ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL MARTIN LUTHER KINGTÉCNICO EM MECATRÔNICA GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO ESTEIRA IDENTIFICADORA Técnico responsável: FELIPE MAIA PRADO – CREA 60.007 SÃO PAULO 2° SEMESTRE DE 2016 SUMÁRIO 1. Desenho do conjunto geral 2. Esquema mecânico .........................................................................5 3. Programação do CLP.......................................................................6 4. Análise dos esforços atuantes .........................................................7 5. Formulário técnico ..........................................................................8 6. Seleção dos principais materiais ...................................................19 2 Desenho do conjunto geral 3 ESQUEMA MECÂNICO PARA O ACIONAMENTO 4 Onde: M = Motor elétrico trifásico; P1 e P2 = Acoplamentos; A a J = Mancais; I, II, III, IV = Eixos (para suportarem as ECDR’s); 1 a 4 = ECDR’s; ET = Esteira; ROL = Rolete motriz; Ftr = Força tangencial no rolete. PROGRAMAÇÃO DO CLP 5 ANÁLISE DOS ESFORÇOS ATUANTES 6 Lençol da esteira - Posição 12 Esforços: tração Roletes - Posição 13 Esforços: Torção e flexão Painéis laterais - Posição 18 Esforços: compressão Caixas dos mancais – posição 17 Esforços: compressão Suporte dos atuadores – posição 3 Esforços: flexão Base fixadora – posição 4 Esforços: compressão FORMULÁRIO TÉCNICO 7 VALORES ADOTADOS: D1 = 60 mm (Diâmetro ECDR 1); D2 = 180 mm (Diâmetro ECDR 2); D3 = 50 mm (Diâmetro ECDR 3); D4 = 200 mm (Diâmetro ECDR 4); Itot = 12; µ = 0,5 (coeficiente de atrito); Rrol = 50 mm; nm = 900 RPM; nrol = 75 RPM; m1,2 = 2,50 mm; m3,4 = 2,50 mm; P = 170g (por lata) = 170gf; N = 170gf (por lata); N = 1,7 Kgf = 2Kgf (para 10 latas); Frequência = 60Hz. a) Relação de transmissão entre duas engrenagens 1 e 2 (i1,2): 8 i1,2=D2/D1 ou i1,2=n1/n2 ou i1,2=Z2/Z1 Onde: D1= Diâmetro primitivo da engrenagem motora 1 (mm); D2= Diâmetro primitivo da engrenagem movida 2 (mm); Z1= Nº de dentes da engrenagem motora 1; Z2= Nº de dentes da engrenagem movida 2; n1= Nº de rotações da engrenagem motora 1 (RPM); n2= Nº de rotações da engrenagem movida 2 (RPM). Aplicação: i1,2=D2/D1 i1,2 = 180 mm 60 mm i1,2 = 3 b) Rendimento de uma transmissão com dois pares de engrenagens: ηg = (η ENG)n 1 x (η MANCAL)n 2 Onde: ηg = Rendimento global de uma transmissão (%); ηENG = Rendimento de um par de engrenagens cilíndricas (98%); ηMANCAL = Rendimento de um mancal de rolamento (99%); n1 = Nº de pares de engrenagens cilíndricas de uma transmissão ; n2 = Nº de mancais de rolamento de uma transmissão. 9 Aplicação: ŋg = (0,98)2 x (0,99)10 ŋg = (0,9604) x (0,9044) ŋg = 0,869 ŋg = 87% c) Força aplicada no rolete: Frol = µ . N Onde: µ = Coeficiente de atrito; N = Força normal sobre o rolete. Aplicação: Frol = 0,5 . 2 Kgf Frol = 1 Kgf d) Momento torçor ou torque em uma maquina (Mt): Mt = Ft. r Onde: Mt= Momento torçor ou torque (Kgfxmm ou Kgfxcm ou Nxmm ou Nxm); Mt= Força tangencial em uma roda, polia ou engrenagem (Kgf ou N); R= Braço do momento ou raio da roda objeto do momento (mm, cm ou m). 