (b) com juntas de rolamento (c) e (d) exemplos de correntes silenciosas. (d)
5) Corrente de rolos (Roller Chain) Renold (Hans), 1880. As correntes de rolos são as mais utilizadas, tanto para transmissão de potência como para esteira transportadora. São fabricadas com diversos elos sendo cada um deles composto de placas, roletes, grampos ou anéis e pinos (figura.7). A corrente se acopla à engrenagens motora (pinhão) e movida (coroa) que transmitem o movimento. Os dentes das engrenagens se acoplam com os roletes rotativos, onde o desgaste é reduzido, pois acontecem contatos do tipo deslizante e rolante. Estas correntes estão disponíveis em diversas formas padronizadas e materiais, tais como aço, aço inox, plásticos (para autolubrificação). Permitem velocidade de até 11 m/s, porém a faixa recomendada é de 3 a 5 m/s. (a) (b) Figura.7 (a) Correntes de rolos dupla e (b) corrente de rolos simples..3. NOMENCLATURA E COMPONENTES DE CORRENTES DE ROLOS A figura.8, abaixo, apresenta a vista lateral e a seção de uma corrente de rolos, sua geometria e a respectiva nomenclatura, bem como algumas definições. Figura.8 Nomenclatura e componentes das correntes de rolos.
p passo [mm] l largura [mm] d diâmetro do rolete [mm] Lm distância entre as correntes em correntes múltiplas [mm] A corrente de rolo é composta de por partes simétricas com elos internos e externos montados alternadamente. Um elo é composto de quatro partes: duas placas laterais e dois pinos. Nas correntes do tipo contra-pino, estes são prensados em uma placa e atravessam a outra com pouca folga para serem contra-pinados. No tipo rebitado os pinos são prensados e rebitados em ambas as placas. O elo interno é constituído de 6 partes: rolos com giro livre sobre duas buchas, que são prensadas em ambos os lados sobre as duas placas. (a) (b) (c) Figura.9 Componentes das correntes de rolos. A tabela.1 abaixo apresenta os componentes das correntes de rolos, suas funções e os esforços aos quais estão submetidos. A figura.10 mostra a montagem das correntes de rolos. Tabela.1 Funções e esforços dos Componentes das correntes de rolos. COMPONENTES DAS CORRENTES DE ROLOS Pinos Buchas FUNÇÃO Suportar esforços da transmissão Envolver o pino protegendo-o contra o impacto do engrenamento ESFORÇO Tração, cisalhamento, flexão e fadiga Fadiga e desgaste Roletes Amortecer o impacto do engrenamento Impacto, fadiga e desgaste Placas laterais - externa - interna Fixar os pinos e buchas em suas posições e suportar a carga do conjunto Tração, fadiga e choque.
Figura.10 Montagem dos componentes das correntes de rolos. A nomenclatura utilizada na transmissão por correntes de rolos, bem como algumas simbologias e definições é mostrada na figura.11, abaixo. passo r d Figura.11 Nomenclatura das transmissões por correntes. ângulo de articulação 360 [1] z z z p,c número de dentes do pinhão e da coroa n 1, rotação do pinhão e da coroa d p,c diâmetro primitivo do pinhão e da coroa c distância entre centros F carga na corrente P potência transmitida i relação de transmissão ângulo de contato (abraçamento) da corrente e pinhão.
n i n d 1 c d p p / p d d / sen / sen p d 180 sen z [] d n z p n v v [m/s] [3] 60 60 Simples Dupla Tripla Quádrupla Figura.1 Configuração das correntes de rolos.
