UNIVERSIDADE UNIVERSIDA DE PAULISTA PAULISTA CURSO DE ENGENHARIA
Projeto para construção de uma Moenda de Cana Engenharia Mecatrônica Mecatrônica 7º e 8º período Projetos de Máquinas
Orientador: Professor: Alex
Goiânia 2008
UNIVERSIDADE UNIVERSIDA DE PAULISTA PAULISTA CURSO DE ENGENHARIA
Projeto para construção de uma Moenda de Cana
Alunos: Adilton Pimenta
834302-0
Frank Alves Delmondes
767416-3
Jônatas Vieira de Alme lmeida
653754-5
Leonardo Higor Barbosa
768024-4
Tayr ayrone Ro Rossi Ma Manduruca
410073-5
Ivan Junior M. de Oliveira
768329-4
Orientador: Professor: Alex
Goiânia 2008
A) Representa Representação ção esquemátic esquemática: a:
B) Consid Considera eraçõe ções s Inicia Iniciais: is:
Conforme orientação do professo Alex, o projeto da moenda de cana, adotaremos os seguintes parâmetros:
●
Força tangencial nos rolos aproximadamente aproximadamente 120Kgf
●
Avanço da cana na moenda: 6 metros por minuto que é igual a 10 Cm/s.
1 Cálculos 1.1 Ajustando tração nos rolos Ado Adota tare remo mos s rolo rolos s de 77,5 77,5 para para sobrar sobrar 5mm 5mm de vão vão na part parte e estr estrei eita ta do rolo rolo espr esprem emed edor or com com engr engren enag agen ens s de 80mm 80mm , por por ser ser um padr padrão ão dos dos fabr fabric ican ante tes s no merc mercad ado o , port portan anto to : Mt Ft = r Mt = Ft × r Mt = 120 × 0,03875 Mt = 4,65 4,65 Kgf.m Kgf.m Mt = 4,65 ∗ 9,8 Mt = 45,57 45,57 N.m Adotarem Adotaremos os 60 Newtons Newtons resultan resultando do aproximad aproximadamen amente te 35 por por cent cento o de coef coefic icie ient nte e extr extra a de potê potênc ncia ia
1.2 Ajustando Redução total necessária do motor aos rolos:
Adota Adotarem remos os motor motor pel pela a baix baixa a rota rotaçã ção o economiz economizando ando assim e quanti quantidad dades es de
de 1140rpm 1140rpm , e alto alto torque torque , nas dimensões dimensões engren engrenage agens ns
V t = × r V t
=
r 100 = 38,75 2,58 rad rad / s = 2,58
Conhec Conhecen endo do a rotaç rotação ão , Calc Calcul ulam amos os a Rpm Rpm : n=
30
30 × 2,58 n = n = 24,63 24,63 rpm
Ago Agora ra conh conhec ecend endo o a rota rotaçã ção o engr engren enage agem m fina finall , calc calcul ulam amos os a Reduç Redução ão tota totall : Rpm inicial inicial i total = RPM RPM Final Final 1140 i total = 24,63 i total = 46,28 Visto isto que temo temoss 35 por por cent cento o de traçã tração o sobr sobran ando do , adot adotar arem emos os a rela relaçã ção o de itotal = 40
1.2.1 Subdividindo as relações de redução: Sabe Sabend ndo o que que i total = 40, divi dividi dire remos mos em duas duas etap etapas as de redu reduçã ção o : Rel Relaç ação ão de redu reduçã ção o das das poli polias as : i1 = 8
1.2.2 Calculando d1 e d2 (polias das correias)