10 Aplicação: r = Raio do rolete = 5cm (adotado). Mtrol = 1 Kgf . 5 cm Mtrol = 5 Kgf.cm *Observações: 1. Torque é a capacidade de uma força aplicada através de um movimento circular. 2. 1Kgfxcm é o torque de uma roda com 1cm de raio, que assegura que ela é capaz de mover, em M.C.U., um produto com um peso de 1Kgf. e) Potência necessária junto de uma esteira (Ne): N (CV) = n (RPM) . Mtrol 71.620 Onde: N = Potência necessária junto a uma esteira; n = Rotações no rolete. Aplicação: N (CV) = 75 RPM . 5 Kgf .cm 71.620 N (CV) = 0,005 CV f) Potência do motor para acionar uma esteira (Nm): Nm = Nrol ŋg Onde: Nm = Potência mínima para o motor; Nrol = Potência no rolete para mover a carga. 11 Aplicação: Nm = 0,005 0,869 Nm = 0,0057 CV Nm = 0,25 CV (Padronizado conf. Catalogo WEG) Classe de Proteção: IP 55 g) Dimensionamento de uma engrenagem ECDR: Dimensionamento das ECDR’s 1,2: 1. Números de dentes: Z= D m Onde: Z = Número de dentes; D = Diâmetro primitivo; m = Módulo (2,5 mm). Aplicação: Z1 = 60 mm 2,5 mm Z1 = 24 dentes Z2 = 180 mm 2,5 mm Z2 = 72 dentes 2. Diâmetro interno (Di): 12 Di = Dp-2xb b = 1,25xm Aplicação: Di1 = 60 mm – (2 . 3,125 mm) Di1 = 60 mm – 6,25 mm Di1 = 53,75 mm Di2 = 180 mm – (2 . 3,125 mm ) Di2 = 180 mm – 6,25 mm Di2 = 173,75 mm 3. Diametro externo (De): De = Dp+2xa a=m Aplicação: De1 = 60 mm + (2 . 2,5 mm) De1 = 60 mm + 5 mm De1 = 65mm De2 = 180 mm + (2 . 2,5 mm) De2 = 180 mm + 5 mm De2 = 185 mm 4. Passo (P): P = mxπ π = 3,14 13 Aplicação: P1,2 = 2,5 mm . 3,14 P1,2 = 7,85 mm 5. Espessura do dente (e): e = 0,49xP Aplicação: E1,2 = 0,49 . 7,85 mm E1,2 = 3,85 mm 6. Vão do dente (v): v = 0,51xP Aplicação: V1,2 = 0,51 . 7,85 mm V1,2 = 4,00 mm 7. Altura total do dente (h): h = a+b Aplicação: h = 1,25 . m+1xm h = 2,25 . m h = 2,25 . 2,5mm h = 5,625 mm 8. Altura da cabeça do dente (a): a=m 9. Altura do pé do dente (b): 14 b = 1,25xm Aplicação: b = 1,25 . m b = 1,25 . 2,50 mm b = 3,125 mm 10. Largura do dente (L): L = 6xm até 10xm Aplicação: L= 6 . m L1,2 = 6 . 2,50 mm L1,2 = 15,00 mm Dimensionamento das ECDR’s 3,4: 1. Números de dentes: Z= D m Onde: Z = Número de dentes; D = Diâmetro primitivo; m = Módulo (2,5 mm). Aplicação: Z3 = 50 mm 2,5 mm 15 Z3 = 20 dentes Z4 = 200 mm 2,5 mm Z4 = 80 dentes 2. Diâmetro interno (Di): Di = Dp-2xb b = 1,25xm Aplicação: Di3 = 50 mm – (2 . 3,125 mm) Di3 = 50 mm – 6,25 mm Di3 = 43,75 mm Di4 = 200 mm – (2 . 3,125 mm ) Di4 = 200 mm – 6,25 mm Di4 = 193,75 mm 3. Diametro externo (De): De = Dp+2xa a=m Aplicação: De3 = 50 mm + (2 . 2,5 mm) De3 = 50 mm + 5 mm De3 = 55mm De4 = 200 mm + (2 . 2,5 mm) 16 De4 = 200 mm + 5 mm De4 = 205 mm 4. Passo (P): P = mxπ π = 3,14 Aplicação: P3,4 = 2,5 mm . 3,14 P3,4 = 7,85 mm 5. Espessura do dente (e): e = 0,49xP Aplicação: E3,4 = 0,49 . 7,85 mm E3,4 = 3,85 mm 6. Vão do dente (v): v = 0,51xP Aplicação: V3,4 = 0,51 . 7,85 mm V3,4 = 4,00 mm 7. Altura total do dente (h): h = a+b Aplicação: h = 1,25 . m+1xm h = 2,25 . m 17 h = 2,25 . 2,5mm h = 5,625 mm 8. Altura da cabeça do dente (a): a=m a = 2,5 mm 9. Altura do pé do dente (b): b = 1,25xm Aplicação: b = 1,25 . m b = 1,25 . 