Transmissao Por Correntes 1

Elementos de Máquinas Transmissão por correntes

Disciplina: Elementos de Máquinas Professor: Anaí M. Santos e Paulo Boccasius

Transmissão por corrente • Em algumas transmissões de movimento e potência se substitui as correias para eliminar provável perda de rotação pelo deslizamento por correntes.

Transmissão por corrente • Um ou vários eixos podem ser acionados através de corrente. A transmissão de potência é feita através do engrenamento entre os dentes da engrenagem e os elos da corrente; não ocorre o deslizamento. • É necessário para o funcionamento desse conjunto de transmissão que as engrenagens estejam em um mesmo plano e os eixos paralelos entre si .

• A transmissão por corrente normalmente é utilizada quando não se podem usar correias por causa da umidade, vapores, óleos, etc. É, ainda, de muita utilidade para transmissões entre eixos próximos, substituindo trens de engrenagens intermediárias.

Características das correntes • • • • • • •

•

1.Vida longa; 2.Necessita lubrificação; 3.Funcionamento algo ruidoso; 4.Possibilidade de transmitir movimento a vários eixos simultaneamente; 5.Transmite potência a uma razão de velocidade constante; 6.Custo intermédio entre as correias e as engrenagens; 7.Permitem ser usadas para distâncias entre eixos menores que as correias em igualdade de potência a transmitir; 8.Exigem o perfeito alinhamento do pinhão e da roda.

• As transmissões por correntes são sujeitas: • À tração necessária para transmitir potência • À flexão em torno dos pinhões • Ao impacto ou carga dinâmica • À força centrífuga • A uma ação chamada poligonal ou cordal

Tipos de correntes Corrente de rolos • É composta por elementos internos e externos, onde as talas são permanentemente ligadas através de pinos e buchas; sobre as buchas são, ainda, colocados rolos. • Esta corrente é aplicada em transmissões, em movimentação e sustentação de contrapeso e, com abas de adaptação, em transportadores; é fabricada em tipo standard, médio e pesado.

Corrente de dentes • Nesse tipo de corrente há, sobre cada pino articulado, várias talas dispostas uma ao lado da outra, onde cada segunda tala pertence ao próximo elo da corrente. • Esta corrente permite transmitir rotações superiores às permitidas nas correntes de rolos. É conhecida como corrente silenciosa (“silent chain”).

Tipos de correntes Corrente de elos livres • Esta é uma corrente especial usada para transportadores e, em alguns casos, pode ser usada em transmissões. Sua característica principal é a facilidade de retirar-se qualquer elo, sendo apenas necessário suspendê-lo. É conhecida por “link chain ”.

Corrente comum • Conhecida também por cadeia de elos, possui os elos formados de vergalhões redondos soldados, podendo ter um vergalhão transversal para esforço. É usada em talhas manuais, transportadores e em uma infinidade de aplicações.

Transmissões Flexíveis -Correntes • As correntes de rolos (que são as de maior aplicação prática) resultam da associação alternada de elos interiores e exteriores.

Acessórios

Acessórios Os pinos são importantes membros para a formação da corrente, pois eles atuam juntamente com as buchas, suportando a carga de tração e por esta razão requerem alta resistência à fadiga, cizalhamento e flexão. A bucha envolve o pino protegendo-o contra impactos do engrenamento. Por este motivo requer alta resistência à fadiga. O rolo serve para amortecer os impactos resultantes do engrenamento. Por isso, importantes fatores são requeridos: alta resistência ao impacto, fadiga e desgaste. A placa é o componente que mantém pinos e buchas em suas posições e suporta a carga do conjunto. De modo que requer alta resistência à tração, à fadiga e ao choque.

Tipo de elos

Fechamento das correntes • O fechamento das correntes de rolo pode ser feito por cupilhas ou travas elásticas, conforme o caso.

Apoios ou guias Grandes distâncias

Esticador

• quando é grande a distância entre os eixos de transmissão, a corrente fica .com barriga.. Esse problema pode ser reduzido por meio de apoios ou guias.

• usa-se um dispositivo chamado esticador ou tensor quando existe uma folga excessiva na corrente. O esticador ajuda a melhorar o contato das engrenagens com a corrente

Nomenclatura

Nomenclatura

Símbolo

Denominação

p

Passo distância entre eixos de dois pinos adjacentes

Ў/2

Ângulo de inclinação ângulo que rodam os elos quando em contato

D1 ,D2

Diâmetros primitivos das rodas

Z1 ,Z2

Número de dentes das rodas

n 1 ,n2

Velocidade de rotação das rodas

Passo • O passo é igual à corda medida sobre o diâmetro primitivo desde o centro de um vão ao centro do vão consecutivo, porque a corrente se aplica sobre a roda em forma poligonal.

