2015 grupo9 etapa3 final
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
1/15
Universidade Federal de So Carlos - UFSCar
Centro de Cincias Exatas e de Tecnologia
Engenharia Mecnica
Projeto de redutores helicoidaisdos subconjuntos de
ovienta!o de ua "onterolante
#oe $%
Eduardo Cardoso Muniz 387061
Havner Scherrer Cruz
386731
Lucas Ribeiro Borzani 402060
Saviano Luz Scarin Si!va
41"367
#inicius $%ira &a'ada 386(("
)unho 201"
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
2/15
ET%P% &
Clculo dos momentos
Primeiramente foram calculados os momentos nos eixos:
Mmotor=23,0839745,760
11002 =149,4350Nm
Considerando:
mancais=0,98
engrenamentoheli=0,98
engrenamentoreto=0,97
Teremos:
MI=Mmotor mancais=149,44630,98=146,4463Nm
MII=MI iImancais . engrenamentoheli=907,8125Nm
MIII=MIIiIImancais engrenamentoheli=3022,4587Nm
MIV=MIII iIIImancais engrenamentoheli=6634,9014Nm
MV=MIV iIVmancais engrenamentoheli=11067,4347Nm
MVI=MViVmancais engrenamentoreta=54356,9675Nm
Clculo dos dimetros dos eixos
Foi estimado o dimetro do eixo no assento da engrenagem pela seguinte
frmula:
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
3/15
deixo=6,69 Mt1/3
Obtendo assim :
deixo I=35,2630mm
deixo II=64,7776 mm
deixo III=96,7267mm
deixo IV=125,7103mm
deixoV=149,0877 mm
deixoVI=253,4221mm
Os valores foram arredondados para os valores inteiros acima, para facilitar a
fabricao Portanto os valores adotados foram:
deixo I=36mm
deixo II=65mm
deixo III=97mm
deixo IV=126mm
deixoV=150mm
deixoVI=254mm
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
4/15
Dimenses dos cubos
!egundo a tabela "#" do $iemann, para c%aveta plana sem interfer&ncia comx=0,35 0,46
, o comprimento do cubo foi determinado pela expresso:
lx 3
Mt
Os valores obtidos para as larguras de cubos das engrenagens diferem para os
eixos em 'ue cada engrenagem est(, pois ) dependente do momento O valor de x foi
adotado pela mesma tabela como sendo o intermedi(rio entre os valores de x m(ximo e
m*nimo para o ao Os valores foram arredondados para o valor inteiro acima
+ngrenagens no primeiro eixo: Pin%o do primeiro par
l1=50mm
+ngrenagens no segundo eixo: Coroa do primeiro par e pin%o do segundo par
l2=90mm
+ngrenagens no terceiro eixo: coroa do segundo par e pin%o do terceiro par
l3=130mm
+ngrenagens no 'uarto eixo: coroa do terceiro par e pin%o do 'uinto par
l4=170mm
+ngrenagens no 'uinto eixo: coroa do terceiro par e pin%o do par externo
l5=200mm
+ngrenagens no sexto eixo 'ue apoia o moito: coroa do par externo
l6=340mm
nalogamente, foi calculado a espessura do cubo
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
5/15
s y 3
Mt
s1=19mm
s2=34 mm
s1=51mm
s1=66mm
s1=78mm
s1=132mm
s dimens-es das c%avetas foram selecionadas conforme a norma ./$ 0##1
Clculo das foras
Fora tangencial 2 W
t 3
fora tangencial em cada engrenagem foi calculado pela frmula:
Wt=M
rp
Os valores obtidos por esse c(lculo foram:
Wt [N]
Pin%o 2eixo "3 4565,"#4117
Coroa 2eixo 43 4565,"#4117
Pin%o 2eixo 43 "8#76,"1405
Coroa 2eixo 53 "8#76,"1405
Pin%o 2eixo 53 4"687,#81#7
Coroa 2eixo 93 4"687,#81#7
Pin%o 2eixo 93 5"996,09061
Coroa 2eixo 13 5"996,09061
Pin%o 2eixo 13 17716,"8955
Coroa 2Tambor3 17716,"8955
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
6/15
s foras axiais(Wa) e radiais
Wr 3 so dependentes de
Wt e foram
calculadas pelas e'ua-es abaixo:
Wa=Wttan
Wr=Wttan t
Os valores obtidos so mostrados na tabela a seguir
Wa [N] Wr [N]
Par " ""07,455"45 #7",8974"17Par 4 1580,""7475 5616,0#775"
Par 5 "80#1,"18#7 7675,7#6451
Par 9 "1556,8"77" ""990,75157
Par externo 8 4"844,16975
