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PROJETO REDUTOR DE VELOCIDADE
Características solicitadas
- Redutor com 2 pares de engrenagens cilíndricas de dentes retos;
- Rotação de saída 250 rpm;
- Torque fornecido 67 N.m;
- Fator de serviço para redutores: 1,
Características fornecidas pelo equipamento
- Rotação de entrada: 1745 rpm
- Rotação real de saída: 252,43 rpm
- Momento no eixo de saída: 97,60 N.m
MEMORIAL DE CÁLCULO
1 Cálculos iniciais
1.1 Conversão do torque aplicado
1.2 Seleção do motor elétrico
Potência na saída do redutor
Ps =
Mts. ns
Rendimento global
6
2
2
6
2
2
Potência mecânica
Potência do motor
Seleção motor comercial
W22 IR3 Premium 4 cv 4P L100L 3F 220/380 V 60 Hz IC411 - TFVE - B3D
ABNT NBR 17094
Potência: 4 CV
Rotação síncrona: 1800 rpm
Rotação nominal: 1745 rpm
1.3 Relação de transmissão do redutor (teórico inicial)
2 Dimensionamento das engrenagens
Determinação da relação de transmissão por par:
2
Valores adotados:
1:2,4 no primeiro par e 1:2,91 no segundo par de engrenagens cilíndricas de dentes retos.
2.1 Primeiro par de engrenagens
Potência no primeiro par de engrenagens
1
2
1
2
Momento torçor na região do pinhão de entrada
Vida: 10000 h
Perfil: envolvente
Materiais: pinhão e coroa SAE 1045
θ = 20º
X = 3,
i = 1:2,
K
10000
Módulo por tabela = 2,5 mm ou 0,25 cm
Fator de acabamento (fresado e retificado) = 3,
Determinação do número de dentes
- 3 , 12. 151 , 243 .( 1 +
1
2 , 4
)
10 , 612. 0 , 25
3
. 0 , 4
3
Tensão de flexão no pé do dente
Força tangencial no eixo do redutor
2.2 Segundo par de engrenagens
Potência no primeiro par de engrenagens
1
2
1
2
Rotação no segundo eixo: 727,083 rpm
Momento torçor na região do pinhão de entrada
Vida: 10000 h
Perfil: envolvente
Materiais: pinhão e coroa SAE 1045
θ = 20º
X = 3,
i = 2,
K
10000
Módulo por tabela = 3 mm ou 0,3 cm
Fator de acabamento (fresado e retificado) = 3,
Determinação do número de dentes
- 3 , 12. 337 , 964 .( 1 +
1
2 , 91
)
13 , 82. 0 , 3
3
. 0 , 4
3
Conferencia da relação de transmissão
Reajuste da rotação de saída do redutor após determinação do número de dentes
Cálculo dos diâmetros primitivos
Velocidade periférica
Taxa de trabalho em função da velocidade periférica C = 65,
Cálculo centro a centro entre engrenagens:
Momento torçor na segunda engrenagem:
Largura das engrenagens pela resistência ao rolamento
2
2
Verificação de proporção entre largura e diâmetro primitivo
= 0 , 395 𝑜𝑢 39 ,5% 𝑒𝑛𝑡ã𝑜, 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑣𝑎𝑑𝑜.
Força tangencial
Tensão de flexão no pé do dente
Força tangencial no eixo do redutor
Diâmetro do eixo na região do rolamento
3
= 11 , 99 𝑚𝑚. 𝒂𝒅𝒐𝒕𝒂𝒓 𝟐𝟎 𝒎𝒎 (𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙)
Diâmetro da ponta do eixo de entrada (momento torçor puro)
3
Adotar diâmetro com chaveta de 18 mm e chaveta 6 x 6 t1 = 3,5 mm
3.2 Eixo intermediário
∑𝑀𝑎 = 0
∑𝐹𝑣 = 0
𝑅𝑎 − 𝐹𝑛 1 + 𝐹𝑛 2 − 𝑅𝑏 = 0
𝑅𝑎 = 45 , 98 − 88 , 80 − 47 , 17
𝑅𝑎 = 4 , 35 𝐾𝑔𝑓
Momentos fletores (região do primeiro par de engrenagens)
Momento ideal
2
2
2
2
Momentos fletores (região do segundo par de engrenagens)
Momento ideal
2
2
2
2
- Considerar o maior momento ideal para cálculo do diâmetro.