• O perfil dos dentes corresponde ao diâmetro dos rolos da corrente e para que haja facilidade no engrenamento, as laterais dos dentes são afiladas e 10% mais estreitas que a corrente.

Características dimensionais das correntes de rolos

Composta dos seguintes elementos 1. Chapa lateral interna 2. Luva 3. Rolo 4. Chapa lateral externa 5. Pino As dimensões principais são padronizadas, onde: P = passo da corrente C = largura entre placas D = diâmetro do rolo F = passo transversal L = largura total H = altura das placas

Normas • As correntes de rolos são fabricadas segundo a norma ANSI (American National Standard Institute) antigamente conhecida por ASA e incluída na normalização da ISO (International Organization for Standardization) e na normalizazação da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). • Estas correntes são construídas normalmente nos tipos simples, duplas e triplas podendo, sob encomenda, serem fabricadas até com 14 carreiras.

Correntes simples

Correntes Duplas

Correntes Triplas

Formulário

Formulário

Engrenagem de corrente

Para cada tipo de corrente de transmissão é fabricada uma série especifica de engrenagens. Para obter-se um correto acoplamento entre a corrente e a engrenagem, a construção desta última deve respeitar determinadas dimensões: algumas destas derivam de considerações geométricas O perfil teórico do dente de uma engrenagem para corrente de transmissão é o envolvimento do perfil do rolo no movimento relativo da corrente em relação à engrenagem. Diâmetro Primitivo - é o diâmetro da circunferência que passa pelos centros dos pinos da corrente quando a mesma está envolvendo a engrenagem.

Formulário

Corrente Tipo Renold • Relações matemáticas engrenagem de corrente • α=180°/z ângulo de meio passo sobre a engrenagem • dp= p/ senα diâmetro primitiva • De=dp+p/2 diâmetro externo • Di= dp-d diâmetro interno • R=p-d/2 raio da cabeça do dente • F=0,1xd folga entre o rôlo e o dente • Z=180°/α n° de dentes

Exercício engrenagens • O seu chefe solicitou que você calcule e desenhe uma engrenagem de 40 dentes para uma corrente de 20 mm de passo e rolos com 10 mm de diâmetro: • • • • • • •

Solução: α =180°/z = 180/40= 4°30’ seno de 4°30’=0,07846 d= p/ senα = 20/0,07846=254,9mm De=dp+p/2=254,9+20/2=264,9mm Di= dp-d= 254,9-10=244,9mm R=p-d/2=20-10/2=15mm F=0,1xd=0,1x10=1,0mm

Ação Poligonal • Quanto menor o número de dentes no pinhão, maior é a ação poligonal. Quanto maior o número de dentes, mais se aproximam as cordas da circunferência de um circulo e menor é a ação poligonal. • De um modo geral o número mínimo de dentes indicados é de 16.

• Para minimizar as consequências do efeito poligonal, procura-se na instalação das correntes, fazer com que o ramo tracionado seja o superior, ficando o ramo de baixo frouxo, como está esquematizado abaixo.

Ação Poligonal

Conforme indica o gráfico, a porcentagem de variação da velocidade cíclica diminui rapidamente, conforme se adicionam mais dentes. Portanto, com uma engrenagem de 19 dentes, esta variação de velocidade cíclica é desprezível.

Regras práticas • Para obtermos uma longa vida e uma boa eficiência da transmissão por engrenagens tipo Renold devemos observar: • O número de dentes mínimo do pinhão nas transmissões comuns deve ser de 19 nos passos médios e de 17 nos passos pequenos. • O número máximo de dentes de qualquer das rodas não deve exceder a 150. • O ângulo de abraçamento da roda motriz não deve ser menor do que 120° (graus) • As rodas dentadas devem ser alinhadas e seus eixos nivelados. • O número de elos de correntes de rolos deve ser par.

• A maioria das transmissões tem um número par de passos na corrente (correntes com o número ímpar de passos, necessitam um elo de compensação), e ao utilizar-se uma roda dentada com número ímpar de dentes, assegura-se uma distribuição uniforme de desgaste, tanto na corrente como nas rodas dentadas. • A necessidade de usar-se uma roda dentada com o número par de dentes surge em ocasiões de exceção, quando temos uma necessidade específica, devido às relações de redução ou espaço. • É interessante notar também que a totalidade dos dentes em ambas as rodas dentadas, impulsionadas pela mesma corrente não deve ser menor que 50.

