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Universidade Federal de Goiás Escola de Engenharia Elétrica e de Computação Graduação em Engenharia Mecânica Disciplina: Elementos de Máquinas 2 Prof.:

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1 Universidade Federal de Goiás Escola de Engenharia Elétrica e de Computação Graduação em Engenharia Mecânica Disciplina: Elementos de Máquinas 2 Prof.: Ricardo Humberto de Oliveira Filho ELEMENTOS FLEXÍVEIS: CORREIAS

2 INTRODUÇÃO videos\Telecurso Elementos de Maquinas - 28 polias e correias.avi As correias, juntamente com as polias são um dos meios mais antigos de transmissão de movimento. É um elemento flexível, normalmente utilizado para transmissão de potência entre dois eixos distantes. São largamente utilizadas nas indústrias de máquinas operatrizes e automotiva; são encontradas em diversos equipamentos, desde pequenos aparelhos eletrônicos até equipamentos industriais de grande porte.

3 INTRODUÇÃO O grande sucesso na utilização das correias se dá devido, principalmente, às seguintes razões: a boa economia proporcionada por esta transmissão, sua grande versatilidade e segurança. Razões econômicas: Padronização; facilidade de montagem e manutenção (a disposição é simples e o acoplamento e desacoplamento são de fácil execução); ausência de lubrificantes; durabilidade, quando adequadamente projetadas e instaladas.

4 INTRODUÇÃO Razões de segurança: reduzem significativamente choques e vibrações devido à sua flexibilidade e ao material que proporciona um melhor amortecimento; limitam sobrecargas pela ação do deslizamento (podem funcionar como fusível mecânico); funcionamento silencioso.

5 INTRODUÇÃO Razões de versatilidade: permitem grandes variações de velocidade (i recomendado 6); possibilitam rotações nos mesmo sentido (correia aberta) ou em sentidos opostos (correia fechada); facilidade de variação de velocidade: contínuo descontínuo.

6 DETALHES NA UTILIZAÇÃO Transmitem potência através de distâncias relativamente grandes; Substituem engrenagens ou dispositivos similares de transmissão de potência; Devido ao deslizamento e à deformação das correias, a velocidade angular não é constante, nem é igual à razão dos diâmetros das polias (Exceto as correias de tempo); Polias intermediárias ou de tensão podem ser usadas para evitar ajustes na distância de centro que são necessários pelo envelhecimento ou pela instalação de correias novas.

7 TIPOS DE CORREIAS

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10 TIPOS DE MONTAGEM - DIRETA

11 TIPOS DE MONTAGEM - COM REVERSÃO

12 Reversão: Só correias chatas ou circulares podem ser utilizadas, pois os dois lados contatam a polia.

13 TIPOS DE MONTAGEM Eixos não paralelos Variador de velocidade

14 TIPOS DE MONTAGEM

15 UTILIZAÇÃO As correias planas são feitas de uretano e tecido impregnado de borracha, reforçado com cabo de aço, ou com cordas de náilon, para absorver a carga de tensão. Uma ou ambas as superfícies podem ter um revestimento de fricção de superfície. Essas correias são silenciosas, eficientes a altas velocidades e podem transmitir grandes quantidades de potência por longas distâncias de centro. Normalmente, a correia plana é adquirida por rolo e cortada, sendo as extremidades unidas mediante a utilização de apetrechos fornecidos pelo fabricante.

16 UTILIZAÇÃO Uma correia em V é feita de tecido e corda - geralmente de algodão, raiom ou náilon - e impregnada de borracha. Em contraste com as correias planas, as correias em V são usadas com polias ranhuradas e em distâncias de centro menores. Além disso, são um pouco menos eficientes que as correias planas, mas pode ser utilizada mais de uma em uma única polia, realizando, assim, uma transmissão múltipla. As correias em V são produzidas somente em certos comprimentos e não têm juntas.

17 UTILIZAÇÃO As correias sincronizadas são feitas de tecido emborrachado e cabo de aço e têm dentes que se encaixam nos sulcos cortados na polia (roda dentada). A correia sincronizada não estica nem desliza e, consequentemente, transmite potência a uma razão de velocidade angular constante. O fato de ser dentada fornece várias vantagens sobre as outras correias, uma delas é que nenhuma tensão inicial é necessária, de modo que transmissões de centros fixos podem ser usadas. Uma outra vantagem é a eliminação da restrição nas velocidades, os dentes permitem funcionar a praticamente qualquer velocidade. As desvantagens estão no custo da correia, na necessidade de sulcar a roda dentada e nas presentes flutuações dinâmicas causadas nas frequências de engrenamento dos dentes de correia.

18 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS As transmissões modernas de correias planas consistem em um forte núcleo elástico rodeado por um elastômero e apresentam distintas vantagens sobre as transmissões de engrenagem ou de correia em V.

19 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Uma transmissão de correia plana conta com uma eficiência de cerca de 98%, valor que corresponde aproximadamente ao de uma transmissão de engrenagem. Por outro lado, a eficiência de uma transmissão de correia V varia de cerca de 70 a 96%. As transmissões de correia plana produzem pouco barulho e absorvem mais vibração torcional do sistema que qualquer das duas transmissões de correia em V ou de engrenagens.

