TRABALHO FINALIZADO

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1 1. Introdução Em uma indústria, tem-se o transporte de materiais de um setor para outros. As esteiras transportadoras são ferramentas muito importantes para esse tipo de transporte, bem como empilhadeiras, paleteiras, etc. Este trabalho tem como principal objetivo demonstrar como é calculada a rotação, potência, vida útil de rolamentos e forças aplicadas os mancais da esteira. Os cálculos desta esteira foram feitos considerando as seguintes peças como componentes: - Duas polias para transmissão de rotação; - Dois rolos para rotação e suporte da esteira; - Quatro mancais de rolamentos; - Um motoredutor; - Uma esteira transportadora. Com base em estudos, adotamos as polias compostas por ferro fundido, que tem como principal característica a absorção de impactos e vibrações. Os rolos foram fabricados com material tubular redondo, construídos a partir de aço SAE 1020. As ponteiras dos rolos foram fabricadas a partir de uma redonda maciça e posteriormente usinadas para se obter as medidas necessárias. Os mancais são da marca SKF, com base de fixação construído em ferro fundido. O motoredutor é da marca SEW e a esteira de nylon, do fabricante AMPARO CORREIAS. No processo de fabricação deste equipamento foram utilizadas máquinas operatrizes, tais como fresadora, torno convencional, serra e furadeira As polias foram usinadas no torno convencional, que consiste em um eixo rotativo em alta velocidade, com uma placa para fixação da peça a ser usinada. A usinagem é feita através de contato de uma ferramenta pontiaguda agindo perpendicularmente a superfície lateral da peça. Fresadora foi utilizada para usinagem do rasgo de chaveta da ponteira da polia do rolo e da ponteira do motoredutor. Para encaixe dos mancais na estrutura, foi utilizada a furadeira para fazer os furos dos parasusos. Além desses processos, foi utilizado o processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) para união de peças. Esse

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1. Introdução

Em uma indústria, tem-se o transporte de materiais de um setor para outros. As esteiras transportadoras são ferramentas muito importantes para esse tipo de transporte, bem como empilhadeiras, paleteiras, etc.

Este trabalho tem como principal objetivo demonstrar como é calculada a rotação, potência, vida útil de rolamentos e forças aplicadas os mancais da esteira.

Os cálculos desta esteira foram feitos considerando as seguintes peças como componentes:

- Duas polias para transmissão de rotação;- Dois rolos para rotação e suporte da esteira;- Quatro mancais de rolamentos;- Um motoredutor;- Uma esteira transportadora.Com base em estudos, adotamos as polias compostas por ferro fundido,

que tem como principal característica a absorção de impactos e vibrações.Os rolos foram fabricados com material tubular redondo, construídos a

partir de aço SAE 1020. As ponteiras dos rolos foram fabricadas a partir de uma redonda maciça e posteriormente usinadas para se obter as medidas necessárias. Os mancais são da marca SKF, com base de fixação construído em ferro fundido. O motoredutor é da marca SEW e a esteira de nylon, do fabricante AMPARO CORREIAS.

No processo de fabricação deste equipamento foram utilizadas máquinas operatrizes, tais como fresadora, torno convencional, serra e furadeira

As polias foram usinadas no torno convencional, que consiste em um eixo rotativo em alta velocidade, com uma placa para fixação da peça a ser usinada. A usinagem é feita através de contato de uma ferramenta pontiaguda agindo perpendicularmente a superfície lateral da peça.

Fresadora foi utilizada para usinagem do rasgo de chaveta da ponteira da polia do rolo e da ponteira do motoredutor.

Para encaixe dos mancais na estrutura, foi utilizada a furadeira para fazer os furos dos parasusos.

