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Introdução ao Projeto Mecânico
Ponte rolante para montagem em oficina
1ª entrega


Para inicio de dimensionamento consideramos alguns fatores iniciais, tais como:
o tempo de vida das engrenagens, que ronda as 20000 horas, o binário máximo que é atingido às 7,64 rpm e o diâmetro das rodas de translação (D = 250 mm)

Cálculo da Potência do Motor:
P=mg×vhoriz
P: Potência [kW]
m: massa[Kg]
g: aceleração gravítica [m/s2]
vhoriz: velocidade [m/s]
Considerando a carga a movimentar 10% do peso total (peso da ponte + carga), e a velocidade horizontal 0,1 m/s:
P=0,1 ×3000×9,81×0,1=294,3 W=0,3 kW
Foi então escolhido um motor da Universal Motors, modelo BFF31 71 M2 4, que possui uma potência de 0,37kW e 1500 rpm.

Imagem 1: Catálogo online Universal Motors

Cálculo das rotaçõesnecessárias à saída da caixa redutora:
2π×n60×r=vhoriz⇔n=7,64 rpm
n: número de rotações por minuto à saída da caixa redutora [rpm]

Determinação do número de andares da caixa redutora:
utotal=13707,64=179,32
nºandares=lnutotalln(4)=3,74→4 andares

Determinação das rpm em cada veio da caixa redutora:
Relação de 1:4
Pinhão: 17 dentes
Roda: 68 dentes
u=n1n2
= 4=1370n2 = n2=342,5 rpmn2=342,5 rpm

De 2 para 3, o numero de rotações por minuto mantém-se uma vez que estão no mesmo eixo.
Assim, n2=n3 e o mesmo se verifica para n4e n5,n6 e n7.

u=n3n4
= 4=342,5n4 = n4=85,63 rpm
n4=85,63 rpm=n5

u=n5n6
= 4=85,63n6 = n6=21,41 rpm
n6=21,56 rpm=n7

u=n7n8
= 3=21,41n8 = n8=7,14 rpm

Para cálculo de n8, diminuímos a relação de transmissão para 3 obtendo um valor maispróximo do desejado (7,64 rpm).

Z7 | Z8=u.Z7 | n8= n7/u |
17 | *51→52 | 7,18 |

* Uma vez que não existe rodas pré-definidas com 51 dentes, optamos pela colocação de uma roda de 52 dentes.

Dados iniciais para o dimensionamento:
P = 0,37 [kW]
n1=1370 [rpm]
u = 4
Z1= 17 dentes

Fator de duração (Zn): sendo N o número de ciclos de vida pretendidos e Nr e m variáveis necessárias paracalcular Zn.
Estado | Nr | Ciclos | M |
Têmpera ou cementação | 5 x 107 | 105 ≤N ≤Nr | 0.0756 |
| | Nr ≤N ≤1010 | 0.0307 |
Nitruração longa | 2 x 106 | 105 ≤N ≤Nr | 0.0875 |
| | Nr ≤N ≤1010 | 0.0191 |
Nitruração curta | 2 x 106 | 105 ≤N ≤Nr | 0.0318 |
| | Nr ≤N ≤1010 | 0.0191 |

Tabela 1: Valores das variáveis necessárias para o cálculo de Zn


N = 60 x 20000 x 1500 = 1,64 x106 (Número de Ciclos de vida)

Nr = 5 x 107 – Têmpera ou cementação

m = 0,0307
Zn=NrNm⇔Zn=5 x 107 1,64E90,0307⇔Zn=0,898

Fator de serviço (Kb): sendo Ka um factor de aplicação de carga, Zr um fator de fiabilidade (≈ 1) e Zn o fator de duração descrito anteriormente.

Máquina Accionada |
Accionamento | U | L | M | H |
U – Uniforme | 1 | 1.25 | 1.50 | 1.75 |
L – Choques Ligeiros| 1.10 | 1.35 | 1.60 | 1.85 |
M – Choques Moderados | 1.25 | 1.50 | 1.75 | 2.00 |
H – Choques Importantes | 1.50 | 1.75 | 2.00 | ≥2.25 |

Tabela 2 – Valores de Ka em função dos regimes do accionamento e de saída

Ka = 1,25 – Acionamento Uniforme Ligeiro

KB=KaZn2m⇔KB=1,250,89820,0307⇔KB=1,55

Fator geométrico (C2):
β (graus) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
C2 | 0.21 | 0.24 |0.26 | 0.27 | 0.28 | 0.29 | 0.31 |

Tabela 3 – Valores do fator geométrico C2

Para:
β = 0o
C2 = 0,21
Fator de efeitos dinâmicos (C3): resulta da velocidade e dos erros dimensionais e geométricos; pode ser expresso em função da velocidade tangencial vt (m/s). Para uma primeira iteração, recorre-se a uma estimativa deste valor.

Dentado | Qualidade ISO | C3 |
Recto | 5 e 6 | 0.905 || 7 | 0.782 |
Helicoidal | 5 e 6 | 0.905 |
| 7 | 0.812 |

Tabela 4 – Estimativas do factor C3 para uma primeira iteração.

Dentado reto ISO 7: C3= 0,782

Fator de distribuição de carga (C4):
Dentado | Qualidade ISO | C4 |
Reto | 5 e 6 | 0,760 |
| 7 | 0,741 |
Helicoidal | 5 e 6 | 0,760 |
| 7 | 0,673 |

Tabela 5 – Estimativas do factor C4 para uma primeira iteração....
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