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Curso de Desenho Industrial – Design Fabricação II Prof. Paulo C. Ferroli e Prof. Cláudio Roberto Losekann.
2 - ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO – POLIAS,
CORREIAS, CORRENTES, ENGRENAGENS E CAMES
2.1 - INTRODUÇÃO
As polias fazem parte das chamadas máquinas de elevação e transporte. Os motores elétricos, em geral, têm uma freqüência de rotação fixa. No entanto, muitas vezes, as máquinas que são acionadas por eles, precisam desenvolver diferentes freqüências de rotação. Devido a isso, utilizam-se acoplamentos por intermédio de polias, condutoras e conduzidas, ou engrenagens. A figura 2.1 mostra um sistema de transmissão. Assim, considerando que a velocidade tangencial nas polias é a velocidade linear da correia, pode-se dizer que a velocidade tangencial da polia conduzida (A) é igual a velocidade tangencial da polia condutora (B). A velocidade tangencial é expressa pela equação V = 2πRf, onde “R” é o raio da polia, ou a distância do centro ao nível médio da correia, geralmente expressa em mm, m, “f” é a freqüência, geralmente expressa em rpm (rotações por minuto). A relação de transmissão também deve ser verificado em engrenagens.
FIGURA 2.1 - Sistema de transmissão.
2.2 - POLIAS
As polias são peças cilíndricas movimentadas pelo eixo motor ou por correias ou correntes. São duas formas de acoplamentos de polias. Na primeira, mostrada na figura 2.1, as polias são acopladas por duas correias em forma de V (vista da secção transversal). Este formato permite maior rigidez no acoplamento entre polia e correia. Muitos outros sistemas de transmissão com polias e correias utilizam correias planas. Em eixos independentes. Nesse caso, admitindo-se que a correia seja inextensível e que não ocorram escorregamentos, a velocidade escalar das polias serão iguais. As equações abaixo mostram a relação de transmissão entre os raios e freqüências dessas polias.
VA = VB ⇒ 2 πRA f (^) A = 2πRB f (^) B ⇒ RA f (^) A = RB f (^) B
B
A B
A f
f R
R
i = =
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Outro tipo de agrupamento de polias é quando polias de diferentes diâmetros estão no mesmo eixo, muitas são chamadas de polias escalonadas. Para esse tipo de agrupamento, a velocidade angular, o período e a freqüência das polias são iguais.
Tipos de polias
Os tipos de polia são determinados pela forma da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. As polias planas podem apresentar dois formatos na sua superfície de contato. Essa superfície pode ser plana ou abaulada. A polia plana conserva melhor a correia enquanto que a polia abaulada guia melhor a correia.
FIGURA 2.2 – Corte de polia plana e polia abaulada.
A polia trapezoidal recebe esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta apresenta a forma de trapézio. As polias trapezoidais devem ser providas de canaletas (ou canais) e são dimensionadas de acordo com o perfil padrão da correia a ser utilizada.
FIGURA 2.3 – Corte de polia trapezoidal.
Além das polias para correias planas e trapezoidais, existem as polias para cabos de aço, para correntes, polias (ou rodas) de atrito, polias para correias redondas e para correias dentadas. Algumas vezes, as palavras, roda e polia, são utilizadas como sinônimos.
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2.3 - CORREIAS
Os elementos de transmissão flexíveis (correntes, correias, etc.) são utilizados para a transmissão de potência onde a distância entre os acoplamentos é muito grande para a utilização de sistemas mecânicos, como conjuntos de engrenagens, eixos e mancais. Os elementos de transmissão flexíveis podem ser divididos em dois grandes grupos: os que mantêm constante a velocidade e os de velocidade variável.
A principal característica do primeiro grupo é a de manter a mesma velocidade entre o sistema motor e o sistema movido. Entre eles, destacam-se os acoplamentos elásticos e as correntes.
Os acoplamentos elásticos ligam diretamente o eixo motor ao eixo movido, apresentando como principais vantagens a facilidade de montagem, a capacidade de absorver choques, e a compensação de pequenos desalinhamentos.
As correias mais usadas são planas e as trapezoidais. A correia em V ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio.É feita de borracha revestida de lona e È formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração.
FIGURA 2.5 – Correia trapezoidal ou em “V”.
O emprego da correia trapezoidal é preferível ao da correia plana porque:
- Praticamente não apresenta deslizamento;
- Permite o uso de polias bem próximas;
- Elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas (planas).
Em casos em que não pode ocorrer de forma alguma um pequeno deslizamento, ou seja, o movimento tem de ser integralmente transmitido, utiliza-se correia dentada, como exemplo, as correias utilizadas em comando de válvulas do motor de um automóvel.
FIGURA 2.6 – Correia dentada.
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Para ajustar as correias nas polias, mantendo tensãoo correta, utiliza-se o esticador de correia.
FIGURA 2.7 – Esticador de correia.
A relação de transmissão para correia plana não deve ser maior que 6 e, para correia trapezoidal, admite-se relação de transmissão até 10.
2.4 - CORRENTES
As correntes transmitem força e movimento que fazem com que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário. Para isso, as engrenagens devem estar num mesmo plano. Os eixos de sustentação das engrenagens ficam perpendiculares ao plano. Entre as características básicas de uma transmissão por corrente, incluem-se a relação de transmissão constante e a possibilidade de acionar vários eixos a partir de uma única fonte motora.
FIGURA 2.8 – Transmissão por corrente.
