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Projeto
Projeto
Projeto
Planejamento
Com o planejamento da peça podemos encontrar os rpms ideais através da
seguinte equação:
ܸܿ. 1000
= ݉ݎ
ߨ. ܦ
Onde:
Rpm = Rotações por minuto
Vc = Velocidade de corte (anexo)
D = Diâmetro a ser usinado
Uma vez com os rpms em mãos podemos começar a calcular qual será a
potência do motor utilizado no nosso projeto, para isso utilizaremos a seguinte
equação:
ܵ. ܲ݁. ܸܿ
ܲ= ݐ
60.75. ܴ
ܵ = ܽ . ܲܿ
Onde:
Pot = Potência do Motor em CV
S = Secção do cavaco
Pe = Pressão exercida
Vc = Velocidade de corte
R = Rendimento esperado para o motor
a = Avanço
2
Pc = Profundidade de corte
Para Z2:
ݎ݅ܽ݉ ݉ݎ
݅=
ݎ݊݁݉ ݉ݎ
ܼ2 = ܼ1 . ݅
Onde:
Z1 = número de dentes da primeira engrenagem
Z2 = número de dentes da segunda engrenagem
i = relação de transmissão
ܼ1 + ܼ2 = ܼ3 ∗ + ܼ4 ∗
Onde:
Z1 = número de dentes da primeira engrenagem
Z2 =número de dentes da segunda engrenagem
Z3*/Z4* = utilizar o número do par engrenado que se deseja saber o número de
dentes
Onde:
B1= Espessura da engrenagem
D01 = Diâmetro da engrenagem
MT = Torque
Padm = Pressão admissível
ϕ = Fator de serviço
ݐܨ. ݍ. ߮
ܲ݉ܽ= ݔ
ܾ. ݉
Onde:
Pmax = Pressão máxima
Ft = força tangencial
4
q = Fator de forma
ϕ = Fator de serviço
A próxima etapa será o dimensionamento dos eixos. Para está etapa vamos
utilizar o equilíbrio de forças para descobrir qual o diâmetro dos eixos. Desta
forma temos:
Ʃ = ܯ0
Ʃ = ݒܨ0
Após a somatória de forças nós aplicamos o resultado na equação abaixo para
encontrar o momento de inercia e o diâmetro estimado do eixo:
Para Momento de Inercia:
ܣ ଶ
ඨ
= ݅ܯ൬ ܽܨ+ ൬ ൰ . ݐܯ൰
ଶ
2
Onde:
Mi = Momento de Inercia
Fap = Força Aplicada ao eixo
A = fator de flexão
Mt = Momento torsor
య 1 . ݅ܯ. ߪ
Ø = 2,17 ඨ
ߪ݂
5
Onde:
Ø = diâmetro do eixo
Mi = Momento de inercia
σ = tensão do material
σf = tensão de flexão
݂݈
=ܥ .ܲ
݂݊
Onde:
C = Capacidade de carga dinâmica (kN)
P = carga dinâmica equivalente (kN)
fn = Fator de rotação
fl = Fator de esforços dinâmicos
Onde:
ܮ = Duração até fadiga (h)
ܽଵ = fator de probabilidade
ܽଶଷ = fator de matéria-prima / condições de serviço
ܮ = Vida nominal do rolamento
6
Com isso, temos que os rolamentos são: par de rolamentos 6004 para o eixo II,
par de rolamentos 63/22 para o eixo III e par de rolamentos 62/22 para o eixo
IV.
E finalmente chegamos a última etapa do projeto. Está etapa consiste no
cálculo das chavetas que irão fixar as engrenagens nos eixos. Este cálculo leva
em consideração as tensões de cisalhamento e de esmagamento e desta
forma podemos achar o comprimento mínimo de chaveta. As equações estão
abaixo:
Pelo critério de cisalhamento:
ݐܨ
ߪ=
ܾ .ℎ
Onde:
σ = tensão de cisalhamento
Ft = Força tangencial
b = base da chaveta
h = altura da chaveta
ݐܨ
ߪ=
( ܮℎ − ݐ1)
Ou
ݐܨ
=ܮ
ߪ ( ℎ − ݐ1)
Onde:
σ = tensão de esmagamento
Ft = força tangencial
L = comprimento da chaveta
h = altura da chaveta
t1 = altura da chaveta no eixo
7
E com isso fica conhecido que para o eixo II é necessário no mínimo uma
chaveta de 6x6x10,6 mm, para o eixo III é necessário uma chaveta de 8x7x9,2
mm e para o eixo IV uma chaveta de 8x7x11 mm. Esses dados são para cada
engrenagem que irá ficar no respectivo eixo.