Critério na escolha de correntes de rolos e roda dentada • Os seguintes fatores deverão ser levados em considerações por ocasião da escolha do acionamento pela corrente apropriada, dependendo da velocidade da corrente (velocidade normal ou baixa). Portanto, deverão ser usados fatores de correção, abrangendo integralmente as condições de uso. • • • • • • • •

a) Máquina acionada. b) Tipo de carga: leve e suave ou de impacto pesado c) Fonte de potência d) HP a serem transmitidos e) RPM e diâmetro de eixo de alta velocidade [n 1:rpm]. f) RPM e diâmetro de eixo de baixa velocidade [n 2:rpm]. g) Distância entre eixos [pés] h) Velocidade de acionamento da corrente [S:pés/min].

Escolha de rodas dentadas • 1- Escolhe-se correntes de passo menor (correntes de carreiras múltiplas quando o índice de potência for elevado) de forma a ter aumentado o número de dentes das rodas, quando forem desejadas transmissão suave e silenciosa e condição compacta de acionamentos de correntes. • 2- Emprega-se pequenas rodas dentadas com mais de 13 dentes para o suave engrenamento corrente-roda dentada e longa vida útil da corrente. Para baixa velocidade e carga leve podem ser usadas rodas com cerca de 9 dentes.

• 3- Limitar as rpm das rodas dentadas a uma relação recomendável de 7:1. A relação máxima de velocidade é de 10:1. • A escolha do número de dentes de uma roda dentada maior (coroa) por meio da multiplicação de quantidade de dentes da roda dentada menor (pinhão) pela relação de transmissão. O numero de dentes, no entanto, devera limitar-se a 120. Para mais de 120 dentes recomenda-se desmembrar a transmissão.

Distância entre centros • Como regra geral a distância entre centros das rodas dentadas não deve ser inferior a 30 vezes o passo, nem superior a 60 vezes o passo. Para uma transmissão projetada corretamente a distância entre centros pode ser um pouco maior que a metade da soma dos diâmetros externos das rodas dentadas, supondo-se que a carga não seja demasiadamente grande, nem o número de dentes muito pequeno. • A corrente deve formar um ângulo de abraçamento de no mínimo 120° na roda dentada menor, e este contato mínimo se obtém para qualquer distância entre centros, sempre que a relação de transmissão for menor que 3,5:1.

• Preferencialmente usar uma distancia entre centros maior que a mínima permitida, porque a razão de esticamento da corrente devido ao desgaste natural, é inversamente proporcional ao seu comprimento (n° de elos), e também porque a maior elasticidade de uma corrente mais comprida tende a absorver as irregularidades do movimento e a diminuir os efeitos dos choques. • Se possível, a distância entre centros deverá ser ajustável, a fim de corrigir o defeito do esticamento por desgaste. Um ajuste igual ao passo é suficiente.

Velocidades máximas de operação • Para acionamentos industriais normais, a experiência estabeleceu uma velocidade máxima da roda dentada menor para cada passo de corrente. Essas velocidades, que são relativas a roda dentada menor para cada passo de corrente. Essas velocidades, que são relativas a rodas dentadas entre 17 a 25 dentes, são dadas na tabela abaixo, sendo aplicáveis desde que a lubrificação da transmissão seja correta.

Dimensionamento

Método para cálculo das transmissões • O método apresentado a seguir é um método por etapas que visa a determinação dos dados da transmissão de forma seqüencial: • 1ª. Etapa: Determine: • N = Potência a ser transmitida (HP) • n1 = Rotação do eixo motor (RPM) • n2 = Rotação do eixo movido (RPM) • (Consideramos eixo motor o de maior rotação) • C = distância entre centros (mm) • N1 = Número de dentes da roda dentada motora • N2 = Número de dentes da roda dentada movida • i = relação de transmissão, onde:

Método para cálculo das transmissões • 2ª. Etapa: Potência de projeto: • A potência de projeto é determinada a partir da potência a ser transmitida, corrigida como segue: onde: Kc = fator de correção em função dos choques previstos na transmissão;

Método para cálculo das transmissões • 2ª. Etapa: Potência de projeto: Kd = fator de correção em função do número de dentes da roda dentada menor:

