CENTRO UNIVERSITÁRIO DAFUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE BARRETOS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA DIMENSIONAMENTO BÁSICO DE UMA PONTE ROLANTE PARA ÁREAS DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL LUAN ISMAEL LIBERATO PERINAZZO MATEUS SERGIO RODRIGUES PRIETTO Barretos – SP 2014 LUAN ISMAEL LIBERATO PERINAZZO MATEUS SERGIO RODRIGUES PRIETTO DIMENSIONAMENTO BÁSICO DE UMA PONTE ROLANTE PARA ÁREAS DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL Monografia apresentado como exigência parcial para obtenção do crédito de conclusão do curso de Engenharia Mecânica do Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos (UNIFEB) Orientador: Prof. MSc. Luis Carlos de Marino Schiavon Barretos – SP 2014 P418d Perinazzo Luan I. Liberato: Prietto Mateus Sergio R. DIMENSIONAMENTO BÁSICO DE UMA PONTE ROLANTE PARA ÁREAS DE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL /Luan lsmael Liberato Perinazzo/Mateus Sergio Rodrigues Prietto. Barretos, 2014. 59p. Orientador. Prof. MSc. Luis Carlos de Marino Schiavon. Trabalho de Conclusão de Curso – Curso de Engenharia Mecânica. – Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos. UNIFEB. 1. Dimensionamento. 2. Ponte Rolante. 3, Manutenção. Orientador: Prof. Msc. Rhadler Herculani. Antonio Cesar da Silva . MSc. Luis Carlos de Marino Schiavon .Convidado . MSc Rhadler Herculani . Monografia de Trabalho de Conclusão de Curso como exigência parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica do Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos (UNIFEB) Data da Aprovação: ___/___/___ BANCA EXAMINADORA _________________________________________________ Prof.Convidado _________________________________________________ Prof. MSc.Orientador _________________________________________________ Prof.CENTRO UNIVERSITÁRIO DA FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE BARRETOS Autores do Trabalho: Luan Ismael Liberato Perinazzo Mateus Sergio Rodrigues Prietto Título do Trabalho: Dimensionamento básico de uma ponte rolante para áreas de manutenção industrial. para realização deste trabalho e de nosso futuro. Rhadler Herculani. Luís Carlos de Marino Schiavon pela motivação e apoio. Aos nossos colegas e professores que contribuíram ao longo período deste tempo. . Ao nosso Prof. E sempre buscar o método de evoluir.AGRADECIMENTOS Primeiramente agradecer a Deus pela conquista e honra de estar onde estamos até hoje. Ao nosso orientador Prof. E da nossa família pelo apoio de estar sempre nos motivando com um futuro melhor. pelo auxilio e paciência. . velocidade de elevação. polia de passagem. rotação da roda. o torque do motor.RESUMO As pontes rolantes são muito utilizadas em vários setores industriais para transporte de carga pesadas podendo assim agilizar e otimizar o transporte destas carga nos setores da indústria. diâmetro das rodas do carro. motor de translação da ponte. Neste trabalho. colocando-se em prática os conhecimentos adquiridos no estudo da literatura. nos garantindo também um maior coeficiente de segurança. Adquirindo estes conhecimentos podemos seguir uma sequencia de cálculos os quais foram cálculos da força máxima do cabo. Ponte rolante. potência de aceleração. a escolha do cabo. pré determinada neste trabalho. Posteriormente. a carga máxima utilizada. Manutenção. polia do tambor. são identificados procedimentos utilizados para dimensionamento do equipamento. escolha do freio da ponte e do carro. a altura. Tudo para que a ponte rolante esteja adequado para o vão da ponte. o tipo de moitão a ser utilizado o diâmetro do tambor. Através de revisão da literatura. Palavras chaves: Dimensionamento. cálculo da potência do regime do motor de translação do carro. é efetuado um exemplo de cálculo. polia compensadora. efetua-se o dimensionamento básico de uma ponte rolante para uso em áreas de manutenção industrial. hoisting speed to be used of the engine. pulley passage. This work makes up basic sizing of a overhead crane to be used in areas of industrial maintenance. the choice of cable. and overhead cranes. it made an example calculation. Through literature review. Keywords: Sizing. Acquiring this knowledge can follow a sequence of calculations which were calculations of maximum strength of the cable. . wheel rotation. the maximum load used. All so that the overhead crane is suitable for the span of the bridge. Maintenance. choice of the brake of car. compensating pulley. are identified procedures used for equipment sizing. Later. pre determined in this work. putting in practice the knowledge acquired in the study of literature.ABSTRACT The overhead cranes are widely used in various industries for transporting heavy cargo can thus streamline and optimize the transport of such cargo in industry. Overhead crane. force calculation of engine speed translational car. acceleration force. the car wheel diameter. force translational of overhead cranes. the height. type of pulley diameter of the drum. also in ensuring greater safety factor. .......... 