Figura.1.a Correntes simples, dupla, tripla e óctupla..4. AÇÃO POLIGONAL OU CORDAL O apoio da corrente sobre o pinhão/coroa é sob forma de polígono. Devido a esse efeito aparecem oscilações na velocidade e força da corrente, provocando atrito e choque e, consequentemente, menor eficiência da transmissão. Variação cordal r - r c passo r c r r Figura.13 Efeito poligonal ou cordal. Variação de velocidade devido ao efeito cordal: v v v 100 máx v v mín 180 100sec z 180 1 cos z [%] [4]
V máx V Vmin V máx = V máx d 0 d 0. cos p s = 0 I = II tempo Variação do deslocamento - s v V máx V mín tempo Variação da velocidade - v a = d v d t tempo Aceleração - a I II I II I Figura.14 Variação do deslocamento, velocidade e aceleração na corrente. A figura.14, acima, mostra os gráficos de deslocamento, velocidade e aceleração, devido ao efeito poligonal sobre a movimentação da corrente com rotação constante no pinhão, representado por um hexágono, em relação ao ângulo de rotação. VCH V =.r V = 1.r1 VCH r 1 r 1 1 c Figura.15 Análise das velocidades. onde: V CH velocidade com que a corrente entra na roda dentada. Pinhão: V CHp = V.cos = 1.r 1.cos V CHp máx ( 0) = 1. r 1 V CHp min ( = 1 /) = 1. r 1. cos / =. 1 r 1. cos [180 o /z p ]
v Variação de velocidade - v - [%] Coroa: V CHc = V.cos =. r. cos V CHc máx ( 0) =. r V CHc min ( = /)=. r. cos[180 o /z c ] = V CHc r. cos V CHc = V CHp, então: r1cos 1 r cos 1 i se 1 = c te e c te r cos r cos 1 5 0 15 10 5 0 0 10 0 30 40 50 Número de dentes - z Figura.16 Gráfico de N o de Dentes do Pinhão x Variação da Velocidade (%) (z p x v/v).5. DIMENSIONAMENTO E ESPECIFICAÇÃO.5.1 ANÁLISES DE TENSÕES As tensões a que uma corrente esta submetida durante sua utilização são: - tração na placa lateral (Figura.17.a) - flexão e cisalhamento do pino (Figura.17.b) Locais de ruptura l F F x y (a) T n i=1 ei (b) T Figura.17 (a) Locais de ruptura da placa lateral da corrente e (b) tensão atuante no pino.
- desgaste do rolete, pino e dentes, devido ao atrito entre as partes - carga devido ao efeito poligonal - força centrífugas e inerciais.5. ESPECIFICAÇÃO DE CORRENTES Para a especificação da corrente de rolos mais adequada, o projetista deve determinar: o número ANSI, que informa o tamanho da corrente, o número de correntes (simples, dupla, tripla, quádrupla e etc.), o número de elos (comprimento). A tabela. fornece as dimensões padronizadas das correntes de rolos. Número da corrente AISI Tabela. Padronização das dimensões das correntes de rolos. Passo [mm] Largura [mm] Resistência mínima à tração [N] Peso médio [N/m] Diâmetro do rolete [mm] Distância entre correntes múltiplas [mm] 5 6.35 3.18 3470 1.31 3.30 6.40 35 9.5 4.76 7830 3.06 5.08 10.13 41 1.70 6.35 6670 3.65 7.77-40 1.70 7.94 1390 6.13 7.9 14.38 50 15.88 9.5 1700 10.1 10.16 18.11 60 19.05 1.70 31300 14.6 11.91.78 80 5.40 15.88 55600 5.0 15.87 9.9 100 31.75 19.05 86700 37.7 19.05 35.76 10 38.10 5.40 14500 56.5. 