Dimensionamento de Elevador

INTRODUÇÃO

O objetivo deste trabalho é realizar o dimensionamento real de um elevador de carga para a empresa Metaltécnica utlizando os conhecimentos adiquiridos ao longo deste curso.

Sistema de elevação para pequenas cargas

Dimensionamento:

- Força de tração no cabo;
- Rendimento das polias;
- Resistência das polias
- Área da seção transversal;
- Diâmetro de cabo;
- Resistência de ruptura;

- Tração máxima permissível;

- Diâmetro di tambor;

- Diâmetro da polia.

- Vida do cabo;

- Potência do motor

Força de tração no cabo:

- Sistema:

- Três polias (Uma móvel e duas fixas)

- Cabo saindo da polia fixa;

- Três partes do cabo;

- Tambor

- Motor

Obs.: Como são dois sistemas de polias a Carga total será dividida

Pela metade e os cálculos serão feito apenas para um sistema.

Calculando rendimento da polia:

Considerações:

Fator de resistência:

- Q=1,031 (atrito de rolamento nas buchas)

- Três partes do cabo ( Z = 3 três partes do cabo)

- Aplicando a equação:

Cálculos de rendimento das polias:

η = 1 * ε^z-1__

ε^z * Z ε – 1

Para: ε = 1,031

η = 1 * ε^z-1____

1,0313 * 3 1,031 – 1

η = 94%

Força de tração no cabo:

Carga total = Peso da estrutura + carga elevada

Carga total = 100Kg

Carga para cálculo= 50Kg

Aplicando a equação:

Cálculo da força de tração no cabo que sai da polia fixa

Q =( carga elevada + peso da estrutura)

Z = 3 partes

Z = ____50____

0.94 * 3

Z = 17,7 Kgf

Cálculo da área seção transversal do cabo:

Considerações:

- Tensão de resistência: = 13000Kgf/cm2

- Coeficiente de Segurança , K = 5,5

- S (carga total) = 50 Kg

Obs.: A tensão de resistência foi selecionada a menor, devido a carga do sistema ser baixa.

Cálculo da área seção transversal do cabo:

F114 = Q .

σb - d .

K Dmín

F114 = 17,7 .

13000 - 1 * 50000

5,5 32

F114 = 2,14 mm^2

Cálculo do diâmetro

Com área seção transversal do cabo vamos encontrar o diâmetro D

do cabo:

F114 = π * d^2cabo .

4

0,0214 = π * d^2cabo .

4

dcabo = 1,7 mm

Resistência de ruptura do cabo :

- Considerações:

- Cabo possui 9 flexões, logo D/d = 32

- Utilizando fator de segurança K = 5,5

- Tensão resistência(σb) =13000Kgf/cm2

Obs.:

- Selecionamos a equação com grande utilização em projetos máquinas de elevação.

Cálculo Para a Resistência de ruptura do cabo.

P114 = Q * σb .

_σb__ - ___d___

K Dmín

P114 = 17,7 * 13000 .

_13000__ - ___1___ * 50000

5,5 32

P114 = 287,23 Kgf

Tração máxima permissível

Ø S – tração máxima permissível;

Ø P – resistência real de ruptura

Ø K – fator de segurança

Cálculo da tração máxima permissível

S = P .

K

S = 287,23 .

5,5

S = 52,22 Kgf

Cálculo do diâmetro do tambor:

Considerações:

- Q = 50Kgf

- Como temos 9 flexões então D/d =32

- Tensão de resistência

- Cabo ordinário - torção paralela

- Diâmetro = 2mm

Cálculo do Diâmetro do tambor:

D = 32

dcabo

D = 32 * dcabo = 32* 1,7

D = 54,4 mm

Diâmetro mínimo da polia:

D = Diâmetro da polia

e1 = fator que depende do tipo de aparelho e

do serviço

e2 = fator que depende da construção

Cálculo do diâmetro da polia:

e1 = Selcionado o mais próximo para pequenas cargas.

e2 = Cabo ordinário torção paralela

D > 25 * 0,9 * 1,7 = 38,25 mm

Potência do motor:

Considerações:

- Carga Q = 17,7

- Velocidade = 0,5 m/s

- Rendimento dos cabos = 0,95

- Rendimento do redutor de levantamento = 0,97

- Rendimento do mancal de rolamento para pedestal do tambor = 0,98

Calculo da potência do motor.

P = Q *V .

ηc *η1 * η2

ηc – rendimento dos cabos

η1 – rendimento dos redutores utilizando engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais com 3 pares de engrenagens

η2 – Mancal de rolamento para o pedestal do tambor.

Calculo da potência do motor.

P = 17,7 *0,8 . P = 16,5 W

0,95 * 0,97^3 * 0,99

Vida útil do cabo:

Características do cabo:

- 9 flexões

- Tensão de resistência=13000Kgf

- Cabo ordinário - torção paralela

- Diâmetro = 2mm

- Cabo:aço ao carbono 0,55%C

Calculo da duração (resisitencia a fadiga):

A = D/d - Relação entre diâmetro do tambor e o diâmetro do cabo

m – Fator dependendo do numero de flexões do cabo z

(σb) – tensão de tração do cabo

C – Fator caracterizando o diâmetro do cabo

C1 – Fator dependendo do diâmetro

C2 – Fator dependente de condições operacionais e de fabricação do cabo,não levado em conta pelos fatores C , C1

Vida útil do Cabo:

A = Dmin = 32 dcabo = 1,7 mm

dcabo

σ = Q . (Tensão real)

F

σ = 100 .

2,14

σ = 46,73 Kgf/mm^2

Cálculo do fator dependente do número de flexões no cabo durante o período de desgaste até seu rompimento:

m = A – 8 .

σ*C*C1*C2

m = 32 – 8 .

8,27*0,91*0,83*1

m = 3,8

Cálculo do número de flexões:

650-z = 3,1 – 3,8 z = 1150*10^3(flexões)

650-700 3,1-3,17 z = 1,15*10^6

Cálculo da vida útil do cabo:

N = z . (Tab. 15)

a*z2*β *φ

N = 1,15*10^6 .

1000*4*0,5 *2,5

N = 230 meses ou 19,16 anos

Procurando cabos no comércio compatéveis com os nossos cálculos achamos o cabo 6x19 produzido pela fábrica SIVA, com mostrado abaixo.

Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro – RJ/1976, N.Rudenko.