10 1....................... 29 2.............................2............. ...8 DIMENSÕES DA GARGANTA DA POLIA DE CABOS FUNDIDOS........................2.... .... ..... 25 2.......... 21 2...................................3 JUSTIFICATIVA................1 SISTEMA DE ELEVAÇÃO DA CARGA .............................. ................12 CÁLCULO DO SISTEMA DE FREIOS DE ELEVAÇÃO......................... 31 3...................................................................................................................................2............3 RENDIMENTO TOTAL DO SISTEMA DE ELEVAÇÃO ......................1 OBJETIVO.....9 DIÂMETRO ADOTADO PARA O TAMBOR DE ELEVAÇÃO DA CARGA..........2..... 9 1...............2 PESO DO MOITÃO – Qm................ 33 3....................... 37 ............. 12 2...................... 18 2......................... 28 2.........6 CARGA DE RUPTURA MÍNIMA EFETIVA DA FORÇA DO CABO...............................................2.. ......................................................... ........................2..................................... 23 2.............................................. ........... 10 2.................. 34 3...................... 10 1.... 20 2.................... ............................................11 VELOCIDADE DE ELEVAÇÃO VE...... 19 2.. 9 1.. REFERENCIAL TEÓRICO ..2 DIMENSIONAMENTOS DA PONTE ROLANTE ..... 17 2...5 ANÁLISE DOS CABOS DE AÇO............. .......................2... . 30 2.......SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...............................................2 OBJETIVO ESPECÍFICO ..................................................7 ANÁLISE DOS DIÂMETROS DAS POLIAS DE CABOS Dp............2 CÁLCULO DE ROTAÇÃO A RODA DO CARRO.........2...2...................... SISTEMA DE TRANSLAÇÃO DO CARRO.......................................4 METODOLOGIA.. 18 2......1 DIÂMETRO DAS RODAS DO CARRO...........2.............2........... ........ 12 2.............. 36 3.............................................1 PONTES ROLANTES ..............................................3 CÁLCULO DE REDUÇÃO DO REDUTOR........10 CÁLCULO DE PONTÊNCIA DE REGIME NR.....................2..................4 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA NO CABO DE AÇO Fc.......................................... 27 2...... .............................. .................. ..............................................5 POTÊNCIA DE ACELERAÇÃO... 46 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS...... 39 4.................. 50 .....6 POTÊNCIA NOMINAL DO MOTOR ELÉTRICO..................................................3 RENDIMENTO DO REDUTOR.4 MOTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE ROLANTE...... ................................................... ............................ 40 4............................... 48 REFERÊNCIAS..............3................. 45 4....... ...................... 42 4...... ........................................................... 37 SISTEMA DE TRANSLAÇÃO DA PONTE.......... .................................. 41 4..... ....... 43 4..2 CÁLCULO DA REDUÇÃO DO REDUTOR........................................................... ...............................4 4 MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO................ .......1 REDUTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE....................... efetuar o dimensionamento básico dos componentes mecânicos de uma ponte rolante para uso em uma instalação de manutenção industrial.9 1 INTRODUÇÃO No mercado existem diversos modelos de pontes rolantes.1 OBJETIVO Tem-se por objetivo. Translação Transversal: Movimento que referem a horizontal transversal que circula com sistema de rolamento. 1. que tem a função de efetuar três movimentos diferentes. Elevação: Movimento de elevação de carga vertical. a ponte rolante será designada como monoviga e no caso de ser instalada com duas vigas ela é denominada de bivigas (TAMASAUKAS. 2000). No caso de só ser instalado com uma viga. Translação Longitudinal: Movimento horizontal paralelo que circula através de rolamento. que diferem conforme a necessidade do consumidor em relação à economia e ao espaço físico das suas aplicações. . Uma ponte rolante é um aparelho de elevação móvel que tem a aplicação de circular em uma via móvel na qual designa um caminho através de rolamento em suas vias. no presente trabalho. Trolley guincho e redutor. Os elementos aplicados que move uma ponte rolante são: Trolley lateral. e práticas.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Levantar a bibliografia especifica. Dos alunos da engenharia mecânica do UNIFEB. A elaboração desse trabalho auxilia na capacitação dos autores para atuação própria como instalação básica do projeto e do equipamento. Determinar os dados para ponte rolante (Capacidade de elevação de carga.3 JUSTIFICATIVA Ponte rolante é um equipamento básico muito utilizado nos dias atuais pelas empresas.4 METODOLOGIA Para se efetuar o dimensionamento básico de uma ponte rolante qualitativa é necessário fazer pesquisas bibliográficas. Ciclos de operação.TCC. 1.10 1. 