Método para cálculo das transmissões • 3ª. Etapa: Escolha do passo da corrente: • O gráfico seguinte indica tamanhos alternativos de corrente que podem ser utilizadas para transmitir potência a uma velocidade definida. Recomenda-se dimensionar a transmissão com base nos dados para corrente simples, pois esta normalmente possibilita uma transmissão mais econômica. Caso a corrente simples não satisfaça às exigências impostas por limitações de espaço, alta velocidade, suavidade de funcionamento e silêncio da transmissão, deve-se utilizar a corrente dupla ou tripla de menor passo possível. • Quando a necessidade de potência a uma velocidade definida é maior que a capacidade possibilitada por uma corrente simples, pode-se usar uma corrente dupla ou tripla.

Método para cálculo das transmissões

Método para cálculo das transmissões • 4ª. Etapa: Velocidade da Corrente • Verifique se a velocidade da corrente não excede ao recomendado nos itens anteriores • 5ª. Etapa: Número de elos (E): • Conhecendo-se • -distância entre centros C • -n°s de dentes N1 e N2 • -passo P • Podemos calcular o número de elos: Adote o valor E para a unidade par mais próxima. Quando, por imposições específicas de projeto, o valor de E for ímpar, devemos usar um elo de compensação.

Seleção de Correntes • Duas polias ou carretos que rodam sem escorregar, com raios R1(polia motora) e R 2(polia movida), e velocidades angulares n 1e n2, a velocidade linear é:

1. Determinação da relação de transmissão 2. Determinação da velocidade linear

Seleção de Correntes

Calculo das forças numa transmissão por correntes • É importante conhecer-se a força tangencial, que é a força de tração sofrida pela corrente durante a transmissão com correntes.

• Ft=P/V ou Ft=2Mt/D • • • • • •

Onde: Ft= força tangencial em (N) P = Potência transmitida em (W) V = Velocidade de corrente em (m/seg) Mt = Momento torsor em (Nm) D = Diâmetro primitivo da roda em (mm)

• (Esta força deve ser inferior a resistência a tração média da tabela 4)

Velocidade linear

Onde: V = Velocidade linear N = N° de dentes da roda P = Passo N = RPM

Força atuante no eixo • • • • • • •

F = Ft + (2 x k0) x q x C Onde: F = Força atuante no eixo (N) Ft = Força tangencial (N) K0 = Fator de posição (adimensional) q = Peso da corrente (N/m) C = Distancia entre centros (m)

Posição da transmissões

Capacidade Transmissão de Potência

Fator de correção

Fator de serviço

Dimensões padronizadas Norma ANSI

Propriedades das correntes de roletes Padrão da ASA

Exemplo de dimensionamento

Exemplo de dimensionamento

• Uma corrente é usada para transmitir 4kW (5,4 CV) de potência entre uma roda, condutora, com 13 dentes e 300rpm de rotação e outra com 52 dentes . A distância entre centros é igual a 460mm. O sistema trabalha sob choques moderados 24 horas diárias e está montado numa das posições recomendadas. • Especificar a corrente ideal e determinar, também, a força tangencial na corrente e a força atuante no eixo.

EXERCÍCIO – passo a passo:

• Tabela 1: determinação da corrente • Tabela 2: correção do número de dentes (para rodas dentadas com número diferente de 17) • Tabela 3: Fator de correção de serviço • Determinação do número de fileiras • Relação transmissão • Comprimento da corrente • Força tangencial na corrente • Força atuante no eixo • Especificação da corrente

Solução • Tabela 1: Capacidade Transmissão de Potência – (potência mais próxima do informado – 4 kW) 300rpm 3,72 kW (17 dentes) ANSI 60 • Tabela 2: Fator de correção para n° dentes 13 dentes kt = 0,70 3,72 x 0,70 = 2,6 kW / fileira ( 13 dentes) • Tabela 3: Capacidade necessária da corrente choques moderados 24h/dia ks = 1,4 4 kW(potência do motor) x 1,4 = 5,6 kW • Número de linhas necessário para uma corrente Numero de fileiras = Potência nominal x fator de serviço/ Fator de correção N° de dentes

Solução N° fileiras:

Relação transmissão – frequência conduzida

75 rpm

Solução • Comprimento:

Solução Cálculo da velocidade periférica

V= 13 x19.05 x300/60 = 1,24

• Força tangencial:

Solução

Solução • Força atuante no eixo:

• F = Ft + (2 x k0) x q x C • q = valor tabela 4 x n° fileiras • K0 = recomendado posição horizontal

• F = 3.230 + (2 x 4) x (14,59 x 3) x 0,46 F=3.391N • Especificação: Corrente ANSI 60-3 com 82 passos

Exemplo de dimensionamento

• Um motor de 15 hp ( 11,8kW) funciona a 1160 rpm. Ele movimenta uma árvore intermediaria que esta sujeita a cargas de choque. A razão de velocidade deve ser de cerca de 5. • Qual a transmissão de corrente de roletes que deve ser usada, admitindo um funcionamento de 8 horas por dia de trabalho.