Adotarem Adotaremos os D1 = 70mm assim assim calcul calculamo amoss : D2 = D1 × i D2 = 70 × 8 D2 = 560mm
1.2.3 Calculando Relação das engrenagens Z1 e Z2 i total = i 1 × i 2 i i 2 = total i1 40 i2 = 8 i2 = 5 Port Portan anto to , rela relaçã ção o de redu reduçã ção o nas nas engre engrena nage gens ns : i2 = 5
1.2.4 Calculando diâmetro da engrenagens Z1 e Z2 Adotarem Adotaremos os Z1 = 100mm assim assim calcul calculamo amoss : Z2 = Z1 × i 2 Z2 = 100 × 5 Z2 = 500mm
1.2.4.1 Calculando Número de dentes das engrenagens Z1 e Z2
Módulo adotado = 5
Z1 =
d p
m 100 Z1 = 5 Z1 = 20 dentes dentes
Z2 =
d p
m 500 z2 = 5 Z2 = 100 dentes dentes
1.2.4.2 Calculando número de dentes das engrenagens Z3 e Z4 Módulo Adotado Adotado = 5 Diâmet Diâmetro ro das engrena engrenagen genss foram foram adotado adotadoss com 80mm em funç função ão do espa espaço ço dos dos rolos rolos compr compres esso sore ress d p Z3 = m 80 Z3 = 5 Z3 = 16 dentes dentes
1.3 Potência do Motor 1.3.1 Recalculando parâmetros alterados na adoção da relação i = 40
Rotaçã Rotação o nos rolos rolos nMotor n Rolo = i 1140 n Rolo = 40 n Rolo = 28,5 28,5 rpm rpm
Potên Potência cia : Potência
Mt rolo =
Potência = Mt Rolo × Potência = 60 × 2,98 Potência = 178,8 178,8 Watts
Veloc Velocida idade de dos dos rolos rolos : ×n = 30 × 28,5 = 30 = 2,98 2,98 rad / s
1.3.2 Refinando Cálculos do motor
Pot Potên ência cia útil útil : 2 2 Pu = P motor × nc × n m.rol × ne × N m.bucha 2
2
1,7678 = P motor × 0,97 × 0,98 × 0,96 × 0,96 178,8 P Motor = 0,807 P Motor = 221,56 221,56 Watts Watts arredondando P motor = 250 250 Watts atts ou 1 / 3hp
1.3.3 Velocidade Periférica nos rolos
Vp = × r Vp = 2.98 × 38,75 Vp = 115,475 115,475 mm / s
1.4 Cálculo dos esforços nos eixos 1.4.1 Momento no eixo 2
Mt =
30
×
P motor
n × Rt 30 250 Mt = × 1140 × 1 / 40 Mt = 83,7 83,77 7 N / m
1.4.2 Momento no eixo 1
Mt =
30
×
P motor
n × Rt 30 250 Mt = × 1140 × 1 / 8 Mt = 16,75 16,753 3 N / m
Força Tangencial em D2 Mt r 16,753 Ft = 0,280 Ft = 59,83 59,83 Newtons Newtons Ft =
1.4.3 Força Tangencial em Z1 Mt r 16,753 Ft = 0,05 Ft = 335,06 335,06 Newtons Newtons Ft =
1.4.4 Força Tangencial em Z2 Mt r 83,77 Ft = 0,25 Ft = 335,06 335,06 Newtons Newtons Ft =
1.4.5 Força Tangencial em Z3/Z4 Ft = Ft =
Mt r
83,77 newlin newlin Ft = 2094,25 2094,25 Newtons Newtons 0,04
1.4.6 Força Tangencial Tangencial nos rolos (D.77,5)
Mt r 83,77 Ft = 0,03875 Ft = 2161,8 2161,8 Newtons Newtons Ft =
1.4.7 Força Tangencial Tangencial nos rolos (D.70) Mt r 83,77 Ft = 0,035 Ft = 2393,42 2393,42 Newtons Newtons Ft =
1.4.8 Dimensionamento dos eixos 2 E 3 Mt 23 = Kgf.cm Mt 23 =
Mt 1
× 100 9,8 83,77 × 100 Mt 23 = 9,8 4 Mt 23 = 854, 854,8 8 Di 0,4 Mt i 4
Di 0,4 854,8 854,8 Di 2,163 2,163 cm
1.4.9 Dimensionamento do eixo 1
Mt 1 = Kgf.cm Mt 1 =
Mt 1