1. histórica. etc). devido a sua alta facilidade com o transporte interno. tendo em vista os cálculos realizados. Analisar aplicações. Este trabalho ajuda no embasamento teórico e pratico. Tipo do Moitão. Calcular dimensionamento básico através dos passos que decorre através do trabalho. Este trabalho auxilia o leitor em cursos específicos como engenharia mecânica e o capacita para futuro projeto. para auxiliar os futuros Trabalhos de Conclusão de Curso . Vão da Ponte Rolante. Conclusões obtidas através de cálculos. Altura de elevação da Carga. Onde através destas . Altura de elevação da Carga: H = 15. Simples. Ciclos de operação: 15 ciclos/horas Vão da Ponte Rolante: S = 20. Assim temos um fácil conhecimento específico do equipamento e de seu mecanismo de uma ponte rolante para área de manutenção industrial.11 pesquisas podemos adotar os seguintes dados para o equipamento: Capacidade de elevação de carga: Q = 30.0 m. Peso aproximado da Ponte Rolante: Wp = 28 tonelada. conforme quadros normalizados e cálculo com prédiretrizes. Buscamos um fácil entendimento de como efetuar um dimensionamento com clareza e seguimentos. Peso aproximado do carro da Ponte: Wc = 5 tonelada. Finalidade: Área de manutenção Industrial. . Tipo do Moitão (Bloco de Elevação): CDS = Curto.0 m.0 tonelada. Deslizamento. REFERENCIAL TEÓRICO 2.Ponte Rolante. Dimensionamento das partes mecânicas e estruturais principais de uma máquina de elevação e transporte de cargas (MET) .Ponte rolante convencional. As normas que regem os projetos de equipamentos de manuseio de cargas nas siderurgias impõem .Equipamento de manuseio e transporte de cargas .1 PONTES ROLANTES Como se pode observar na Figura 1.12 2. 2000). o movimento horizontal e perpendicular as laterais do prédio é executado pelo sistema de translação do carro e o movimento longitudinal é executado pelo sistema de translação da ponte Rolante (TAMASAUKAS. Fonte: TAMASAUSKAS (2000). o movimento de subida e descida da carga é executado pelo sistema de levantamento. Figura 1 . A partir da construção de modelos. etc (TAMASAUKAS. não relatam muitos comentários sobre "como o equipamento foi configurado". como por exemplo. em condições normais de operação e manutenção. diâmetro mínimo do cabo de aço. a idéia é procurar uma sequência. Teremos uma proposição para análise do carro. Será exemplificado o desenvolvimento da metodologia proposta. os mecanismos. Trata-se mais especificamente da sequência para uma determinação da configuração geral. Serão feitas as discussões da sequência proposta e ainda. . Conforme as figuras 2 a 5. Portanto. aplicados a modelos. também a análise por meio das ferramentas de engenharia e recomendações de Normas. Serão abordados tópicos para configuração do sistema de translação do equipamento longitudinal. de um mecanismo de levantamento de cargas de uma Ponte Rolante (TAMASAUKAS. desde os objetivos a que se propõe o equipamento. etc. As normas que orientam os projetos das METs procuram padronizar coeficientes e esforços. para um equipamento. Análises serão feitas sobre um sistema de elevação de cargas. para um caso específico. haverá sugestões para futuros trabalhos.13 critérios técnicos mínimos a serem observados pelos projetistas. 2000). espessura mínima para as chapas estruturais. Serão feitas análises sobre a função e classificação das METs. Trata-se de uma proposta para início da configuração. siderurgias. há aplicações da ponte rolante nas mais diversas áreas de sua atuação. porém. Abordaremos o seguimento do equipamento. que permitam a configuração básica adequada do equipamento. bem como os mais usuais sistemas de translações. pretende-se desenvolver procedimentos objetivos. tecendo-se comentários sobre os requisitos mínimos para configuração básica do equipamento (TAMASAUKAS. ou seja. que. 2000). Também será feita uma proposição para o sistema de translação do carro. 2000). atendem aos requisitos de segurança e durabilidade. como em transportes. E analisadas as possíveis maneiras de comando do equipamento MET. à sua configuração. Figura 2 – Ponte Rolante com aplicação convencional Fonte: MHE – DEMAG (2013).14 Tipos de aplicações da Ponte Rolante. . Figura 3 – Ponte Rolante com aplicação no seguimento de Bobinas Fonte: DEMAGCRANES (2013). Ponte Rolante com Aplicação em siderúrgicas Fonte: DEMAGCRANES (2013). Figura 5 .15 Figura 4 – Ponte Rolante com aplicação no transporte de granel Fonte: DEMAGCRANES (2013). . 