Além desses processos, foi utilizado o processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) para união de peças. Esse processo consiste em uma tocha com um eletrodo de Tungstenio, que é ligada a uma retificadora elétrica.Esse eletrodo, ao se aproximar da peça a ser soldada, gera um arco elétrico. Nesse arco é inserido o material de varetas de solda, que, devido a alta temperatura, é fundido junto com o material, tendo gás argônio envolvendo a soldagem para eliminação de impurezas existente no ar.

2. Desenvolvimento do projeto.

Neste capítulo, descrevem-se os processos de fabricação utilizados em cada peça do conjunto.

A esteira é constituída pelos seguintes itens:

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- Dois rolos divididos em duas partes:- Corpo cilíndrico: Fabricado de tubo;- Ponteiras: fabricadas de barra redonda maciça.

- Duas polias fabricadas de barra redonda maciça.- Uma ponteira saindo do motoredutor, para acionamento da polia motora.- Quatro mancais de rolamento.- Estrutura feita de metalon.- Quatro rodízios, sendo dois fixos e dois giratórios com freio.

2.1 Processo de Fabricação dos rolos.

Os rolos são divididos em três processos de fabricação.

1º) Usinagem do corpo cilíndrico:Foi designado como corpo cilíndrico a parte central do rolo,

composto por tubo Ø3.1/2” sch 10s (Ø101,6mm) de aço tipo SAE 1020.Para usinagem desta peça, cortou-se em uma serra de fita circular

um pedaço de barra redonda maciça com comprimento igual a 535mm. Após esse procedimento, levou-se a peça para o torno, onde se fixou em na castanha e iniciou-se a usinagem denominada faceamento, que é a retirada de material de sua superfície para que fiquem paralelas e nas medidas requeridas no projeto.

Esse procedimento foi feito em dois seguimentos tubulares com as mesmas medidas e características.

2º) Usinagem das ponteiras:Para os dois rolos fabricados, três ponteiras são idênticas, por isso

designamos o título de ponteira padrão. Uma ponteira foi feita com encaixe para polia, por isso ficou intitulada ponteira para polia.- Ponteira padrão:

Cortou-se um segmento de barra redonda maciça, de aço tipo SAE 1020, com o comprimento igual a 115mm e diâmetro 4.1/4” (107,95mm).

Primeiramente se fixou a peça na castanha do torno e fez-se o furo de centro com uma broca de diâmetro 1/4” (6,35mm).

Logo em seguida colocou-se a ponta de centro e iniciou-se a usinagem.

Foi feita retirada de material até que se chegasse na medida máxima externa da peça. Após esse procedimento, fez-se a retirada de material pra obtenção da ponteira de encaixe no mancal.- Ponteira para polia:

Iniciou-se com o corte do material indicado acima, mas com comprimento igual a 135mm.

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Foram feitos os mesmos procedimentos do processo das três ponteiras anteriores, com uma diferença que é o encaixe para polia. A medida final dessa ponteira deu-se em 129mm de comprimento.

Outro diferencial é a necessidade de se fazer um furo roscado. Fez-se essa operação no torno, utilizando um macho tipo máquina com saída helicoidal com medida M10 e profundidade igual a 15mm.

Nesse estágio, os rolos já estão prontos para o próximo processo de fabricação.

3º) Soldagem das ponteiras nos corpos:Fixa-se o corpo cilíndrico em uma morsa iniciou-se a soldagem das

ponteiras nos corpos.Para esse processo utilizaram-se os seguintes materiais:

- Eletrodo de tungstênio (Ø1/8”).- Cilindro de Argônio puro.- Vareta de solda para aço carbono.- Máquina de solda TIG.- Equipamentos de segurança.

Com os três processos concluídos, tem-se os rolos prontos para a montagem.

2.2 Processo de Fabricação do eixo do motor.

Para este processo, utilizou-se uma barra redonda maciça de diâmetro igual a 3” (76,2mm), de aço tipo SAE1020. Cortou-se da barra um pedaço de 148mm e deu-se o inicio da usinagem.

