Projeto Mecatronico

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA MECATRÓNICA - 4° ANO LABORAL

Projecto Mecatrónico

Acionamento Automatizado de um Transportador de Placas

Discentes:
Jose, Tomo MunavoDocente
Tambo, Valia MadeiraEng⁰ Laquene

Beira, Dezembro de 2016

Accionamento Automatizado de um transportador de placas 2016

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Indice Lista de Tabelas ----------------------------------------------------------------------------------------------- 8

Lista de Fguras ------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 Lista de Símbolos -------------------------------------------------------------------------------------------- 10 Cálculo Cinemático do Acionamento --------------------------------------------------------------------- 15

Gráfico das Cargas Médias --------------------------------------------------------------------------------- 15 1. Introduçao ------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 2. Objectivos ------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 2.1 Geral --------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2 Específicos -------------------------------------------------------------------------------------------- 16 3. Metodologia Usada ------------------------------------------------------------------------------------- 16 4. Destino e Campo de Aplicaçao do Accionamento ------------------------------------------------- 17 6. Cálculo cinemático de accionamento e escolha do motor eléctrico ----------------------------- 17 6.1 Determinação da potência no veio motor da roda estrelada do Transportador ----------- 17 6.2 Determinação da força tangencial transmitida a cadeia. ------------------------------------- 18 6.3 Cálculo da Força de Ruptura e escolha da Cadeia Transportadora ------------------------ 18 6.4 Cálculo do diâmetro da circunferência da roda estrelada divisora ------------------------- 19 6.5 Cálculo da Frequência de Rotação do Veio da Roda Estrelada ---------------------------- 19 6.6 Cálculo do rendimento global do accionamento ---------------------------------------------- 19 6.7 Determinação da Potência do Motor Eléctrico ------------------------------------------------ 20 6.8 Escolha de Parâmetros do motor eléctrico ----------------------------------------------------- 20 6.8.1 Cálculo da relação de Transmissão global ----------------------------------------------- 20 7. Cálculo de potência em cada veio do accionamento do motor eléctrico ------------------------ 2 7.1 Veio do motor eléctrico:-------------------------------------------------------------------------- 2

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7.2 Veio de entrada do redutor ----------------------------------------------------------------------- 2 7.3 Veio de saída do redutor (veio motor da transmissão por cadeia) ------------------------- 2 7.4 Veio movido da transmissão por cadeia (veio executivo) ----------------------------------- 2 8. Calculo da frequência de rotação de cada veio do acionamento --------------------------------- 23 8.1 Veio do motor eléctrico -------------------------------------------------------------------------- 23 8.2 Veio de entrada do redutor ----------------------------------------------------------------------- 23 8.3 Veio de saída do redutor (veio motor da transmissão por cadeia) ------------------------- 23 8.4 Veio movido da transmissão por cadeia (veio de saída do acionamento) ----------------- 23 9. Calculo do torque sobre todos os veios da transmissão, usando a fórmula ( . M. – 029) --- 23 9.1 Torque do veio do motor eléctrico -------------------------------------------------------------- 23 9.2 Torque do veio à entrada do redutor ------------------------------------------------------------ 23 9.3 Torque do veio à saída do redutor -------------------------------------------------------------- 23 9.4 Torque do veio movido da transmissão por cadeia (veio de saída do accionamento) --- 23 10. Cálculo da Transmissão ----------------------------------------------------------------------------- 24 10.1 Cálculo Projectivo das engrenagens ------------------------------------------------------------ 25 10.1.1 Cálculo do projecto das engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais -------------- 25 10.1.2 Escolha dos métodos de tratamento e dos materiais das rodas ------------------------ 25 10.1.3 Determinação das tensões admissíveis --------------------------------------------------- 25 10.1.4 Determinação dos coeficientes de longevidade ----------------------------------------- 26 10.2 Cálculo transmissão a fadiga por contacto ---------------------------------------------------- 28 10.2.1 Determinação dos valores de orientação para o diâmetro primitivo do pinhão ----- 28 10.2.2 Determinação dos módulos normal e tangencial ---------------------------------------- 28 10.2.3 Determinação do número de dentes do pinhão ------------------------------------------ 29 10.2.4 Determinação a distância interaxial ------------------------------------------------------- 30 10.2.5 Determinação dos valores precisos das tensões admissíveis -------------------------- 30