s cargas axiais em engrenagens de dentes retos so nulas, pois tais engrenagens
no possuem ngulo de %)lice
carga resultante foi calculada pela composio das cargas Wt , Wa e
Wr . Os valores de carga total so mostrados na tabela a seguir
W=Wt
(cosn cos )
Os valores obtidos so mostrados na tabela a seguir
W [N]
Par " 4#8",1"5747
Par 4 "4751,5#41#
Par 5 41091,77560
Par 9 50#"1,00655
Par externo 0"901,61966
Clculo da tenso de flexo na raiz do dente
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
7/15
s engrenagens foram verificadas por tenso de flexo na rai do dente e
presso superficial, segundo ;
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
8/15
9
Pin%o 2eixo 53
8,96#50"""
4
Coroa 2eixo 93 8,19""#95"
Pin%o 2eixo 93
8,14#65970
0Coroa 2eixo 13 8,11#87886
Pin%o 2eixo 13 8,56
Coroa 2Tambor3 8,90
O fator de taman%os foi adotado para situa-es padr-es, com
s=1
O fator de aplicao de carga: a=1 2Tabela "4="7, $orton3
O fator de engrenagem intermedi(ria:I=1
O fator de distribuio de carregamento 2Tabela "4="0, $orton3, depende da
largura de face
km tabela !"#!$Norton%
Pin%o 2eixo "3 ",7Coroa 2eixo 43 ",7
Pin%o 2eixo 43 ",7
Coroa 2eixo 53 ",7
Pin%o 2eixo 53 ",7
Coroa 2eixo 93 ",7
Pin%o 2eixo 93 ",7
Coroa 2eixo 13 ",7
Pin%o 2eixo 13 ",#
Coroa 2Tambor3 ",#
Fator de espessura de borda:
Pela e'uao "4=48a, $orton:
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
9/15
m"=t#
ht
Para m"$1,2 ,
"=1
Fator dinmico 2Tabela ""=0, $orton3:
!=( %%+200Vt)"
&
( !3)
%+2
Vtmax=
%=50+56(1")
"=(12& !)2 /3
4
Pela tabela "4=0, para guindastes ) comum a utiliao de engrenagens de
'ualidade 1B7 !er( adotado:
&!=6
"=0,825482
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
10/15
%=59,77302
/sso ) v(lido paraVt'Vtmax
Vtmax=19,20m/s
$a tabela a seguir so exibidos os valores das velocidades tangenciais
&elocidade tan'encial[m(s]
primeiro par 7,89#656#07
segundo par ",9#64"409#
terceiro par 8,7"8456#7#'uarto par 8,970""#907
par externo 8,49#67##70
Os valores de ! so apresentados pela tabela a seguir:
)*
Pin%o 2eixo "3 8,00#749#50
Coroa 2eixo 43 8,00#749#50
Pin%o 2eixo 43 8,#""8#8089Coroa 2eixo 53 8,#""8#8089
Pin%o 2eixo 53 8,#08055717
Coroa 2eixo 93 8,#08055717
Pin%o 2eixo 93 8,##4091774
Coroa 2eixo 13 8,##4091774
Pin%o 2eixo 13 8,6""66#"99
Coroa 2Tambor3 8,6""66#"99
O valor de F foi calculado comparando a largura de face com a do cubo, demodo 'ue esta no pode ser menor 'ue a largura da'uela Para o pin%o tamb)m ser(
considerado um aumento de 0,5m 2mdulo3, na largura de face para ser maior 'ue
a da coroa
Os valores de F so exibidos a seguir
+ [mm]
Pin%o 2eixo "3 74,1
Coroa 2eixo 43 78Pin%o 2eixo 43 74,1
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
11/15
Coroa 2eixo 53 78
Pin%o 2eixo 53 ""0
Coroa 2eixo 93 ""4
Pin%o 2eixo 93 "91
Coroa 2eixo 13 "98
Pin%o 2eixo 13 451Coroa 2Tambor3 447
Com estes valores foi calculada a tenso de flexo de rai para cada
engrenagem:
b [,-a
]
Pin%o 2eixo "3 58,"497#06
Coroa 2eixo 43
40,810751"
1
Pin%o 2eixo 43
"86,94#897
1
Coroa 2eixo 53 "88,1"111"
Pin%o 2eixo 53
#8,#101441
7
Coroa 2eixo 93 77,4994#79
Pin%o 2eixo 93
78,#94910"
1
Coroa 2eixo 13
06,19"6041
9
Pin%o 2eixo 13
77,1#569"8
4
Coroa 2Tambor3
0#,861#911
7
+stes dados foram obtidos depois de mudanas de mdulo no par de
engrenagens externo, ( 'ue com o mdulo adotado na +tapa " do proeto o valor de
b era maior 'ue o admiss*vel
Clculo da tenso su.erficial
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
12/15
Para o c(lculo 'uanto D presso superficial, foi utiliada a e'uao "4=4",
$orton
c=(pWtFId
(a (m(!