16 É visto no Quadro 1 alguns componentes mecânicos, estruturais e elétricos, que serão abordados. Quadro 1 - Normas X Componentes. Mecanismos NBR 8400 CMAA70/83 NBR11723 [01] [02] [3] Estruturas Detalhes Construtivos para Estruturas Motores Elétricos Componentes Elétricos (Exceto Motores) Fonte: TAMASAUSKAS (2000). A Norma NBR 8400 [01] Fixa diretrizes básicas para os mecanismos e estruturas. Entretanto é omissa em alguns detalhes construtivos estruturais, como por exemplo, as proporções dimensionais e a flecha admissível. Neste caso o recomendado pela CMAA 70/83 [02] será observado. Também não fixa diretrizes para os componentes elétricos. Estas diretrizes serão extraídas das normas CMAA 70/83 [02], NEC National Electrical Code, IEC - International Electrical Code e NEMA - National Electrical Manufacturers Association. Com as diretrizes pré - denominadas “Standards” conforme normas ABNT. 17 2.2 DIMENSIONAMENTOS DA PONTE ROLANTE Na metodologia na questão de construção dos cálculos preliminares da ponte rolante começa com a classificação do grupo de trabalho - número de ciclo por horas (Quadro 2). Quadro 2 - Número de ciclos por hora [c/h] (Conforme a norma DIN 15020). Grupo de Trabalho Número de ciclos por hora [c/h] 0 Até 6 1 De 6 a 18 2 De 18 a 30 3 De 30 a 60 4 Acima de 60 Fonte: PURQUERIO (2007a). No dimensionamento da ponte rolante na área manutenção industrial, prevalece o grupo 1 de trabalho, que se atua como de 6 a 18 o seu número de ciclo por horas. A velocidade [VE] é determinada conforme número de ciclos por horas de operação (Quadro 3). Quadro 3 – Cálculos de Velocidade [VE]. Número de ciclo por hora Velocidade de elevação [ VE ] Até 18 Baixa De 18 a 30 Média Acima de 30 Alta Fonte: PURQUERIO (2007a). Como o projeto da ponte rolante se tem aplicação para área de manutenção industrial está sendo considerado para um ciclo de 15 ciclos/hora, dizemos que a velocidade de elevação é baixa, pois como mostra no Quadro acima pode ser considerada baixa até 18 ciclos/hora. 18 2.2.1 SISTEMA DE ELEVAÇÃO DA CARGA Para dar-se seguimento aos cálculos tem - se a necessidade de, além de prevalecer a carga do equipamento, necessita-se do conhecimento do peso do moitão (Quadro 4). Quadro 4 – Pesos aproximados de moitões curtos e longos – [Qm] Fonte: PURQUERIO (2007c) 2.2.2 PESO DO MOITÃO – Qm. Conforme Quadro 4 – Vide carga útil Q = 30,0 tonelada, usaremos moitão gêmeo com 8 cabos e peso aproximado Qm = 630,0 Kgf (PURQUEIRO, 2007b). Os seguintes quadros de dimensões de moitão curto com mancais de deslizamento (CDS). Encontra - se: Anexo A – Dimensões aproximadas dos moitões curtos de 4 cabos e mancais de deslizamento. Anexo B – Dimensões aproximadas dos moitões curto de 8 cabos e mancais de deslizamento. 2007 d).19 Anexo C – Dimensões aproximadas dos moitões longo de 4 cabos.3 RENDIMENTO TOTAL DO SISTEMA DE ELEVAÇÃO Com o dimensionamento do motor elétrico no sistema de elevação. O rendimento para o moitão interage com números de cabos para a sustentação.2. Anexo D – Cabos de aço com Classe em aplicações gerais para Pontes Rolantes. . Anexo E – Cabos de aço com Classe em aplicações dinâmica para Pontes Rolantes. Quadro 5 – Rendimento de cabeamentos simples. são propostos vários rendimentos a serem consideráveis. 2. Fonte: PURQUERIO (2006). como o moitão de cabeamento são considerável simétrico (gêmeo) prevalece à metade do número de cabos estabelecido pelo Quadro 5 (PURQUERIO. 2007a). dmin = K Fonte: Norma DIN 15020 . em um moitão de 8 cabos será considerado um número de cabos de sustentação. Conforme Norma DIN 15020.4 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA NO CABO DE AÇO Fc. ηm = rendimento do moitão.20 No Quadro 5. QM = Peso do moitão. nc = número de ramais de cabos. 2.2. Quadro 4. Fc = = = 4073 Kgf Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01] Onde. calcula-se o rendimento de cabeamentos. Fonte: ABNT: NBR 8400: 1984 [1].(PURQUERIO. o diâmetro mínimo do cabo de aço é dado. Segundo PURQUERIO (2007a) o cálculo da força máxima Fc no cabo de aço é obtido por. Q = Carga. k = coeficiente fornecido pela Quadro 6.15 [mm]. 2009).5 ANÁLISE DOS CABOS DE AÇO.2.30. Conforme proposto no Quadro 2. Fonte: Norma DIN 15020. (Anexo E – CIMAF. . K = 0. dmin = K = = 19. 2.21 Onde. dmin = mínimo diâmetro do cabo admissível [mm]. Fonte: PURQUERIO (2007a). Quadro 6 – Valores mínimos do coeficiente K. com a função da força do cabo de aço comercial. Fc = solicitação do cabo [kgf]. Através da fórmula que segue abaixo. obtemos o diâmetro mínimo do cabo de aço. Sabendo que o dimensionamento estabelece no grupo 1. Conforme analisado o diâmetro mínimo do cabo. de transmissão por cabos de aço. Número de pernas e número de arames em cada perna (Por exemplo: o cabo 6 X 19 possui 6 pernas com 19 arames cada). . Tipos de composição: Principais tipos: Simples.22 Quadro – 3 Construção do cabo de aço Fonte: Catálogo da CIMAF. 