45.44 140 44.45 5.40 169000 7. 5.40 48.87 160 50.80 31.75 000 96.5 8.57 58.55 180 57.15 35.71 80000 13. 35.71 65.84 00 63.50 38.10 347000 160 39.67 71.55 40 76.70 47.63 498000 39 47.6 87.83 Inicialmente deve ser determinada a potência transmitida por correntes simples (passo médio e largo) baseado em pinhão de 17 dentes. A tabela.3 fornece a potência nominal por correntes de rolos em função da rotação do pinhão e da serie da corrente. P[kW] = f(n p, série da corrente) Os valores nela contidos são obtidos experimentalmente e são normalmente fornecidos pelos fabricantes. Os ensaios são executados baseados nas seguintes condições: 15000 horas L 10
Rotação do pinhão [rpm] Corrente simples Fator de serviço unitário Comprimento de 100 passos Lubrificação adequada Alongação máxima de 3 % Eixos horizontais Pinhão e coroa com 17 dentes Tabela.3 Capacidade de transmissão de carga das correntes de rolos de acordo com o número da corrente ANSI [HP]. 5 35 40 41 50 60 80 100 10 140 160 180 00 40 50 0.05 0.16 0.37 0.0 0.7 1.4.88 5.5 9.33 14.4 0.9 8.9 38.4 61.8 100 0.09 0.9 0.69 0.38 1.34.31 5.38 10.3 17.4 6.9 39.1 54.0 71.6 115 150 0.13 0.41 0.99 0.55 1.9 3.3 7.75 14.8 5.1 38.8 56.3 77.7 103 166 00 0.16 0.54 1.9 0.71.50 4.30 10.0 19. 3.5 50.3 7.9 101 134 15 300 0.3 0.78 1.85 1.0 3.61 6.0 14.5 7.7 46.8 7.4 105 145 193 310 400 0.30 1.01.40 1.3 4.67 8.03 18.7 35.9 60.6 93.8 136 188 49 359 500 0.37 1.4.93 1.61 5.71 9.81.9 43.9 74.1 115 166 04 600 0.44 1.46 3.45 1.90 6.7 11.6 7.0 51.7 87.3 17 141 155 169 700 0.50 1.68 3.97.18 7.73 13.3 31.0 59.4 89.0 101 11 13 800 0.56 1.89 4.48.46 8.71 15.0 35.0 63.0 7.8 8.4 91.7 101 900 0.6.10 4.98.74 9.69 16.7 39.9 5.8 61.0 69.1 76.8 84.4 1000 0.68.31 5.48 3.01 10.7 18.3 37.7 45.0 5.1 59.0 65.6 7.1 100 0.81.73 6.45 3.9 1.6 1.6 8.7 34.3 39.6 44.9 49.9 1400 0.93 3.13 7.41.61 14.4 18.1.7 7. 31.5 35.6 1600 1.05 3.53 8.36.14 1.8 14.8 18.6.3 5.8 1800 1.16 3.93 8.96 1.79 10.7 1.4 15.6 18.7 1.6 000 1.7 4.3 7.7 1.5 9.3 10.6 13.3 15.9 500 1.56 5.8 5.51 1.10 6.58 7.57 9.56 0.40 3000 1.84 5.64 4.17 0.83 4.98 5.76 7.5 Tipo A Tipo B Tipo C Tipo C Observação: Tipo A Lubrificação manual ou gotejamento. Tipo B Lubrificação de disco ou banho. Tipo C Lubrificação de óleo corrente. Tipo C Lubrificação idêntica a do tipo C, porém de mais difícil acesso; recomenda-se procurar o fabricante. As condições de operação, como o tipo de máquina movida e motora, a temperatura de trabalho, vibrações e choques, as condições ambientais e a severidade da transmissão influenciam a capacidade de carga das correntes. O fator que corrige estes problemas e denominado Fator de Serviço (K S ) e seu valor se encontra na tabela.4.
