Transcript
Cabos “Wire Ropes” Os cabos empregam-se principalmente como órgãos de tracção ou elevação de cargas, ao invés das Correias planas e trapezoidais quando a potência tem de ser transmitida para grandes distâncias entre eixos, tal como elevadores e teleskis.
Dois tipos de enrolamentos. (a) “Lang Lay”; (b) “Regular Lay”.
“Lang Lay” – Cabos de Torção Longitudinal – Os arames nos cordões e os cordões nos cabos têm o mesmo sentido de enrolamento. “Regular Lay” – Cabos de Torção Cruzada – Os arames nos cordões têm um sentido de enrolamento oposto ao dos cordões nos cabos. Ambos os enrolamentos podem ser direitos ou esquerdos. ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 70
Características dos cabos Torção Longitudinal
- Mais resistente ao desgaste abrasivo; - Mais resistente à falha por fadiga; - Dobra e desenrola mais facilmente.
Torção Cruzada
- São Anti-giratórios; - Fácil manuseamento.
Vantagens: - Reduzido peso em relação a correntes; - A rotura dos fios exteriores previnem com a necessária antecedência sobre a sua próxima rotura; - Tem um funcionamento mais suave e silencioso que as correntes; - Tem maior duração e custam menos que as correntes. ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 71
Características dos cabos (cont.) • Os cabos são constituídos por arames de aço, cuja tensão de rotura varia entre 1300 MPa a 1800 MPa, cujo diâmetro varia entre 0,4 a 2,0 mm.
Secção em corte
Designação: 4, 6x19
• Os arames são agrupados em cordões que se enrolam helicoidalmente a formar o cabo em torno de um núcleo, geralmente em corda de cânhamo, “hemp core”, ou em aço, que suportam, aumentam a resistência e lubrificam os cabos. - diâmetro do cabo = 4mm - n.º de cordões = 6 - n.º de arames num cordão = 19
Material de fabrico dos cabos – Cobre, Bronze, Aço Inox e Ferro forjado. ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 72
Tensões nos cabos Os cabos dos aparelhos de elevação estão sujeitos a um esforço de tracção, F σt = S
σt – Tensão de tracção [Pa] F – força total a que o cabo está submetido [N] S – secção total do cabo [mm2]
e a um esforço de flexão, devido ao enrolamento que os cabos sofrem nas roldanas e nos tambores. E ⋅ dW σf = D
σf – Tensão de flexão [Pa] E - módulo de Elasticidade do arame [Pa] dw – diâmetro do arame [mm] D – diâmetro da polia [mm]
Tendo em conta que o fio recebe no cabo uma torção, a tensão de flexão deverá ser diminuída em 3/8. A expressão do esforço de flexão vem então: σf =
3 E ⋅ dW 8 D
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 73
Tensões nos cabos (cont.) Quanto maior a relação D/dw, menor será a tensão no cabo, portanto: É importante que o diâmetro da polia seja o maior possível. D/dw<200 => Irão ocorrer cargas elevadas no arame. D/dw>400 => Para um projecto em segurança. D/dw = 800 a 1000 => Para projectos de elevadores e de minas. D/dw = 500 a 600 => Para tambores de enrolamento de cabos.
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 74
Tensões nos cabos (cont.) Somando os esforços de tracção com os de flexão e comparando com a tensão de rotura do cabo, determina-se o coeficiente de segurança.
σr σ t + σf = n
Outro factor que faz com que o cabo entre em falha é o desgaste que está relacionado com a pressão na polia. O cabo estica e roça na polia, causando desgaste tanto no cabo como na polia. A quantidade de desgaste depende da pressão do cabo na polia:
2F p= dD
F – Força no cabo d – diâmetro do cabo D – diâmetro da polia
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 75
Tensões nos cabos (cont.) Outro factor que faz com que o cabo entre em falha é o da Fadiga e desgaste na passagem contínua e constante pelas roldanas.
p σ rfad
=
2F dDσ rfad
F – Força no cabo dw – diâmetro do cabo D – diâmetro da polia p – pressão na polia σrfad – Tensão de rotura à fadiga
A partir de 500.000 ciclos não há variação sensível da relação acima (vida infinita), donde se tem os seguintes valores: Cabo de 6x37
p σ rfad
Cabo de 6x19
p = 0,0014 σ rfad
Cabo de 6x24
p = 0,0013 σ rfad
Cabo de 6x12
p σ rfad
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
= 0 , 0018
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
= 0,0012 Transmissões Flexíveis - Cabos - 76
Coeficiente de segurança Aplicação
n
Cabos de reboque
3,2
Espias
3,5
Cabos para minas – profundidade:
150m
8
300 a 600m
6
>900m
4
Aparelhagem de elevação diversa
5
Cabos de suspensão
6
Pórticos e pontes rolantes
6
Paus de carga e braços giratórios
6
Guinchos pequenos eléctricos e pneumáticos
7
Pontes rolantes de fundição
8
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 77
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Rosa Marat-Mendes – ESTSetúbal
Transmissões Flexíveis - Cabos - 78