2009. Cabo de aço – Construção Construção é um termo empregado para indicar o número de pernas. o número de arames de cada perna e a sua composição. consequentemente. Através do Quadro que se segue obtemos os fatores de segurança que é utilizado para pontes rolantes. • Desempenho e durabilidade do cabo de aço e. Filler e Warrington. economia. Seale. formadas de arames de diferentes diâmetros. Um fator de segurança adequado garante: • Segurança na operação de movimentação de carga. guindastes.2. escavadeiras. A carga de ruptura mínima do cabo de aço é obtida através da carga de ruptura teórica do mesmo. Resistência dos cabos de aço são definidas através da: A carga de ruptura teórica do cabo de aço é obtida através da resistência dos arames multiplicada pelo total da área da seção de todos os arames. A carga de ruptura medida é determinada em laboratório. A carga de trabalho é a massa máxima que o cabo de aço está autorizado a sustentar. Os métodos de segmento dos cabos são fornecidos pela carga de ruptura mínima efetiva da força do cabo de aço conforme fatores de segurança 6 a 8. 2009). Este fator varia conforme as diversas classes de cabos de aço.23 Quadro 8 – Fatores de segurança. Pontes rolantes Talhas elétricas Guindaste estacionário Lingas Elevadores de obras Elevadores de passageiros Fatores de Segurança 3a4 4a5 5 6a8 7 6a8 5 8 a 10 12 Fonte: PURQUERIO (2007a).6 CARGA DE RUPTURA MÍNIMA EFETIVA DA FORÇA DO CABO. . através do ensaio de tração do cabo de aço (Catálogo da CIMAF. multiplicada pelo fator de encablamento. O fator de segurança (FS) é a relação entre a carga de ruptura mínima (CRM) do cabo e a carga de trabalho (CT). Aplicações Cabos e cordoalhas estáticas Cabo para tração no sentido horizontal Guinchos. ou seja: FS = CRM / CT 2. Material: EIPS.0 mm). 2009. O valor 7.24 se encontra dentro das especificações de Fatores de Segurança.24 Aceitável Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. V= = = 7. que será utilizado no catálogo da CIMAF (2009). Fonte: Catálogo da CIMAF. Carga de ruptura mínima efetiva: Fr = 29500.0 kgf. conforme informações de dimensionamentos encontradas em Anexo E. Carga de ruptura mínima efetiva: Fr = 32600. Material: IPS. Fonte: Catálogo da CIMAF. .0 mm). Neste exemplo será aplicado o cabo 6 X 41 Alma de Fibra com aplicações gerais. Diâmetro: dc = (22. V= = = 8 Aceitável Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].24 Classificação do cabo de aço: 6 x 41 Alma de Fibra. Diâmetro: dc = (22.0 kgf. Classificação do cabo de aço: 6 x 41 Alma de Fibra. O valor 8 se encontra dentro das especificações de Fatores de Segurança. no uso comercial de cabos de aço. 2009. 25 2. Quadro 9 – Valores mínimos D/dc para tambores e polias de cabos (DIN 15020).0 mm. Grupo 1. Dmin = DT x dc Dmin = 18. Grupo 1. .2. através do número de grupo já dimensionado no início do projeto obtém o valor do diâmetro do cabo de aço. Grupo 1. Fonte: PURQUERIO (2007a).0 mm.00 = 440. Polia (s) de Tambor. Análise do coeficiente do diâmetro mínimo das polias. Polia (s) Passagem (s).7 ANÁLISE DOS DIÂMETROS DAS POLIAS DE CABOS Dp. Dmin = Dp x dc Dmin = 20.0 x 22. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Com o Quadro 9 obtêm-se os diâmetros mínimos das polias de passagem e polia compensadoras.0 x 22.00 = 396. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Conforme no Quadro 10. que serão necessárias para o dimensionamento do projeto do moitão. Dmin = Dc x dc Dmin = 14. Grupo 1. Grupo 1. os diâmetros mínimos de polias podem ser obtidos seguindo o critério conforme normas de dimensões de polias de cabos. Quadro 10 – Dimensões das polias de cabos. .0 x 22.0 mm. de passagem e compensadoras.0 = 308. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].26 Polia (s) Compensadora (s). Diâmetro do cabo: 7/8” a = 65. r4 = 15.5 r3 = 20. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].0 e = 1.0 mm Polia (s) de Passagem: Dp = 500.0 h = 37.0 r = 14.0 r1 = 5. o qual garante uma maior durabilidade e fixação do cabo (PURQUERIO.0 mm 2. 2006). Polia (s) de Tambor: Dt = 400.8 DIMENSÕES DA GARGANTA DA POLIA DE CABOS FUNDIDOS.0 b = 50.5 c = 10.0 .0 Quadro 11 – Dimensões da garganta da polia de cabos fundidas.2.5 r2 = 5.27 Conforme Quadro 10 obtém-se.0 l = 18. A garganta é um local de assentamento do cabo na polia.00 mm Polia (s) Compensadora (s): Dc = 315. . Conforme Quadro 13. Quadro 12 – Escopo de dimensões de tambores.0 mm Os motores elétricos utilizados nos sistemas de elevação de carga de pontes e rolantes são normalmente de indução trifásicos. Buscamos o diâmetro do tambor. 600.9 DIÂMETRO ADOTADO PARA O TAMBOR DE ELEVAÇÃO DA CARGA. 300.. Diâmetro do tambor de enrolamento do cabo: DT = 500. 400. 2007d). Os diâmetros normalizados de tambores recomendados [1] são: 250. .2. autoventilados e com rotor de anéis (PURQUERIO. fechados.[mm]. 500. O Quadro 12 está propondo as dimensões das ranhuras helicoidais dos tambores para enrolamento de cabos de aço. Com o Quadro 13.28 2. 800. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. 700. vamos buscar o método de como calcular o diâmetro do tambor conforme normalizado. 2. Ve = Velocidade de elevação (m/mim). 2. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. .29 Quadro 13 – Dimensões de tambores para enrolamento de cabo de aço. Qm = Peso do moitão (kgf).10 CÁLCULO DE PONTÊNCIA DE REGIME NR. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Ƞe = Rendimento total do sistema de elevação. NR = Onde: NR = Potência em regime (CV). Q = Carga no gancho (kgf). o qual pode-se obter através do Quadro 14.81. O rendimento do redutor pode ser adotado preliminarmente como sendo 0.94 Rendimento do Tambor ηT = 0. após seleção do redutor. Rendimento do moitão.90 = 0. A velocidade de elevação é a velocidade obtida no carro primário da Ponte Rolante.94 x 0.96 x 0. 2.97. Conforme Quadro 5 ηM = 0.30 O rendimento do tambor de elevação está relacionado com o par de engrenagens retas que o aciona e são normalmente 0. Fonte: PURQUERIO (2007a). .90 e posteriormente confirmado.96 Rendimento do Redutor ηR = 0.90 Rendimento Total. Quadro 14 – Velocidade recomendada para operação de ponte rolante – Vp.2.96 a 0. Ƞe = ȠM x ȠT x ȠR = 0.11 VELOCIDADE DE ELEVAÇÃO VE. 12 CÁLCULO DO SISTEMA DE FREIOS DE ELEVAÇÃO. pois o mesmo possui maior durabilidade e menos reparo. NR = = NR = 37. ou seja. seguimos o catálogo da Vulkan – Freio a disco linha K. Considerando um motor de 4 polos com 1800 rpm.31 Como já sabemos o ciclo de horas da ponte rolante. Conforme Quadro 14. . 2. é considerada uma velocidade baixa.Sistema de freios.8 CV.5 m/mim. VE = 4. se irá ser freio a disco ou sapata. o qual é de até 18. Fonte: Catálogo da Vulkan (2011). Quadro 15 . Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].0 tonelada. Como determinamos que irá ser utilizado o frei a disco. Antes de calcular o freio escolhe-se qual o modelo de freio que irá ser utilizado.2. E sabemos que a ponte rolante está operando com capacidade de 30. 89 [Nm]. devemos seguir os seguintes passos: TM = TM = [Nm] 147. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. n = rotação do motor [rpm].32 Onde para se determinar o freio a ser utilizado. Assim.63 [Nm] Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Onde: TF = Torque de frenagem [Nm]. o qual é Freios Vulkan – Linha k – Freios de serviços e de estacionamento 5KE 625 øD(mm). . através do Anexo G. K1 calculado conforme Quadro a seguir: Quadro 16 – K1.0 x 147.63 = 442. Onde: P = Potência nominal do motor de elevação [cv]. TF = K1 x TM TF = 3. TM = Torque do motor [Nm] (ABNT: NBR 8400:1984 [01]). obtemos a especificação do freio. Dimensionamento do redutor de engrenagens. Cálculo e escolha do freio. . cabo de aço. tambor de elevação de carga. conforme Quadro 17 (Tamasaukas. Seleção dos acoplamentos. que são compostos por: motor elétrico de indução. Quadro 17 – Sistema de Translação do Troley (Carro). SISTEMA DE TRANSLAÇÃO DO CARRO. redutor de engrenagem. 2000). Dimensionamento dos eixos de transmissão. e moitão ou bloco de elevação. O cálculo tem normalmente a seguinte sequencia: Definição e escolha das rodas.33 3. Na questão do sistema de elevação da carga está constituído o conjunto de subsistema que estão acoplados no conjunto que nomeia como troley (carro). acoplamento elástico. Cálculo e escolha do motor em catálogos. Fonte: TAMASAUKAS (2000). que são anexados em uma estrutura independente com sistema de rodas de que possibilita o movimento horizontal da ponte rolante. Quadro 19 – Vão da ponte. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].1 DIÂMETRO DAS RODAS DO CARRO. apresentado a seguir. . Para a determinação da quantidade de rodas do carro é utilizada a Quadro 19. O diâmetro das rodas do carro é determinado pelo Quadro 18. Fonte: PURQUERIO (2007b).34 3. apresentado a seguir: Quadro 18 – Diâmetro de roda. 35 A velocidade do carro é determinada através do Quadro 14. • Normalmente. (PURQUERIO 2007b). (PURQUERIO 2007b). . é necessário conhecer a rotação da roda do carro e a redução do redutor. Trilhos para o caminho de rolamento do carro: • Os trilhos para o caminho de rolamento são determinados através do Quadro 20. Para definir o redutor de engrenagens para o sistema de translação do carro. apresentado a seguir: Quadro 14 – Velocidade recomendada para operação de ponte rolante – Vp. apresentada a seguir. para os carros preferem-se trilhos com perfil quadrado devido a sua altura ser menor do que os trilhos de estrada de ferro. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. A rotação da roda é encontrada conforme relação entre a velocidade de translação do carro e o diâmetro da roda. 3. Nc = Nc = = 23.2 CÁLCULO DE ROTAÇÃO A RODA DO CARRO. como se segue (PURQUERIO.87 (rpm) . Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].36 Quadro 20 – Perfis dos trilhos. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. 2007a). 2007a). Dr = diâmetro da roda (m) (PURQUERIO. 2007a). . Onde: Ic = redução do necessário. A redução necessária leva em consideração as rotações de entrada do motor e saída da roda do sistema (PURQUERIO. 2007a). nc = rotação da roda (rpm).4 MOTOR DE TRANSLAÇÃO DO CARRO.0 Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Ic = Ic = = 24. 