Máquina Motora (*) Máquina Movida Tabela.4 Fator de serviço Ks. Motor de combustão interna com acionamento hidráulico Motor elétrico ou turbina Motor de combustão interna com acionamento mecânico suave 1.0 1.0 1. moderado 1. 1.3 1.4 pesado 1.4 1.5 1.7 *(severidade do acionamento - choque) 1º) Potência do projeto P proj P proj K P [5] S K S fator de serviço Tabela.4 K s = f(máquina motora, tipo de choque) º) Capacidade de transmissão de corrente simples (possíveis) P corr k k P simples 1 [6] onde: P simples capacidade de carga de uma corrente simples de uma série específica. k 1 fator de correção para o número de dentes do pinhão - k 1 = f(z p ) Tabela.5. k fator de correção para o número de correntes Tabela.6. Tabela.5 - Fator de correção para o número de dentes do pinhão - k 1. Número de dentes do pinhão (z p ) Fator de correção do número de dentes (k 1 ) Número de dentes do pinhão (z p ) Fator de correção do número de dentes (k 1 ) 11 0.53 1.9 1 0.6 3 1.35 13 0.70 4 1.41 14 0.78 5 1.46 15 0.85 30 1.73 16 0.9 35 1.95 17 1.00 40.15 18 1.05 45.37 19 1.11 50.51 0 1.18 55.66 1 1.6 60.80
Tabela.6 - Fator de correção para o número de correntes k. Número de correntes Fator de correção - k 1 - simples 1.0 - dupla 1.7 3 - tripla.5 4 - quádrupla 3.3 5 - quíntupla 3.9 6 - sextupla 4.6 8 - óctupla 6.0 3º) Escolha da corrente (n o de séries e n o de correntes) mais adequada Devem ser calculadas as potências de projeto (P proj ) e as potências transmitidas (P corr ) pelas quatro configurações (simples, dupla, tripla e quádrupla). A corrente mais adequada será aquela que possua a capacidade de carga mais próxima e maior do que a potência de projeto. P c P proj 4º) Determinação de número de elos (L/p) Para a especificação completa da corrente resta determinar o número de elos adequado. Este é calculado através da equação [07] abaixo. L p c z1 z z z1 p p 4 c [7] onde: z 1 e z número de dentes do pinhão e da coroa, L/p número de elos da corrente, c distância entre centros..6. ESTIMATIVA DA VIDA Após a especificação, uma estimativa da vida desta corrente pode ser feita. O ponto essencial é a análise da ordem de grandeza desta vida. Caso ela não atenda aos critérios de projeto, existem parâmetros que podem ser alterados para a obtenção de uma alternativa mais adequada. Os fatores que influenciam a vida de uma corrente são: a carga de tração, o efeito cordal, o desgaste devido ao atrito e os efeitos centrífugos. Baseado nestes conhecimentos,
algumas observações podem ser feitas: quanto menor o número de dentes do pinhão e quanto maior a velocidade da corrente, mais severa é a transmissão e, consequentemente menor é a sua vida. A vida da corrente é determinada estatisticamente e estimada em 15.000 h, correspondendo a uma confiabilidade de 90 % (R = 0.9). O cálculo da vida e da confiabilidade é feito de acordo com a equação [8], abaixo. C L 10 P 10 3 onde: C Capacidade de carga P Carga aplicada [8] A equação [09] determina a confiabilidade da corrente para uma vida diferente de L 10. L R exp 6.97 L 10 1.17 onde: L vida requerida correspondente à R confiabilidade [9].7. EFICIÊNCIA DAS CORRENTES A eficiência da transmissão () é alta, na ordem de 97 a 99%. Dobrovolsky [01] propõe que o cálculo da eficiência das correntes seja feito da seguinte forma: P P [10] 90 D rol 4. P [11] D pin onde: P potência transmitida [kw] perdas por atrito das articulações [kw] D rol diâmetro do rolete [mm] D pin diâmetro do pinhão [mm] eficiência da corrente coeficiente de atrito wet dry 0.005 0.150 A eficiência da corrente acoplada à eficiência dos mancais, resultará na eficiência da transmissão.
.8. LUBRIFICAÇÃO DE CORRENTES Lubrificação e armaduras de proteção contra sujeiras e poeiras (figura.18) são essenciais para prevenir o desgaste e prolongar a vida da corrente. Sua performance é bastante melhorada através de lubrificação adequada nas articulações e nos dentes das engrenagens. A lubrificação reduz o atrito entre as partes e consequentemente o desgaste e ainda atua como refrigerante, retirando o calor gerado pelo atrito aumentando, assim, a eficiência da transmissão. Óleos pesados ou graxas não são recomendados, pois são muito viscosos e não conseguem penetrar as folgas das peças de uma corrente. Entretanto, óleos com viscosidade muito baixa são incapazes de manter uma camada de lubrificante adequada capaz de resistir às pressões de contato atuantes na transmissão. O método adequado de lubrificação depende de vários fatores: número de dentes da engrenagem menor, potência transmitida, velocidade, temperatura, etc.. Existem 5 métodos básicos para a lubrificação: Manual, Gotejamento, Banho de óleo, Disco rotativo e Lubrificação forçada ou spray sob pressão. Cada um se diferencia pela efetividade, instalação e custos de manutenção. Figura.18 Exemplo de caixas de proteção para correntes [11].