Diâmetro do eixo na região das engrenagens
3
Adotar diâmetro com chaveta de 26 mm e chaveta 8 x 7 t1 = 4 mm
Momento fletor nas bases de rolamentos (considerando a maior reação entre Ra e Rb):
- No eixo intermediário nas bases de rolamento ocorre apenas flexão pura.
Diâmetro do eixo na região do rolamento
3
= 10 , 79 𝑚𝑚. 𝒂𝒅𝒐𝒕𝒂𝒓 𝟐𝟎 𝒎𝒎 (𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙)
3.3 Eixo de saída
∑𝑀𝑎 = 0
∑𝐹𝑣 = 0
𝑅𝑎 − 𝐹𝑛 2 + 𝑅𝑏 = 0
𝑅𝑎 = − 88 , 80 + 60 , 86
𝑅𝑎 = 27 , 94 𝐾𝑔𝑓
4 Dimensionamento das chavetas
Valores de referência:
4.1 Chaveta do acoplamento de entrada
Verificação ao esmagamento:
Verificação ao cisalhamento:
Adotar chaveta com comprimento 16 mm.
4.2 Chaveta do pinhão do eixo de entrada
Verificação ao esmagamento:
Verificação ao cisalhamento:
Adotar largura da engrenagem = 26 mm.
4.3 Chaveta da engrenagem nº1 do eixo intermediário
Verificação ao esmagamento:
Verificação ao cisalhamento:
Adotar largura da engrenagem = 26 mm
4.4 Chaveta da engrenagem nº2 do eixo intermediário
Verificação ao esmagamento:
Verificação ao cisalhamento:
Adotar largura da engrenagem = 32 mm
5 Dimensionamento de rolamentos
5.1 Rolamentos do eixo de entrada
Reação = 32,29 Kgf
n = 1745 rpm
Vida = 10000 h
ϕ eixo = 20 mm
𝐿10ℎ =
𝐶
𝑃
3
.
1000000
- 𝑛
𝐶
32 , 29
=
√
- 10000
1000000
3
𝐶 = 327 , 88 𝐾𝑔𝑓 𝑜𝑢 3278 , 82 𝑁 𝑜𝑢 3 , 278 𝐾𝑁
Selecionado rolamento 6004 C3 com carga C = 9,95 KN
5.2 Rolamentos do eixo intermediário
Reação = 47,17 Kgf
n = 729,25 rpm
Vida = 10000 h
ϕ eixo = 20 mm
𝐿10ℎ =
𝐶
𝑃
3
.
1000000
- 𝑛
𝐶
47 , 17
=
√
- 729 , 25. 10000
1000000
3
𝐶 = 358 , 10 𝐾𝑔𝑓 𝑜𝑢 3581 , 03 𝑁 𝑜𝑢 3 , 581 𝐾𝑁
Selecionado rolamento 6 2 04 C3 com carga C = 13,5 KN
5.3 Rolamentos do eixo de saída
Reação = 60,86 Kgf
n = 252,43 rpm
Vida = 10000 h
ϕ eixo = 30 mm
𝐿10ℎ =
𝐶
𝑃
3
.
1000000
- 𝑛
𝐶
60 , 86
=
√
- 252 , 43. 10000
1000000
3
𝐶 = 324 , 41 𝐾𝑔𝑓 𝑜𝑢 3244 , 11 𝑁 𝑜𝑢 3 , 244 𝐾𝑁
Selecionado rolamento 6 206 C3 com carga C = 20,3 KN
6 Dimensionamento dos acoplamentos
6.1 Acoplamento do eixo de entrada
Momento torçor aplicado: 15,12 N.m
ϕ eixo = 18 mm
Acoplamento selecionado: acoplamento flexível S-torq tamanho 50.
Capacidade máxima 61 N.m
ϕ furo: 9 a 25 mm
Comprimento do cubo: 29,5 mm
- Modificar chaveta do acoplamento de entrada calculado 16 mm para 29,5 mm
adequando ao dimensional da peça.
6.2 Acoplamento do eixo de saída
Momento torçor aplicado: 90,64 N.m
ϕ eixo = 28 mm
Acoplamento selecionado: acoplamento flexível S-torq tamanho 85.
Capacidade máxima 340 N.m
ϕ furo: 10 a 40 mm
Comprimento do cubo: 43,0 mm
- Modificar chaveta do acoplamento de saída calculado 42 mm para 43 mm
adequando ao dimensional da peça.
- Pelo momento torçor o acoplamento tamanho 70 atenderia, no entanto foi
selecionado o tamanho 85 para adequar ao dimensionamento da chaveta (chaveta
estava maior que o dimensional do cubo da peça).