3. Nm = rotação do motor. 3.37 Onde: nc = rotação da roda (rpm) vc= velocidade do carro (m/min) Quadro 16. A potência de regime (deslocamento em velocidade constante) do motor de translação do carro é obtida através da expressão que se segue (PURQUERIO.3 CÁLCULO DE REDUÇÃO DO REDUTOR. Fonte: PURQUERIO (2007b). Quadro 21 – Coeficiente de resistência ao rolamento das rodas do carro. η = rendimento do sistema.11 (CV) Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. = coeficiente de resistência ao rolamento das rodas do carro (Quadro 24).38 NR = NR = NR = 2. . Onde: = peso do carro [kgf]. Acoplamento elástico. Eixos de transmissão Rodas. . 2000). conforme Quadro 22 (TAMASAUKAS. 2000). Quadro 22 – Sistema de translação da ponte. Fonte: (TAMASAUKA. Redutor de engrenagens. O sistema de translação de pontes rolantes é composto dos seguintes elementos principais. Motor elétrico.39 4 SISTEMA DE TRANSLAÇÃO DA PONTE. Freio. . Fonte: PURQUERIO (2007a).81 (rpm) Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Np = Np = = 35. Onde: np = rotação da roda (rpm) vp= velocidade da ponte (m/min) Dp = diâmetro da roda (m) Quadro 14 – Velocidade recomendada para operação de ponte rolante – Vp.40 4. Para definir o redutor de engrenagens para o sistema de translação da ponte.1 REDUTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE. é necessário conhecer a rotação da roda da ponte e a redução do redutor (PURQUERIO. 2007a). Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. 4. A especificação dos trilhos para as rodas da ponte é obtida pelo Quadro 23. Quadro 23 – Velocidade recomendada para operação de ponte rolante – Vp.2 CÁLCULO DA REDUÇÃO DO REDUTOR.41 Diâmetro das rodas da ponte: O diâmetro e a quantidade das rodas da ponte são determinados pelo Quadro 14. apresentado a seguir. normalmente utilizam-se trilhos de estrada de ferro. Fonte: PURQUERIO (2007b). Ip = Ip = = 16 . Para pontes. (PURQUERIO 2007b). 4.97 . Fonte: PURQUERIO (2007b). Rendimento de um par de engrenagens de dentes retos = 0. O rendimento do redutor é obtido através da multiplicação dos rendimentos parciais de todos os pares de engrenagens e de todos os pares de mancais. Quadro 24 – Numero Normalizados ABNT NBR 6403.0 (Quadro 24).3 RENDIMENTO DO REDUTOR.42 Onde: Ip = redução do redutor Ƞm = rotação do motor Redução parcial do redutor: Considerar que a máxima redução recomendada para um par de engrenagens de dentes retos é 6. 0. = 0.985 Rendimento total do sistema de translação da ponte. acrescenta-se um rendimento de um par de mancais para calcular o rendimento total do sistema de translação da ponte.97³ . Rendimento de um par de mancais = 0. com 4 pares de mancais: Ƞr = 0. portanto.90 Redutor com 3 pares de engrenagens. 0.4 MOTOR DE TRANSLAÇÃO DA PONTE ROLANTE. Potência de regime (deslocamento em velocidade constante) NR = NR = . Obtém-se através de cálculo a potência de regime necessária para o movimento de translação da Ponte Rolante. ηp = ηr .86 Cada roda possui um par de mancais.97² .985³ = 0.985 4. com 3 pares de mancais: Ƞr = 0.43 Redutor com 2 pares de engrenagens. η = rendimento do sistema.11 (CV) Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Fonte: PURQUERIO (2007b).Coeficiente de resistência ao rolamento das rodas do carro. Conforme Quadro 21 determina .44 NR = 2. = coeficiente de resistência ao rolamento das rodas do carro (Quadro 21). Quadro 21 . .se o coeficiente de resistência ao rolamento da roda do carro. Onde: = peso do carro [kgf]. 45 4.5 POTÊNCIA DE ACELERAÇÃO. .05 (CV) Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Quadro 25 – Tempo de aceleração da translação de pontes rolantes e carros.2) g = aceleração da gravidade ta = tempo de aceleração (Quadro 25). Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01].1 a 1. A potência de aceleração do motor de translação do carro é obtida através da seguinte expressão: NA = NA = NA = 6. Onde: (Wp+ Wc + Q + Qm) = carga sobre as rodas da ponte = velocidade da ponte η = rendimento total do sistema de translação da ponte β = coeficiente que leva em consideração as massas em rotação do sistema (β = 1. Onde: P = Potência nominal do motor de translação [cv]. No movimento de translação.63 [Nm] Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. TF = Torque de frenagem [Nm]. Nn = a Nn = Nn = 4.7 a 2 vezes o conjugado normal. n = rotação do motor [rpm]. .6 POTÊNCIA NOMINAL DO MOTOR ELÉTRICO. Onde: Nn = potência nominal [cv]. o conjugado de partida não é constante e considera-se um valor médio de 1. TM = TM = [Nm] 147.8 (CV) Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. K2 calculado conforme Quadro 26. A Potência é proporcional ao conjugado e é calculada como se segue: (PURQUERIO 2007a). TM = Torque do motor [Nm].46 4. o qual é definido como: Linha k – Freios 5KR Disco de 355 øD (MM).75 X 147. obtemos a classificação do freio. .72 [Nm] Onde: TF = Torque de frenagem [Nm]. Fonte: ABNT: NBR 8400:1984 [01]. Quadro 26 . K2 calculado