Figura.19 Locais onde a lubrificação de correntes deve ser efetuada. 1. Lubrificação Manual Este método não necessita de equipamentos especiais para sua implementação. O óleo pode ser aplicado periodicamente com pincel, aerosol (spray) ou almotolia (lata de óleo), diretamente nos pontos de lubrificação da corrente. A frequência deve ser tal que mantenha a corrente sempre lubrificada, o que implica na utilização de um lubrificante de baixa viscosidade para que penetre nas juntas. Porém se a viscosidade for baixa demais o lubrificante poderá ejetado para fora da corrente em velocidades muito altas.. Gotejamento Este método requer um sistema composto de um reservatório e dutos que garantam que uma regular e controlada quantidade de óleo pingue sobre a corrente. A recomendação é um fluxo de 5 a 0 gotas por minuto Reservatório de óleo Figura.0 Lubrificação manual. Figura.1 Lubrificação por gotejamento.
3. Banho de óleo Este tipo de lubrificação é normalmente utilizado quando a corrente é protegida por uma armadura, na qual normalmente está contido na parte inferior um reservatório de óleo, apenas o suficiente para cobrir a corrente (aproximadamente 10 mm de profundidade). A cada rotação a corrente passa através deste óleo, sendo lubrificada e também refrigerada. Figura. Lubrificação por banho de óleo [11]. 4. Disco Rotativo A lubrificação da corrente é feita através da circulação do óleo através de um disco rotativo adicional, imerso aproximadamente 0 mm no óleo. A velocidade deve ser superior a 00 m/mm.
Figura.3 Lubrificação por disco rotativo [11]. 5. Lubrificação forçada ou spray sob pressão. O óleo armazenado em uma caixa de proteção vedada (armadura) é injetado continuamente sobre os pontos de lubrificação da corrente depois de impulsionado por um sistema de bombeamento em circuito fechado, conforme mostra a figura.4 e.5. Figura.4 Esquema de lubrificação forçada ou spray
O spray deve ser direcionado, sempre que possível, para a parte interna da corrente, perto do engrenamento para diminuir o impacto entre o rolete e o dente. Os efeitos centrífugos sobre o óleo quando ele é forçado em vota da engrenagem ajudam a penetração através dos elementos da corrente e também melhoram a taxa de refrigeração. Figura.5 Projeto de lubrificação forçada ou spray [11]. Os métodos de lubrificação variam em efetividade o que afeta a performance da corrente em termos de eficiência ( potência e velocidade) A tabela.7 contém valores recomendados de viscosidade para os óleos de acordo com a velocidade da corrente e com a temperatura (tabela.8). Tabela.7 Viscosidade recomendada para os óleos utilizados para a lubrificação de correntes [ o E 50 ]. Pressão na Sistema de lubrificação manual ou Banho de óleo junta da gotejamento corrente Velocidade da corrente [m/s] [MPa] < 1 1-5 > 5 < 5 > 5 < 10 3 4 5 5 7 3 4 5 10-0 4-5 5 7 7 9 4 5 5 7 0-30 5-7 7-9 10-11 5-7 7-9
Tabela.8 Viscosidade recomendada para os óleos utilizados para a lubrificação de correntes de acordo com a temperatura [ o C]. Tabela.9 Viscosidades recomendadas para os óleos de acordo com a temperatura. Grau SAE Faixa de Temperatura recomendado [ o C] [ o F] SAE 5-50 a 50 SAE 10-0 a 80 SAE 0 10 a 110 SAE 30 0 a 130 SAE 40 30 a 140 SAE 50 40 a 150 Figura.6 Corrente de rolos lubrificada. Para transmissões de altas cargas em altas velocidades normalmente é requerido certo volume de lubrificante. O óleo precisa evitar (ou diminuir) o contato entre as superfícies (lubrificação), dissipar o calor gerado (refrigeração) e levar impurezas e poeiras acumuladas (limpeza). Tudo isto requer certa quantidade de lubrificante. A tabela.10 fornece o fluxo de óleo mínimo necessário para uma lubrificação estável, em função da potência transmitida.