2,50 mm b = 3,125 mm 10. Largura do dente (L): L = 6xm até 10xm Aplicação: L= 6 . m L3,4 = 6 . 2,50 mm L3,4 = 15,00 mm 18 SELEÇÃO DOS PRINCIPAIS MATERIAIS a) ABNT 1020 Aço ao Carbono com baixo teor de carbono Justificativas técnicas: Bom limite de resistência para as finalidades nas quais será empregado; Baixa dureza; Boa ductilidade; Fácil soldabilidade. Justificativa econômica: Baixo custo para sua obtenção. b) ABNT 52100 Aço liga para beneficiamento com 1% de Carbono, apresentando também Cromo Molibdênio. Justificativas técnicas: Elevado limite de resistência; Excelente resistência ao desgaste; Elevada dureza após o beneficiamento. Justificativa econômica: Custo ajustado ao aumento da expectativa de vida útil que consegue propiciar a um mancal de rolamento que ira operar 24 horas por dia. c) FC 300 Ferro fundido cinzento com um limite de resistência de 300 N/mm2 e com uma composição química na qual prevalecem Fe, C e Si. Justificativas técnicas: Boa fluidez no molde de fundição; Limite de resistência adequado com a sua utilização nesse projeto; 19 Bom nível de dureza; Favorece a obtenção de formas e medidas por usinagem. Justificativa econômica: Viabiliza a fundição de peça pequenas com formatos simples ou complexos em grandes quantidades por dia, diminuindo a necessidade de muitos processos de fabricação posteriores. d) ABNT 4140 Aço – liga para beneficiamento com baixo teor em liga (cromo e molibdênio) e médio teor de carbono. Justificativas técnicas: Elevado limite de resistência após o beneficiamento; Elevada dureza após o beneficiamento; Excelente resistência ao desgaste. Justificativa econômica: Custo ajustado à elevada expectativa de vida útil que consegue propiciar a um eixo que irá operar 24 horas por dia. e) ABNT 1030 Aço ao carbono com médio teor de carbono. Justificativas técnicas: Aço para têmpera em água; Utilizado em peças pequenas de moderada resistência; Pouco mais resistente e duro que os aços com menor teor de carbono; Favorece a obtenção de formatos diversos por usinagem. Justificativa econômica: Baixo custo para a obtenção. 20 f) ABNT 1040 Aço ao carbono com médio teor de carbono. Justificativas técnicas: Bom limite de resistência para as finalidades nas quais será empregado; Boa resposta à têmpera; Boa usinabilidade; Boa dureza após tratamento térmico. Justificativa econômica: Baixo Custo para a obtenção e ótimo aperfeiçoamento das propriedades principais após um tratamento térmico. g) NYLON 6.6 Plástico de engenharia obtido da poliamida 6.6, modificada, fabricada através do processo de extrusão, sendo tratado termicamente, o que possibilita uma estrutura cristalina, uniforme e livre de tensões internas. Justificativas técnicas: Baixo peso específico (1,14g/cm³); Alta resistência ao desgaste e à abrasão; Ponto de fusão elevado; Permite aditivação e tratamentos; Excelente isolamento térmico e elétrico; Boa resistência a agentes químicos; Temperatura de trabalho – 30 a 110°C; Tenacidade; Facilidade de usinagem; Excelente resistência ao desgaste. Justificativa econômica: Baixo custo para obtenção da matéria prima e facilidade em gerar formatos com o material. 21