8
Conclusão
Ao início de mais este desafio que nos foi proposto, nós não tínhamos a
certeza de como ficaria nem uma peça do conjunto, a única ferramenta que nós
tínhamos era o conhecimento adquirido em sala, e ao fim dos cálculos já era
conhecido todas as medida, materiais, forçar e componentes necessários para
o bom funcionamento da nossa máquina. Os componentes serão listado
abaixo:
Componentes:
1 Motor 10 CV, trifásico e 4 polos;
1 polia de 76,2 mm de diâmetro;
1 polia de 106,8 mm de diâmetro;
4 correias Hi – Power perfil A;
10 engrenagens;
1.1 Engrenagem 1
Z= 39
M= 3
Øp= 117 mm
L = 21 mm
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.2 Engrenagem 2
Z= 69
M= 2
Øp= 138 mm
L = 22 m
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.3 Engrenagem 3
Z= 54
M= 2,5
Øp= 135 mm
L = 19 mm
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.4 Engrenagem 4
Z= 54
M= 2,5
Øp= 135 mm
L = 19 mm
9
1.6 Engrenagem 6
Z= 65
M= 2
Øp= 130 mm
L = 23 mm
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.7 Engrenagem 7
Z= 52
M= 2,5
Øp= 130 mm
L = 20
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.8 Engrenagem 8
Z= 56
M= 2,5
Øp= 140 mm
L = 18
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.9 Engrenagem 9
Z= 54
M= 2,5
Øp= 135 mm
L = 19 mm
Material= Aço 1050
ß= 20°
1.10 Engrenagem 10
Z= 54
M= 2,5
Øp= 135 mm
L = 20 mm
10
3 Eixo;
3.1 eixo II
Ø = 21 mm
L = 85 mm
Material = Aço 1040
3.2 eixo III
Ø = 30 mm
L = 165 mm
Material = Aço 1040
3.3 eixo IV
Ø = 25 mm
L = 110 mm
Material = Aço 1040
2 Rolamentos 6004;
2 Rolamentos 63/22;
2 Rolamentos 62/22;
1 barra de aço 1010 para chaveta de 6x6mm
1 barra de aço 1010 para chaveta de 8x7 mm
Com os itens citado acima nós temos todos os componentes para a montagem
da caixa de engrenagens de um torno mecânico.
11
Memorial de Calculo
Dados
Rpm's
1284
1206
844
735
467
Relações de transmissão
Número de dentes
i1/2 = 1284 aproximado
735
Z1 = 39,0 Número Z1 = 39
i1/2 = 1,746939 Z2 = 68,1 real Z2 = 69
Dados
Engrenagem 1
Potencia 10 CV
Rotação 1284 735
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z1 39
fi 1,25
q 2,98
Torque
MT = 716,2 10
1284
MT = 5,57788162 Kgf.m
MT = 54663,23988 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,7469
735
d01³ = 276573,4303
0,25
d01³ = 1106293,721
d01 = 103,4245125 mm
m = 103,4245125
39
m = 2,651910577
d1 = 3 39
d1 = 117 mm
b01 = 276573,4303
13689
b01 = 20,20406387 mm
Ft = 2 54663
117
Ft = 934,4143568 N
Dados
Engrenagem 2
Potencia 10 CV
Rotação 735
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z2 69
fi 1,25
q 2,65
15
Torque
MT = 716,2 10
735
MT = 9,74421769 Kgf.m
MT = 95493,3333 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 735 12000
1000000
W = 529,2
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,7469
735
d02³ = 401170,429
0,25
d02³ = 1604681,72
d02 = 117,074677 mm
m = 117,074677
69
m = 1,69673445
d2 = 2 69
16
d2 = 138 mm
b02 = 401170,429
19044
b02 = 21,0654499 mm
Ft = 2 95493,3
138
Ft = 1383,96135 N
Dados
Engrenagem 3
Potencia 10 CV
Rotação 1284 1284
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z3 54
fi 1,25
q 2,82
Torque
MT = 716,2 10
1284
MT = 5,57788162 Kgf.m
MT = 54663,23988 N.mm
17
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1
1284
d03³ = 333306,9962
0,25
d03³ = 1333227,985
d03 = 110,0613428 mm
m = 110,0613428
54
m = 2,038173014
d3 = 2,5 54
d3 = 135 mm
b03 = 333306,9962
18225
b03 = 18,28844972 mm
18
Ft = 2 54663
135
Ft = 809,8257759 N
Dados
Engrenagem 4
Potencia 10 CV
Rotação 1284
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z4 54
fi 1,25
q 2,82
Torque
MT = 716,2 10
1284
MT = 5,5778816 Kgf.m
MT = 54663,24 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1
1284