Tabela.10 Fluxo de óleo recomendado x Potência transmitida Potência transmitida Fluxo de óleo [HP] [CV] [kw] [gal/min] 50 50,7 36,8 0.5 100 101,4 73,6 0.50 150 15,1 110 0.75 00 0,8 147 1.00 50 53,6 184 1.5 300 304,3 1 1.50 400 405,7 94.00 500 507,1 368.5 600 608,5 44 3.00 700 710 515 3.5 800 811,4 589 3.75 900 91,8 66 4.5 1000 1014, 736 4.75 1500 151,3 1014 7.00 000 08,4 147 10.00.9. LIMITES DE UTILIZAÇÃO E RECOMENDAÇÕES DE PROJETO 1) A relação de transmissão, sempre que possível, não deve ultrapassar 7 (i 7). Para relações maiores é recomendado o dobramento. ) O n o de dentes do pinhão deve, sempre que possível, ser maior do que (z p 17), para minimizar o efeito poligonal. A soma do n o de dentes de ambas as engrenagens não deve ser menor do que 50. O n o de dentes máximo não deve ultrapassar 10. 3) O n o de elos da corrente não deve ser múltiplo do n o de dentes pinhão nem da coroa, para evitar que um determinado dente e um rolete específico se encontrem com freqüência, prevenindo, assim, o desgaste. 4) Caso a distância entre centros (c) não seja conhecida a recomendação indicada é:.30 p c 50 p. Não deve ser nunca maior que 80 p, para evitar uma flecha excessiva devido ao peso da corrente e consequente perda de eficiência. Outra recomendação para a distância mínima entre centros é dada pela equação 1. c min d p d c [1]
5) A vida de uma corrente é determinada estatisticamente e estimada em 15000 h, correspondente a confiabilidade de 90% (R(t) = 0.9). 6) As principais falhas nas correntes são: - alongamento da corrente, proveniente do aumento do passo causado pelo desgaste das articulações. Para que o alongamento não ultrapasse 3 % (l/l máx = 3%) deve-se utilizar velocidades até 6 m/s. - falha das articulações (rolete, pino e dentes) são minimizadas através de lubrificação. - falhas de fabricação e montagem são minimizadas através de controle de qualidade. Figura.7 Exemplo de defeito em um rolete de corente. 7) A limpeza da corrente deve ser feita em dois estágios: - limpeza com querosene para a retirada de óleo e sujeiras e - imersão em óleo para restaurar a lubrificação interna. 8) Podem ser utilizados estiradores, tensores para compensar o alongamento e/ou a diminuição do espaço, mas nunca no ramo tenso da corrente. 9) As folgas recomendas para as correntes são: - transmissão horizontal: % - transmissão vertical: 1% 10) A utilização de corrente simples com passo grande ou múltipla com passo pequeno depende de considerações econômicas e do espaço disponível. As transmissões mais econômicas normalmente utilizam correntes simples com os menores passos possíveis, porém se o espaço limitar o tamanho da transmissão, a utilização de correntes múltiplas permitirá um maior número de dentes do pinhão, reduzindo, assim, o efeito cordal. De uma forma geral pode-se utilizar a seguinte relação para a escolha do passo: - passo pequeno pequenas cargas em altas velocidades. - passos grandes cargas maiores em baixas velocidades.