× 100 9,8 16,753 Mt 1 = × 100 9,8 4 Mt 1 = 170,95 170,95 Di 0,4 Mt Mt i 4
Di 0,4 170,95 170,95 Di 1,45 1,45 cm
1.5 Cálculo das propriedades dos dentes das engrenagens 1.5.1 Diâmetro Exterior Z1 D p = 100 D e = d p 2 × m De = 100 2 × 5 De = 110mm
1.5.2 Diâmetro Exterior Z2 D p = 500 D e = d p 2 × m De = 500 2 × 5 De = 510mm
1.5.3 Diâmetro Exterior Z3/Z4
D p = 80 De = d p 2 × m De = 80 2 × 5 D e = 90mm
1.5.4 Diâmetro da Raiz Z1
D r = D − 2,166 × m D r1 = 100 2,166 × 5 D r1 = 110,83 110,83 mm
1.5.5 Diâmetro da Raiz Z2
D r = D − 2,166 × m D r2 = 500 2,166 × 5 D r2 = 510,83 510,83 mm
1.5.6 Diâmetro da Raiz Z3/Z4
D r = D − 2,166 × m D r 3 / 4 = 80 2,166 × 5 D r 3 / 4 = 90,83 90,83 mm
1.5.7 Altura Total de vão dos dentes h = 2,166 × m h = 2,166 × 5 h = 10,83 10,83 mm
1.5.8 Espessura dos dentes em Z1 P 2 100 S 1 = 2 S 1 = 50mm S =
1.5.9 Espessura dos dentes em Z2 P 2 500 S 2 = 2 S 2 = 250mm S =
1.5.10 Espessura dos dentes em Z3/Z4 S =
P 2
80 2 S1 3 / 4 = 40mm S 3/4 =
1.5.11 1.5.11 Distância entre os centros Z1,Z2 dp1 dp2 2 100 500 S 1,2 = 2 S 1,2 = 300mm S 1,2 =
Distância entre os centros Z3,Z4 dp3 dp4 2 80 80 S 1,2 = 2 S 1,2 = 80mm
S 3,4 =
1.5.12 Espessura das engrenagens 6 ⋅ m b 10 ⋅ m adotand adotando o b = 8 ⋅m b =8 ×5 b = 40mm
1.5.13 Cabeça c = m c = 5mm
1.5.14 Fundo 7 ×m 6 7 f = ×5 6 f = 5,83 5,83 mm f =
1.6 Cálculo dos esforços nos eixos Representação gráfica dos vetores
1.6.1 Eixo 1 2
2
2
R 1= F 1 F 2 2
2
R1 =335,06 335,06
2
2
R 1= 473,85 N
1.6.2 Eixo 2 R 2= F 1 F 2 R2 =335,06 335,06 R2=670,12 N
1.6.3 Eixo 3 R3
335,06 N
=
1.7 Esforços nos mancais 1.7.1 Mancal A
∑ M b−eixoY =0
eixo z =0 ∑ M A−eixo
F 1 ×67,5− RA y × 45=0 335,06 ×67,5 RAY =
F 1 ×22,5− RA y × 45=0 RA Z =167,53 N
45 RAY =502,59 N
Resultante: 2 2 RA =502,59 167,53 RA=529,78 N 2
1.7.2 Mancal B
∑ M b−eixoY =0 F 1 ×22,5− RA y × 45=0 RBY =167,53 N
∑ M A−eixoz =0 F 1 ×22,5− RA y × 45=0 RB Z =167,53 N Resultante: RB=167,53× 2 RB=236,92
1.7.3 Mancais C, D e E
∑ M C=0 − F 2 ×22,5 F 3×22,5 R d ×45 Re×122,5 =0 −335,06 ×22,5 335,06 ×22,5 45× Rd 122,5 × R e= 0 Rd =−2,72 × Re
∑ F =0 2
−670,12 Rc −3,72× Re Rc =670,123,72× R e
∑ M =0 0
− F 2×67,5 R c ×45 − F 3× 22,5 R e×77,5=0 22 ×616,55670,123,72× Re− 7532,8577,5× Re 15747,8281,22× Re=0 R e=−193,89 N Rc =670,123,72 ×−193,89 R c =−51,15 N
Rd =−2,72×−193,89 R d=527,38 1.7.4 Mancais F, G e H
∑ M F =0 − F 3×22,5 R g×45 Rh ×122,5=0 − F 39 × Re5,44× Rh =0 9× Re5,44× R h=2094,25 I I
∑ M G=0 − F 3×22,5 R f × 45 R h×77,5=0 −335,069 × R f 3,44× Rh =0 9 × Re 3,44× R h=2094,25 II
∑ M H =0 R f ×122,5− F 3×100 Re ×77,5 5,44× R f −930,77 Re× 3,44=0 5,44× R f Rg ×3,44=930,77 III I : Rh =61,59−1,65× R g II: 9× R f 3,44×61,59−1,65× R G=2094,25 9× R f =−1,65× Rg =419,1 III: 5,44×13,690,18× Rg 3,44× R g= 930,77 74,470,98× Rg3,44× R g=930,77 R g=254N Rh =61,59−1,65×254 Rh =357,41 N