Normalmente a falha de uma corrente ocorre por desgaste dos roletes ou pinos ou fadiga superficial decorrentes de jornadas muito grande de trabalho. A figura 2.9 mostra alguns tipos de correntes utilizados na indústria. Corrente de elo curto Corrente de elo intermediário
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2.5 – CABOS
Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada. Os cabos são muitos empregados em equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras e pontes rolantes.
FIGURA 2.11 – Sistemas de elevação e transporte.
O cabo de aço se constitui de alma e perna. A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central.
FIGURA 2.12 – Partes do cabo.
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Existem vários tipos de distribuição de fios nas camadas de cada perna do cabo. Os principais tipos de distribuição são:
- Normal - Os fios e dos arames e das pernas são de um único diâmetro;
- Seale - As camadas são alternadas em fios grossos e finos;
- filler - As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizados como enchimento dos vãos dos fios grossos;
- e Warrington - Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma camada.
Seale Filler FIGURA 2.13 – Tipos do cabo.
As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma. Os mais comuns: alma de fibra , naturais (AF) ou artificiais (AFA), o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas; alma de algodão – para cabos pequenos; alma de asbesto – sujeitos a temperaturas elevadas; alma de aço – quando necessita de maior resistência à tração.
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FIGURA 2.16 – Engrenagem cilíndrica de dentes retos. Fonte: Provenza (1988).
FIGURA 2.17 – Detalhe da engrenagem cilíndrica de dentes retos.
Número de dentes: z = 17 Módulo: m = 8 Diâmetro primitivo: dp = m.z ⇒ dp = 136 mm Passo: P = m.π ⇒ P = 25,12 mm Espessura circular e vão: s = v = P/2 ⇒ s = v = 12,56 mm Espessura cordal: sc = m.z.sen α ⇒ sc = 12,56 mm Diâmetro externo: de = m (z + 2) ⇒ de = 152 mm Diâmetro interno: di = m (z – 2,334) ⇒ di = 117,32 mm Ângulo de pressão: θ = 20 0 Diâmetro do círculo da base: db = dp.cos θ ⇒ db = 128 mm Altura da cabeça do dente: a = m ⇒ a = 8 mm Altura da cabeça do dente (cordal): ac = m [1 + z/2 (1 – cos α) ⇒ ac = 8,27 mm Altura do pé do dente: b = 1,1167m ⇒ b = 9,34 mm
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Altura do dente: h = a + b ⇒ h = 17,34 mm Folga no pé do dente: e = 0,167 m ⇒ e = 1,34 mm Comprimento do dente: L = (6/20) m ⇒ L = 50 m Ângulo do dente: α = 90/z ⇒ α = 5 0 18’
- Engrenagem e cremalheira : Pode- se acompanhar, pelas figuras que seguem, as principais medidas que compõem esse mecanismo, sendo que se conhece previamente m = 6; z = 6 e ângulo de pressão = 20 0.
FIGURA 2.18 – Esquema da cremalheira de dentes retos.
FIGURA 2.19 – Engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).
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FIGURA 2.21 – Detalhe da engrenagem e cremalheira. Fonte: Provenza (1988).
- Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais : Nas engrenagens helicoidais os dentes são oblíquos em relação ao eixo da engrenagem. As figuras que seguem mostram um conjunto de engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais com módulo igual a 4, 15 dentes no pinhão, 26 dentes na coroa e ângulo de inclinação do dente β = 18 0.
FIGURA 2.21 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).
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FIGURA 2.22 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Fonte: Provenza (1988).
- Engrenagens cônicas a 90 0 : As figuras 2.23 a 2., mostram um conjunto de engrenagens cônicas a 90^0 com módulo igual a 5, 12 dentes no pinhão, 25 dentes na coroa e ângulo entre os eixos γ = 90 0.
FIGURA 2.23 – Engrenagens cônicas a 90 0. Fonte: Provenza (1988).
- Engrenagens cônicas a 75 0 : A figura que segue mostra um conjunto de engrenagens cônicas a 75^0 com módulo igual a 4,5; 16 dentes no pinhão, 34 dentes na coroa e ângulo entre os eixos γ = 75 0.
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- Coroa e rosca sem fim : As figuras 2.26 e 2.27 mostram um conjunto de coroa e rosca sem fim, com módulo igual a 3, 40 dentes na coroa e ângulo de inclinação de 20 0.
FIGURA 2.26 – Coroa e rosca sem fim.. Fonte: Provenza (1988).
FIGURA 2.27 – Coroa e rosca sem fim. Fonte: Provenza (1988).
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- Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais : As figuras 2.28 e 2. mostram um conjunto de engrenagens helicoidais de eixos ortogonais, com módulo igual a 3, 15 dentes no pinhão e 28 dentes na coroa.
FIGURA 2.28 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).
FIGURA 2.29 – Engrenagens helicoidais de eixos ortogonais. Fonte: Provenza (1988).
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2.7 – CAMES
Came é um elemento de m·quina cuja superfície tem um formato especial. Normalmente, há um excêntrico, isto é, essa superficie possui uma excentricidade que produz movimento num segundo elemento denominado seguidor seguidor.
FIGURA 2.32 – Came.
Tipos de cames
FIGURA 2.33 – Came de disco com diferentes extremidades.
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FIGURA 2.34 – Came de Tambor.
FIGURA 2.35 – Came frontal.
FIGURA 2.36 – Came de palminha.