No torno, foram feitos os furos de centro nos dois lados da peça. Feito isso, iniciou-se a usinagem para deixar a peça com diâmetro igual a 75mm, conforme solicitado em desenho.

A próxima usinagem foi para deixar a peça com diâmetro igual a 25mm em seu lado maior. A usinagem para se chegar em 20mm foi feita com extremo cuidado para não se perder a peça.

Aproveitando a posição da peça no torno, foi feito o furo roscado com um macho máquina M6 com saída helicoidal. O furo ficou com 15mm de profundidade cônica na outra ponta da polia.

Após sair do torno, levou-se a peça para a fresadora, onde, inicialmente, foram feitos os 04 furos para encaixe de cabeça de parafuso Allen. A fresa utilizada foi uma fresa de topo, com quatro cortes Ø14mm.

Ainda na fresadora, fez-se o rasgo para chaveta utilizando uma fresa de topo de quatro cortes e diâmetro igual a 6mm. A profundidade do rasgo da chaveta foi de 3,5mm.

O outro rasgo para chaveta foi feito na fresadora, porém com sua operação ocorrendo de forma tangencial, pois o rasgo de chaveta é para chaveta tipo meia-lua ou woodruff.

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A peça encontra-se pronta para a montagem.

2.3 Processo de Fabricação das polias.

Neste tópico dá-se a descrição da forma de fabricação de duas polias utilizadas no equipamento.

1º) Polia do rolo:Cortou-se de um eixo de ferro fundido, de diâmetro igual a 4,1/2”,

um pedaço de 25mm de comprimento. Levou-se para o torno e fixou-se na castanha.

Deu-se o inicio da usinagem do diâmetro externo da peça, para que ficasse com 112mm. O próximo processo foi o faceamento das superfícies da peça.

Feito as preparações descritas acima, iniciou-se a usinagem do rasgo para correia. Para isso, foi utilizado um bedame para obtenção do rasgo reto. Para se fazer a inclinação de 34º padrão da correia, utilizou-se uma ferramenta pontiaguda de videa e fez-se a inclinação do carro do torno.

Após esses processo, fez-se o furo central da polia com diâmetro igual a 24mm. Por fim, levou-se a peça para um plaina, onde foi feito o rasgo de chaveta interno.

1º) Polia do rolo:Deu-se o inicio com o corte de um pedaço de ferro fundido redondo

e maciço, com diâmetro igual a 8” (203,2mm) e espessura de 25mm. Colocou-se no torno e iniciou-se o desbaste para atingir o diâmetro pedido no desenho.

Após esse processo, fez-se o faceamento e logo em seguida iniciou-se a usinagem do rasgo para a polia. Foi utilizado um bedame e seguido os mesmos passos descritos na polia do rolo.

Nesta peça o furo central é cônico e existem quatro furos roscados do tipo M8, passante pela espessura da peça. O furo central foi feito no torno e os furos roscados, na furadeira. Feito isso, deu-se inicio do rasgo de chaveta na fresadora.

Neste estágio o equipamento já está pronto para a montagem.

3. Memória de cálculo.

Dados do projeto:

Velocidade da esteira considerada: 28,29 m/sDiâmetro dos rolos: 101,6 mmEspessura da Esteira: 3,0 mm

Rotação considerada do motoredutor: 45 RPM

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Potência do motoredutor: 0,75 kW (1 cv)

Mancal utilizado: FYJ 25TFMarca: SKFRolamento: YAR 205-2FCapacidade de carga dinâmica: 14 kN

Diâmetro primitivo da polia movida: 101,6 mm

Cálculo da rotação do rolo da esteira:

Ve: Velocidade da esteira (m/min)

d1: Diâmetro do rolo movido (m)

e: Espessura da esteira (m)

n1: Rotação do rolo movido (RPM)

Rotação do rolo movido = 83,70 RPM

Diâmetro primitivo da polia do motor:

dp1: Diâmetro primitivo da polia do rolo movido (m)

dp2: Diâmetro primitivo da polia do motoredutor (m)

n1: rotação da polia do rolo movido (RPM)

n2: rotação da polia do motoredutor (RPM)

Diâmetro primitivo da polia do motor = 189 mm.