(s()
O c(lculo de / foi feito utiliando a e'uao "4=44a, $orton
I= cos
( 1*p 1
*g)dp 2+ngrenagens de dentes retos3
I= cos
( 1*p 1
*g)dp mN 2engrenagens de dentes %elicoidais3
Para o c(lculo domN utilia=se a e'uao "5=0b e as varia-es do
+min
Os termos*p e
*g foram calculados pela e'uao "4=44b, $orton
*,=(sin*p
*p=(rp+ 1-ppd )2
(rp cos )2
pdcos 2engrenagem de dentes retos3
p+apr
0,5 [( ( (rgag ) ]}
*p=
2engrenagem de dentes %elicoidais3
O valor de(p foi calculado com a e'uao "4=45, $orton
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
13/15
(p=
1
[(1!p
2
/p
)+
(
1!,2
/,
)]Os coeficientes
(a , (m ,
(! , (s so an(logos e de mesmo valor 'ue
os coeficientes com mesmo *ndice Considerando m)todo convencional de
fabricao,()=1
Eesist&ncia a fadiga de flexo0 )b , e'uao "4=49:
0 )b= +
1#0)b 2
Como o material selecionado foi o ao, com durea rinell de 988G
Htiliando a Figura "4=41, selecionamos a curva de ;rau ", devido D aplicao
ser padro de, de acordo com a ;
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
14/15
$a tabela a seguir so exibidos os valores dos coeficientes de segurana a fadiga
de flexo
+lexoPin%o 2eixo "3 7,19#56#598
Coroa 2eixo 43 #,740#71#8"
Pin%o 2eixo 43 4,87#8448"4
Coroa 2eixo 53 4,404471746
Pin%o 2eixo 53 4,#"45"51"#
Coroa 2eixo 93 4,695#47656
Pin%o 2eixo 93 5,486#15467
Coroa 2eixo 13 5,406##8474
Pin%o 2eixo 13 4,658698"67
Coroa 2Tambor3 5,55654"805
Para a fadiga 'uanto a presso de superf*cie ) feito um c(lculo an(logo:
0 )c=(+ (5
(1(#0 )c 2
.ado
(+=1,4488N0,023=0,94844
.esta forma, obtemos:
0 )c 2=1081,0979M3a
Os coeficientes (1 e (# so an(logos aos coeficientes de mesmo
*ndice e tem o mesmo valor
Para engrenagens de mesmo material,
(5=1
Portanto,
0 )c=820,2825M3a
-
7/23/2019 2015 Grupo9 Etapa3 Final
15/15
O coeficiente de segurana 'uanto a fadiga de superf*cie ) dado por:
N(=( 0 )cc)2
$a tabela a seguir so exibidos os valores dos coeficientes de segurana a fadiga
de presso superficial
-ressosu.erficial
Pin%o 2eixo "3 "9,0##04806
Coroa 2eixo 43 "9,"#4"8854
Pin%o 2eixo 43 9,#"0461116
Coroa 2eixo 53 9,0184""#86Pin%o 2eixo 53 0,8"0158967
Coroa 2eixo 93 1,#8680"05#
Pin%o 2eixo 93 5,0#"1947##
Coroa 2eixo 13 5,119165694
Pin%o 2eixo 13 ",#71447"99
Coroa 2Tambor3 ",#""5#6049
Para o coeficiente de segurana, foi adotada uma faixa de F0=2,0a2,5 , a
'ual ) utiliada para materiais cuas propriedades seam bem con%ecidas em termos de
m)diasK operados em ambientes comuns e sueitos a cargas e tens-es 'ue possam ser
determinadas 2>uvinall e