20 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS

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23 Teoria de transmissão de correia plana: Uma mudança na tração da correia, devido a forças de fricção entre ela e a polia, causará alongamento ou encurtamento, desta forma a correia move-se relativamente à superfície da polia. Esse movimento é causado por fluência elástica e está associado ao atrito de deslizamento, em oposição ao atrito estático. A ação na polia motora, por meio daquela porção do ângulo de contato que está realmente transmitindo potência, é tal que a correia move-se mais lentamente que a velocidade da superfície da polia, devido à fluência elástica. O ângulo de contato é constituído do arco efetivo, por meio do qual a potência é transmitida, e do arco intermediário (ou inativo).

24 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Para a polia motora, a correia primeiro contata a polia com uma força do lado tracionado F 1 e uma velocidade V 1, que é igual à velocidade da superfície dessa polia. A correia então passa pelo arco inativo, sem qualquer mudança em F 1 ou V 1. Então, a fluência ou o contato de deslizamento iniciam, e a tensão de correia muda de acordo com as forças de fricção. Na extremidade do arco efetivo, a correia deixa a polia com uma força do Iado folgado F 2 e uma velocidade reduzida V 2.

25 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS O modelo para cálculo assumirá que a força de fricção na correia é proporcional à força normal através do arco de contato. Busca-se primeiro um relacionamento entre a tensão do lado tracionado e a tensão do lado com folga, similar àquele dos freios de cinta, mas incorporando as consequências do movimento, ou seja, tensão centrífuga na correia. Na figura tem-se um diagrama de corpo livre de um pequeno segmento de correia:

26 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS A força diferencial dS é causada pela força centrifuga; dN é a força normal entre a correia e a polia; f.dN é a força de atrito, decorrente da fricção no ponto de deslizamento; A largura da correia é b e a espessura m. A força centrífuga dS, por sua vez, pode ser expressa como: Sendo F c a força de tração circunferencial, causada pela força centrífuga.

27 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Equilíbrio de forças na direção radial:

28 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Equilíbrio de forças na direção tangencial:

29 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Substituição da força normal dN e da força centrifuga dS na equação para dF: Sendo A é uma constante arbitrária. Após algumas manipulações matemáticas:

30 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Supondo que comece no lado bambo, tem-se a condição de contorno de que F em =0 é F2: Ao final do ângulo de abraçamento =ø, o lado tracionado tem F igual a F 1 :

31 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS

32 A tensão no lado esticado vale: A tensão no lado bambo vale: A diferença entre F 1 e F 2 é relacionada ao torque da polia:

33 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Somando F 1 e F 2 : Após algumas manipulações matemáticas: A potência transmitida é dada por:

34 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS As equações oferecem uma introspecção fundamental no que se refere a correias planas. Se F i iguala-se a zero, então T também se iguala a zero: não há tensão inicial, nenhum torque é transmitido. Isso significa que, para uma transmissão satisfatória de correia plana, a tensão inicial deve ser: Provida; Sustentada; Em quantidade apropriada; Mantida por inspeção rotineira.

35 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Apesar da equação: ser chamada de equação de correia, são as equações: que revelam como as correias funcionam. Traçando as duas últimas equações utilizando F i como abscissa.

36 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS (F 1 ) a : máxima tensão admissível

37 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS A tensão inicial F i necessita ser suficiente para que a diferença entre a curva de F 1 e F 2 seja 2T/D. Com nenhum torque transmitido, a tensão de correia mínima possível é: F 1 = F 2 = F c

38 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Os fabricantes especificam suas correias incluindo a tensão admissível F a, expressa em unidades de força por unidade de largura. (F 1 ) a = máxima tensão admissível; F a = tensão admitida pelo fabricante; b = largura da correia; C p = fator de correção de polia, relacionado com a intensidade de flexão na polia e seu efeito sobre a vida; C v = fator de correção de velocidade (usar 1 para correias de poliamida e uretano, olhar gráfico para correias de couro);

39 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Espessura da correia

40 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Potência corrigida: O fator de serviço K s é utilizado para desvios da carga a partir da potência nominal para correias de couro; n d é o fator de projeto.

41 TRANSMISSÕES POR CORREIAS PLANAS E REDONDAS Sugestão de roteiro de projeto: Encontrar exp(f.ø) a partir dos dados da geometria e da correia. Determinar F c a partir da velocidade e dos dados da correia. A partir de T=H nom. K s. n d /(2.pi.n) determine o torque. A partir de T determine (F 1 ) a - F 2 =2T/D Determine F 2 e F i Verifique se f

42 CORREIAS PLANAS E REDONDAS: DADOS TÉCNICOS

43 CONTROLE DA TENSÃO INICIAL: ESTICADORES E TENSIONADORES Catenária: d: depressão ou flecha; L: distância entre centros dos roletes; w: peso por unidade de comprimento da correia; Fi: Tensão inicial.

44 EXERCÍCIOS e e Exemplos resolvidos: Exercícios: (encontre somente a expressão, não precisa aplicar no exemplo 17.2)


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