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Cálculo de Momento de torção:

Potência considerada: 1 cv

Rendimento considerado: 98%

Mt: Momento de torção (Kgf.cm)

N: Potência (cv)

n: Rotação (RPM)

Calculo da força resultante:

Mt: Momento de torção (Kgf.cm)

Fr: Força resultante (kgf)

Rf: Raio de ação da força atuante (cm)

Considerando os cálculos acima, podemos carregar na esteira uma

carga de até 155,91 kgf.

Cálculo das cargas atuantes nos rolamentos:155,91 kgf

FA FB

325mm 325mm

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∑Fx=0

Sem forças atuantes no eixo X.

∑Fy=0

FA + FB = 155,91

∑MA=0

155,91.325=FB.650

FB=77,955 Kgf

Portanto,

FA + 77,955 = 166,91

FA= 77,955 kgf

Cálculo da vida útil do rolamento:

Rolamento de esferas modelo: YAR 205-2F

Marca: SKF

Diâmetro do eixo: 25 mm

Capacidade de carga dinâmica: 14 kN

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L: Milhões de solicitações

C: Capacidade de carga dinâmica (kN)

P: Carga aplicada (N)

L= 5792 Milhões de solicitações

Lh: horas de trabalho

L: Milhões de solicitações

n: Número de rotações (RPM)

Os rolamentos da esteira irão suportar 1153388 horas de trabalho.

4. Montagem do Conjunto.

Para inicio da montagem, compraram-se quatro rodízios, sendo dois fixos e dois giratórios com freio. Os rodízios são da marca Schioppa, feito de Nylon técnico e aço carbono, com capacidade para 250Kg cada rodízio.

Adquiriu-se a estrutura de terceiros, mas fabricada de material tubular retangular tipo metalon com medidas de seção iguais a: Comprimento: 100mm, Largura: 50mm e Espessura: 5,0mm.

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O motoredutor adquirido é da marca SEW. Modelo WA37B DRE 80S4. Sua rotação de saída é 45rpm, sua potência é 0,75kW e a tensão igual a 220V/380V.

Quatro mancais foram comprados com as seguintes características:Marca: SKFModelo: FYJ 25TFRolamento de esferas tipo: YAR205-2FCapacidade de carga dinâmica: 14kN

A correia utilizada é do tipo “V”, modelo A.Adquiriu-se também uma esteira da marca AMPARO CORREIAS,

modelo TT-3 de nylon, espessura 3mm e largura 500mm.Com todas as peças compradas e usinadas, tem-se o inicio da

montagem da esteira.A primeira etapa da montagem é a fixação dos rodízios na

estrutura, que já vem com os prisioneiros prontos para a fixação.Coloca-se o eixo usinado no eixo oco do motoredutor. Para isso,

necessitou-se de lubrificação, que fez-se com vaselina. Tendo o eixo chegado ao fim do eixo oco, fixa-se com o parafuso do motor para travamento do eixo.

Encaixa-se a polia no eixo oco junto com a chaveta e apertam-se os parafusos de fixação da polia e do flange do eixo.

Com o conjunto (motoredutor, eixo e polia) montado, faz-se a fixação na estrutura por meios de parafusos na base do motoredutor.

Para a fixação dos rolos, colocam-se em suas posições de montagem e faz-se a fixação dos mancais para suporte. Em um dos rolos coloca-se a polia que ficou faltando e faz a fixação da mesmo.

A montagem está feita e a esteira pronta para utilização.

5. Recomendações e utilização de equipamentos de segurança.

Este capitulo tem por finalidade descrever e recomendar o uso de equipamentos de segurança para cada processo de fabricação e equipamento utilizado, para que assim possamos garantir a saúde e o bem estar dos colaborados e previnir algum tipo de acidente que possa vir acontecer durantes os processos.