11) A disposição da corrente de transmissão e suas engrenagens não devem ser negligenciadas. O lado frouxo, sempre que possível, deve estar para baixo. A figura.8 mostra algumas configurações classificadas como recomendada, aceitável ou não recomendada. Recomendado Aceitável Não recomendado Figura.8 Configurações de transmissão. 1) Armaduras e proteção são frequentemente utilizados e fortemente recomendados. Os principais motivos são: lubrificação: - reservatório para armazenamento de óleo;
- armazenar o excesso de óleo contaminado proveniente da lubrificação permitindo sua troca. segurança: - proteger pessoal e equipamento contra eventuais rupturas das correntes. As armaduras e proteções são geralmente fabricadas com chapas ou telas de aço; possuem portas de acesso para manutenção e inspeção..10. ENGRENAGENS DE CORRENTES As engrenagens utilizadas nas transmissões por correntes são fabricadas em aço com tratamento térmico específico. O procedimento para seu dimensionamento deve ser o mesmo das engrenagens cilíndricas de dentes retos, utilizando critérios de tensão e desgaste quando necessário. A figura.9 mostra algumas destas engrenagens. Figura.9 Exemplos de engrenagens para correntes. A figura.30 mostra o perfil das engrenagens das correntes e as simbologias das dimensões necessárias para seu projeto. A tabela.8 apresenta o valor destas dimensões.
Figura.30 Perfil dos dentes de engrenagens das correntes. As engrenagens das correntes são fabricadas com precisão e dimensionadas pelos mesmos processos utilizados para as engrenagens cilíndricas de dentes retos. A engrenagem motora transmite torque e movimento para a corrente que, por sua vez, transmite para a engrenagem movida. DADOS DA CORRENTE Tabela.8 Dimensões das engrenagens das correntes (figura.9) h Rc Q c Série passo d rolete simples LARGURA DA CORRENTE - T Dupla e tripla Quád. e acima M M3 M4 M5 M6 40 1.7 7.9 6.4 13.5 7.0 14.4 7. 7.0 6.5 1.4 35.8 49.7 64.1 78.5 50 15.875 10.16 7.9 16.9 8.8 18.1 8.7 8.4 7.9 6.5 44.6 6. 80.3 98.4 60 19.05 11.91 9.5 0.3 10.6.8 11.7 11.3 10.6 34.1 56.9 79.0 101.8 14.6 80 5.4 15.88 1.7 7.0 14.1 9.3 14.6 14.1 13.3 43.4 7.7 101. 130.5 159.8 100 31.75 19.05 15.9 33.8 17.6 35.8 17.6 17.0 16.1 5.8 88.6 13.5 159.3 195.1 10 38.1.3 19.1 40.5 1.1 45.4 3.5.7 1.5 68.1 113.5 157.7 03.1 48.5 140 44.45 5.40. 47.3 4.7 48.9 3.5.7 1.5 71.6 10.5 168. 17.1 66.0 160 50.8 8.58 5.4 54.0 8. 58.5 9.4 8.4 7.0 86.9 145.4 0.5 61.0 319.5 00 63.5 39.68 31.8 67.5 35. 71.6 35.3 34.1 3.5 105.7 177.3 47.3 318.9 390.5 40 76. 47.63 38.1 81.0 4.3 87.8 44.1 4.7 40.7 130.5 18.3 304.1 391.9 479.7 A figura.31 mostra as diversas configurações e tipos de cubos de engrenagens de correntes de rolos.
TIPO A L TIPO B L L TIPO C L B A B A B A D B A D B A D B A D L 1 L 1 L L L L L L B A D B A D B A D B A D B A D B A D L1 1 TIPO D TIPO E TIPO F L Figura.31 Tipos de cubos de engrenagens de correntes. A furo piloto. B furo máximo recomendado. D diâmetro do cubo. Tipo A Ambos os lados planos. Tipo B Cubo em um lado. Tipo C Cubo em ambos os lados. Tipo D Cubo removível em um lado. Tipo E Cubo removível em ambos os lados. Tipo F Cubo vazado. A figura.31 mostra uma engrenagem de corrente de rolos e suas respectivas dimensões principais. As fórmulas utilizadas para os cálculos, em função do passo da corrente e do número de dentes, são mostradas abaixo. Diâmetro primitivo: D p p 180 sen z o o 180 Diâmetro externo: D Ext p 0.6 cot z
Diâmetro da base: D B Dp Drol Diâmetro caliper: DB DC 90 D p cos z o D rol z = par z = ímpar o 180 Diâmetro máximo do cubo: D cot 1 H p 0. 76 z onde: p passo da corrente. z número de dentes. D rol = diâmetro do rolete A medição de verificação das engrenagens (diâmetro caliper - D C ) é feita sobre dois roletes encaixados em dois intervalos diametralmente opostos, caso o número de dentes seja par (figura.3 (b)); no caso de número de dentes ímpar a medição deve ser feita sobre dois roletes colocados nos intervalos mais próximo possíveis da posição diametralmente oposta (figura.3 (a)). Drol Diâmetro caliper - D C Diâmetro caliper - D C z = ímpar z = par Diâmetro máx. do cubo Diâmetro da base - D Diâmetro primitivo - D B p Diâmetro externo - D E (a) (b) Figura.3 - dimensões principais das engrenagens de corrente de rolos.