conforme Quadro 26.K2.47 TF = K2 X TM TF = 0.63 = 110. Através do anexo F. Deste modo.87 RPM .24 Moitão Curto Gêmeos Qm = 630 Kgf Tambor DT = 500mm Polia de Tambor: Dt = 400.0 mm Polia de Passagem: Dp = 500. adotadamente em instalações de manutenção industrial.0 mm Freios de Elevação Vulkan Linha K – Freio de Serviço e de Estacionamento – 5KE Ø 625 Velocidade de Elevação Ve= 4. Conforme consta no quadro a seguir.5 m/mim Torque do Motor TM = 147. Força Máxima Fc – 4073 Kgf Cabo de Aço Ws 6x41 22mm IPS φ 7. As pontes rolantes são bastante realizadas em diversas operações no setor industrial.0 mm Polia Compensadora: Dc = 315.63 Nm Sistema de Translação do Carro Diâmetro das Rodas D = 400. forem determinados os seguintes dados de dimensionamento básico de uma ponte rolante para área de manutenção industrial. este trabalho tem como objetivo o dimensionamento básico dos componentes mecânicos de uma ponte rolante para o uso nas instalações da manutenção industrial.48 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS. Através da especificação dos dimensionamentos.0 mm Rotação da Roda Nc = 23. 05 CV Torque do Motor TM = 110.8 rpm Motor de Translação da Ponte Rolante Nr = 2.11 CV Potência de Aceleração Na = 6.49 Motor de Translação do Carro NR 2.11 CV Redutor de Translação da Ponte Rolante Np = 35.72 Freio – Linha K SKR Disco com Ø 355mm . Disponível em: <http://www. Disponível em: <http://www.com.com.demagcranes. 2014.nodea>. H. 1983. [2] CMAA 70/83 .br/cms/site/br/page102094. ERNST. Association of Iron and Steel Engineers. Ponte rolante de processo para materiais a granel e reciclagem. Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas – Uma perspectiva de prevenção da falha. v. Barcelona.com.demagcranes. Rio de Janeiro.html. COLLINS J. Manual técnico cabo de aço outubro de 2009. CIMAF. Acesso em: 20 jun. 2014.br/cms/site/br/page102091. DEMAGCRANES. Aparatos de Elevacion y Transporte – Princípios y elementos construtivos.jsessionid=F9B76793 BEF31055AF033F5FD10BDF9D.html. . Acesso em: 10 Ago.DEMAG .br/cms/site/br/page102085. DEMAGCRANES. MHE . 2014. Acesso em: 10 Ago. 1. A.com/products/cranes_for_automotive_industry#>. 339p.nodea>. Ponte rolante de processo para siderurgia e unidade de fundição. LTC – Livros Técnicos e Científicos. 740p. Disponivel em : <http://www. Editorial Blume.mhedemag. Pittsburg.cimafbrasil.50 REFERÊNCIAS. 2008. 2014.jsessionid=F9B76793B EF31055AF033F5FD10BDF9D.br/adm/publicacoes/espec_rev250110. 2014.pdf>. Ponte rolante de processo para comércio do aço. 4 ed.com. Cranes for Automotive Industry. Acesso em: 10 Ago. DEMAGCRANES. Disponível em: < http://www. 1970. Acesso em: 10 Ago.html>. Disponível em: < http://www.demagcranes. Specification for Eletric Overhead Traveling Cranes. Associação Brasileira de Normas Técnicas. RUDENKO. 2007. c PURQUERIO. 2007. 55p. 53p. São Carlos. (Apostila). 14p. EESC-USP. Moscow.51 [1] NBR 8400. N. 2007. a PURQUERIO. de M. ABNT . 82p. EESC-USP. 2007. de M. São Carlos. Metodologia do Projeto Básico de Equipamentos de Manuseio e Carga – Ponte Rolante – Aplicação não siderúrgica. São Carlos. 1984. Arthur. Cálculo de Equipamentos para Levantamento e Movimentação de Cargas. 125p. EESC-USP. São Carlos. b PURQUERIO. Dissertação apresentada e escola politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de mestre em engenharia mecânica. Máquinas de Elevação e Transporte – ABC de pontes rolantes (Apostila). Peace Publishers. Materials Handling Equipment. EESC-USP. B. de M. de M.Transporte de . (Apostila). 2006. São Paulo. de M. 335p. B. TAMASAUSKA. 2000. Máquinas de Elevação e Transporte – Cabos de aço e correntes. B. Máquinas de Elevação e Transporte – dimensionamento de uma ponte rolante. 55p. EESC-USP. B. São Carlos. (Apostila). Máquinas de Elevação e Transporte – Dimensionamento de um moitão. PURQUERIO. B. PURQUERIO. Motores Elétricos (Apostila). São Paulo. 52 Anexo A – Dimensões aproximadas dos moitões curtos de 4 cabos e mancais de deslizamento. . Fonte: PURQUERIO (2007c). . Fonte: PURQUERIO (2007c).53 Anexo B – Dimensões aproximadas dos moitões curto de 8 cabos e mancais de deslizamento. 54 Anexo C – Dimensões aproximadas dos moitões longo de 4 cabos. Fonte: PURQUERIO (2007c). . 2009). Cabos de Aço para Pontes Rolantes Aplicações Especiais (CIMAF.55 Anexo D – Cabos de aço com Classe em aplicações gerais para Pontes Rolantes. Cabo de Aço Classe 6x41 – Alma de Fibra (CIMAF. . Anexo E – Cabos de aço com Classe em aplicações dinâmica para Pontes Rolantes. 2009). 62 Manual CIMAF.56 (Cabo de Aço Classe 6X41 Alma de Fibra Pg. 2009) . 57 (Cabo de Aço Manual CIMAF. 2009) . 58 Anexo F – Catálogo da Vulkan – Linha K – 5K / 5KR. . Freios conforme catalogo da vulkan – Linha k – Freios de serviços 5K/5KR. Freios conforme catalogo vulkan – Linha k – Freios de serviços e de estacionamento 5KE .59 Anexo G – Catálogo da Vulkan – Linha K – 5KE.
Report "Dimensionamento Básico de Uma Ponte Rolante Para Áreas de Manutenção Industrial"