Solução • Tabela 1: Capacidade Transmissão de Potência – (potência mais próxima do informado – 11,8 kW) 1160rpm 9,03 kW (15 dentes) ANSI 60 15 dentes arbitrado. • Tabela 2: Fator de correção para n° dentes 15 dentes kt = 0,85 onde 9,03 x 0,85 = 7,67 kW / fileira ( 15 dentes) • Tabela 3: Capacidade necessária da corrente choques severos 8h/dia ks = 1,7 11,8 kW(potência do motor) x 1,7 = 20 kW • Número de linhas necessário para uma corrente

Solução N° fileiras: =20/7,67 = 2,6

Escolher 3 fileiras Z1= 15 i = 5 Z2 = 15 x 5 = 75 dentes Rotação de Z2 = 1160/5 = 232 rpm roda conduzida

Solução

Como regra geral a distância entre centros das rodas dentadas não deve ser inferior a 30 vezes o passo, nem superior a 60 vezes o passo.

Distancia entre centros arbitrada = 35 x 19,05 =668 mm Passo 19,05 mm L/P = 2 x 668/19,05 + 15+75/2 + (75-15)²/40x (668/19,05) L/P = 70,13 + 45 + 2,56 = 118 elos Especificação: Corrente ANSI 60-3 com 118 elos

Especificação da corrente de rolos

• Para a especificação da corrente de rolos mais adequada, o projetista deve determinar: • O número ANSI, que informa o tamanho da corrente, • O número de correntes (simples, dupla, tripla, quádrupla e etc.), • O número de elos (comprimento). • As tabelas apresentadas fornecem as dimensões padronizadas das correntes de rolos.

Materiais de fabricação

• As correntes são normalmente fabricadas em aços especiais, aço cromo-níquel, tratados termicamente têmpera e revenido, com superfícies de apoio (pinos e buchas), endurecidos, para aumentar a resistência à fadiga, ao desgaste e à corrosão

Lubrificação

Lubrificação • As articulações onde falta o lubrificante desgastar-se-ão muito rapidamente. Por outro lado, o atrito entre as articulações faz crescer bastante a perda de energia sob a forma de calor, que se traduz numa perda de potência e num rendimento fraco. O lubrificante mais aconselhável é um óleo mineral puro com viscosidade escolhida de acordo com a temperatura ambiente. Na tabela seguinte indicam-se os tipos de óleos (classificação SAE) em função da temperatura ambiente.

Lubrificação

Modos de lubrificação de correntes: a) Manual; b) Gota a Gota; c) Banho de óleo; d) Spray.

Lubrificação

Lubrificação

Lubrificação

Montagem

Montagem • Na transmissão por corrente de rolo pode-se voluntariamente determinar as disposições dos eixos, porém se possível deve-se evitar as transmissões em posição vertical. As figuras abaixo mostram os exemplos favoráveis e desfavoráveis.

Disposições Favoráveis

Disposições Desfavoráveis

Folga da Corrente

Para se obter uma melhor duração da corrente é necessário dar uma moderada folga. Normalmente a porcentagem aproximada de folga entre S e I (conforme figura abaixo) é de 2% em acionamentos horizontais e 1% nos verticais

Alinhamento Ajustar o desvio do alinhamento conforme a tabela abaixo: Distância centro a centro dos eixos

Tolerância (mm)

Até 1 metro

+1

1 metro ~ 10 metros

± C (mm)/1000

Acima de 10 metros

+ 10

Exercício proposto

• Um motor de 10 hp funciona a 1750 rpm. Ele movimenta uma árvore intermediaria que esta sujeita a cargas de choque. A velocidade deve ser de cerca de 350rpm, na máquina acionada. • Qual a transmissão de corrente de roletes que deve ser usada, admitindo um funcionamento de 18 horas por dia de trabalho?