A tabela.9, abaixo, apresenta as dimensões já determinadas para as correntes de rolos normalizadas ANSI. Tabela.9 Dimensões normalizadas das engrenagens para as correntes de rolos ANSI. A figura.33 abaixo apresenta um projeto de um redutor de correntes.
Figura.33 Projeto de um redutor de correntes [11]
700 EXEMPLO 1. Especifique a corrente adequada para o acionamento abaixo. n coroa = 00 rpm Motor de combustão interna com acionamento hidráulico e choque pesado P = 3.73 kw e 300 rpm n pinhão z = 0 pinhão = 300 rpm SOLUÇÃO: 1º) Potência de Projeto: 3.73 kw = (3.73/0,746) = 5 HP P proj K P.4 5 P proj = 7.0 HP S 1 Tabela. 4 o ) Correntes possíveis:.p corr = k 1 x k x P simples. z p = 0 => Tabela.5 k 1 = 1.18 Série rpm 40 50 60 300 1.85 3.61 6. - Tabela.3 - Simples k = 1.0 s60 P 60 = 1.18 x 1.0 x 6.0 P 60 = 7.3 HP - Dupla k = 1.7 s50 P 50 = 1.18 x 1.7 x 3.61 P 50 = 7.4 HP - Tripla k =.5 s40 P 40 = 1.18 x.5 x 1.85 P 40 = 5.46 HP - Quádrupla k = 3.3 s40 P 40 = 1.18 x 3.3 x 1.85.P 40 = 7.0 HP. (acima e mais próxima) 3º) Corrente quádrupla série 40: Tabela. p = 1.7 mm l = 7.94 mm
d = 7.9 mm L = 14.38 mm F ut = 1390 N m = 6.13 kg 4º) Determinação do n o de elos: da equação [07], vem: [c/p = (700/1.7) = 55.1] L p c z1 z z z1 p p 4 c 700 = 1.7 0 30 30 0 1.7 4 700 L p L p 135,4 L p 135 136 L (não são múltiplos de z p nem de z c ) 136 elos p 5º) Verificação da distância entre centros: (30.p c 50.p) 30 55.1 50 não recomendado! (Porém o limite superior é 80.p aceitável.) 6º) Cálculo dos diâmetros do pinhão e da coroa: p 1.7 D D p p = 81. mm 180 180 sen sen 0 z p p 1.7 Dc D c = 11.5 mm 180 180 sen sen z 30 c d n p z n 7º) v v 1 = 1.7 m/s 60 60 v 180 180 v 100 sec 1 cos 1. 3 % v z p z p v v = 0.0 m/s Resposta: - Corrente quádrupla série 40 136 elos. - D p = 81. mm. - D c = 11.5 mm. - v = 0.05 m/s.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 1) Um pinhão de 3 dentes, girando a 400 rpm, acoplado a um motor de combustão interna com acionamento hidráulico, transmite, através de correntes padronizadas, a potência de 16.4 kw, com choque moderado e relação de transmissão :1. Pede-se: a) especifique a corrente mais adequada à transmissão b) os diâmetros do pinhão e coroa c) a variação da velocidade devido ao efeito poligona