5.1 Equipamentos de segurança para máquinas operatrizes (Fresadora , torno convencional, serra e furadeira).

Para esses equipamentos recomendamos a utilização dos seguintes materiais de segurança:

- Calçado de segurança: Recomenda-se o uso de calçado de segurança com biqueira de aço, com o intuito de previnir e proteger os

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pés do colaborador contra qualquer tipo de choque com objetos ponteagudos ou pesados, que possam vir a ocasionar cortes, torção, ou até mesmo ruptura dos ossos ou ligamentos.

- Óculos de proteção: Recomenda-se o uso do mesmo para essas atividades com a finalidade de proteger os olhos do colaborador contra impactos, respingos, luminosidade intensa e proteção contra raios UVA e UVB. Os óculos mais utilizados hoje são os de policarbonato por serem mais leves, duráveis e muito mais resistentes.

- Protetor auricular de silicone: O colaborador deve utilizar este equipamento pois estará exposto a ruídos acima de 85 db, é obrigatório o uso de proteção para a atenuação do ruído. Mesmo que o ruído não incomode o usuário, a longa exposição a ele, dia após dia, pode ocasionar danos irreversíveis ao ouvido humano. Os protetores mais utilizados hoje no Brasil são os de silicone de inserção tipo plug com 3 flanges.

- Luvas de segurança: O colaborador deve usar as luvas quando for manusear o material ou estiver operando qualquer uma das máquinas operatrizes, isso irá proteger sua mão quanto a corte, queimaduras que possam vir a ser ocasionadas por rebarbas das peças ou respingos de solda.

5.2 Riscos (Solda TIG).

No processo de solda sempre estão presentes estão presentes dois elementos essenciais do fogo: fonte (s) de ingnição e o oxigênio do ar o terceiro terceiro elemento é o material combustível. Os riscos que apresentam variam de acordo com o local onde esta sendo executado o processo, recomenda-se utilizar locais bem ventilados e que esteja longe de produtos inflamáveis pois pode vir a ocorrer incêndios ou explosões provocados por:

- Efeito direto das chamas ou dos arcos elétricos- Por condução térmica- Fagulhas (Projeção de metal incandescente lançados em torno do ponto de trabalho.

5.3 Equipamentos de proteção para soldador.

Recomenda-se que o soldador e se for o caso seu ajudante utilize os seguintes equipamentos:

- Máscara para solda elétrica- Avental de raspa de couro- Luvas de raspa de couro- Perneira de raspa de couro- Calçado de segurança com biqueira de aço- Blusão de raspa de couro para soldas sobre a cabeça

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- Capuz de Brim- A roupa deve estar livre de óleo e graxa.

Cada equipamento deve ter o respectivo CA (Certificado de Aprovação) fornecido pelo MTE (Ministério do Trabalho e Emprego). O local de trabalho deve ter ventilação adequada, para proteger o operador contra a inalação de gases e fumos metálicos nocivos a saúde. Em alguns casos a ventilação natural é suficiente. Muitas operações exigem sistema de ventilação forçado, cabines ou coifas purificadoras de ar ou ainda máscaras de ar. O oxigênio nunca deve ser utilizado de forma irregular ou imprudente, dentre elas, refrescar, ventilar ou limpar o pó da roupa, visto que em uma atmosfera rica de oxigênio uma simples faísca produz a queima instantânea de todos os materiais combustíveis existentes no local, inclusive a vestimenta do soldador, resultando na maioria dos casos em acidentes fatais.

6. Desenho de detalhes dos componentes.

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7. Desenho de montagem do equipamento.

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8. Anexos.

Neste capitulo encontra-se toda a documentação dos equipamentos e acessórios utilizados na fabricação da esteira.

8.1. Anexo I – Mancal de rolamento

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8.2. Anexo II – Motoredutor

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