d04³ = 333307
0,25
d04³ = 1333228
d04 = 110,06134 mm
m = 110,06134
54
m = 2,038173
d4 = 2,5 54
d4 = 135 mm
b04 = 333307
18225
b04 = 18,28845 mm
Ft = 2 54663,2
135
Ft = 809,82578 N
Dados
Engrenagem 5
Potencia 10 CV
Rotação 1284 844
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z5 43
fi 1,25
q 2,89
Torque
MT = 716,2 10
1284
MT = 5,57788162 Kgf.m
MT = 54663,23988 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,5213
844
d05³ = 288332,3259
0,25
d05³ = 1153329,304
21
d05 = 104,8699616 mm
m = 104,8699616
43
m = 2,438836316
d5 = 3 43
d5 = 129 mm
b05 = 288332,3259
16641
b05 = 17,32662255 mm
Ft = 2 54663
129
Ft = 847,4920911 N
Dados
Engrenagem 6
Potencia 10 CV
Rotação 844
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z6 65
fi 1,25
q 2,7
Torque
MT = 716,2 10
844
MT = 8,485781991 Kgf.m
22
MT = 83160,66351 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 844 12000
1000000
W = 607,68
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,5213
844
d06³ = 381395,0511
0,25
d06³ = 1525580,204
d06 = 115,1184716 mm
m = 115,1184716
65
m = 1,771053409
d6 = 2 65
d6 = 130 mm
b06 = 381395,0511
16900
23
b06 = 22,5677545 mm
Ft = 2 83161
130
Ft = 1279,394823 N
Dados
Engrenagem 7
Potencia 10 CV
Rotação 1284 1206
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z7 52
fi 1,25
q 2,82
Torque
MT = 716,2 10
1284
MT = 5,57788162 Kgf.m
MT = 54663,23988 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,0647
1206
d07³ = 325612,3315
0,25
d07³ = 1302449,326
d07 = 109,2077883 mm
m = 109,2077883
52
m = 2,100149775
d7 = 2,5 52
d7 = 130 mm
b07 = 325612,3315
16900
b07 = 19,26700186 mm
Ft = 2 54663
130
Ft = 840,9729212 N
Dados
Engrenagem 8
Potencia 10 CV
Rotação 1206
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z8 56
fi 1,25
q 2,85
Torque
MT = 716,2 10
1206
MT = 5,938640133 Kgf.m
MT = 58198,6733 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1206 12000
1000000
W = 868,32
Relação de Transmissão
1284 = i = 1,0647
1206
d08³ = 339504,8541
0,25
d08³ = 1358019,416
26
d08 = 110,7393559 mm
m = 110,7393559
56
m = 1,977488498
d8 = 2,5 56
d8 = 140 mm
b08 = 339504,8541
19600
b08 = 17,32167623 mm
Ft = 2 58199
140
Ft = 831,4096186 N
Dados
Engrenagem 9
Potencia 10 CV
Rotação 1284 1284
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z9 54
fi 1,25
q 2,85
Torque
MT = 716,2 10
1284
27
MT = 5,57788162 Kgf.m
MT = 54663,23988 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1284 12000
1000000
W = 924,48
Relação de Transmissão
1284 = i = 1
1284
d09³ = 333306,9962
0,25
d09³ = 1333227,985
d09 = 110,0613428 mm
m = 110,0613428
54
m = 2,038173014
d9 = 2,5 54
d9 = 135 mm
b09 = 333306,9962
28
18225
b09 = 18,28844972 mm
Ft = 2 54663
135
Ft = 809,8257759 N
Dados
Engrenagem 10
Potencia 10 CV
Rotação 1206
Material 2600 HB
Vida útil 12000 h
Z10 54
fi 1,25
q 2,85
Torque
MT = 716,2 10
1206
MT = 5,93864 Kgf.m
MT = 58198,7 N.mm
Pressão Admissível
W = 60 1206 12000
1000000
W = 868,32
Relação de Transmissão
1284 = i = 1
1284
d08³ = 347528
0,25
d08³ = 1390111
d08 = 111,605 mm
m = 111,605
54
m = 2,06676
d8 = 2,5 54
d8 = 135 mm
b08 = 347528
18225
b08 = 19,0687 mm
Ft = 2 58199
135
Ft = 862,203 N
MT = 716,2 10
735
MT = 9,744217687 Kgf.m
MT = 95493,33333 N.mm
Ft = 2 95493,33333
21
Ft = 9094,603175 N
L = 9094,603175
343,23275 6 3,5
L = 10,598759 mm
MT = 716,2 10
494
MT = 14,49797571 Kgf.m
MT = 142080,1619 N.mm
Ft = 2 142080
30
Ft = 9472,010796 N
31
L = 9472,010796
343,23275 7 4
L = 9,198822 mm
Para Eixo IV
Potencia 10
Diâmetro do eixo 25
b 8
h 7
t1 4
Tensão 343,23275
RPM 494
MT = 716,2 10
494
MT = 14,49797571 Kgf.m
MT = 142080,1619 N.mm
Ft = 2 142080
25
Ft = 11366,41296 N
L = 11366,41296
343,23275 7 4
L = 11,038586 mm
32
Anexos