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10.2.6 Determinação das tensões admissíveis à fadiga por flexão ---------------------------- 31 10.3 Cálculo testador à fadiga por contacto --------------------------------------------------------- 3 10.3.1 Cálculo testador à fadiga por tensões de flexão ----------------------------------------- 35 1. Cálculo da resistência da transmissão sob a acção da carga máxima ---------------------- 37 12. Cálculo geométrico da transmissão---------------------------------------------------------------- 39 12.1 Cálculo das forças na transmissão -------------------------------------------------------------- 41 13. Transmissão por Cadeia ----------------------------------------------------------------------------- 41 13.1 Cálculo do número de dentes -------------------------------------------------------------------- 42 13.2 Cálculo de relação de transmissão real --------------------------------------------------------- 42 13.3 Cálculo do erro ------------------------------------------------------------------------------------ 42 13.4 Cálculo da potência ------------------------------------------------------------------------------- 42 13.5 Cálculo da distância interaxial ------------------------------------------------------------------ 43 13.6 Cálculo da velocidade da cadeia ---------------------------------------------------------------- 4 13.7 Cálculo do comprimento da cadeia em termos de número de elos ------------------------- 4 13.8 Recalculo da distância inter-axial --------------------------------------------------------------- 4 13.9 Cálculo dos diâmetros de trabalho das rodas estreladas ------------------------------------- 4 13.10 Cálculo dos diâmetros da circunferência da crista da roda estrelada ------------------- 45 13.1 Cálculo do diâmetro das cavidades das rodas estreladas --------------------------------- 45 13.12 Cálculo do comprimento da cadeia ---------------------------------------------------------- 45 13.13 Cálculo da frequência de voltas de passagem da cadeia ---------------------------------- 45 13.14 Cálculo das forças na transmissão ----------------------------------------------------------- 46 13.15 Cálculo da frequência de ressonância ------------------------------------------------------- 46 13.16 Cálculo da pressão nas articulações da cadeia --------------------------------------------- 46 13.17 Cálculo do coeficiente de segurança da cadeia --------------------------------------------- 47 14. Cálculo Projectivo dos veios. Composição do esboço redutor -------------------------------- 48

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14.1 Esquema de carregamento dos veios do redutor ---------------------------------------------- 48 14.2 Escolha de material dos veios ------------------------------------------------------------------- 50 14.3 Determinação dos parâmetros geométricos dos veios. --------------------------------------- 50 14.3.1 Determinação dos parâmetros do veio de entrada do redutor ---------------------------- 51 14.3.1.1 Escolha preliminar dos rolamentos ----------------------------------------------------- 53 14.3.2 Determinação dos parâmetros do veio de saída do redutor ------------------------------- 60 14.3.2.1 Escolha preliminar dos rolamentos do veio ------------------------------------------- 61 14.3.3 Cálculo das dimensões do veio executivo -------------------------------------------------- 67 14.3.3.1 Escolha preliminar dos rolamentos do veio ------------------------------------------- 68 15. Cálculo e escolha de rolamentos ------------------------------------------------------------------- 69 15.1 Cálculo da capacidade a carga dinâmica dos rolamentos. ----------------------------------- 69 15.1.1 Cálculo dos rolamentos do veio de entrada do redutor --------------------------------- 71 15.1.2 Cálculo à capacidade dinâmica ------------------------------------------------------------ 71 15.2 Cálculo dos rolamentos do veio de saída do redutor ----------------------------------------- 73 15.2.1 Cálculo à capacidade dinâmica ------------------------------------------------------------ 74 16. Construção do corpo e da tampa do redutor ------------------------------------------------------ 76 17. Cálculo testador dos veios -------------------------------------------------------------------------- 78 17.1 Cálculo testador à fadiga dos veios ------------------------------------------------------------- 78 17.1.1 Para o veio de entrada do redutor --------------------------------------------------------- 79 17.1.2 Para o veio de saida do redutor ------------------------------------------------------------ 80 17.2 Cálculo testador à carga estática ---------------------------------------------------------------- 81 17.2.1 Cálculo testador à carga estática do veio de entrada ------------------------------------ 81 17.2.2 Cálculo testador à carga estática do veio de saída -------------------------------------- 82 18. Cálculo testador à rigidez dos veios --------------------------------------------------------------- 82 18.1 Cálculo testador à rigidez do veio de entrada ------------------------------------------------- 83

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18.2 Cálculo testador à rigidez do veio de saída ---------------------------------------------------- 8 19. Cálculo testador às vibrações ----------------------------------------------------------------------- 89 19.1 Cálculo às vibrações do veio de alta velocidade ---------------------------------------------- 90 20. Cálculo e escolha das chavetas --------------------------------------------------------------------- 91 20.1 Cálculo de controle pela tensão de esmagamento -------------------------------------------- 91 20.1.1 Chaveta para o veio de entrada do redutor ----------------------------------------------- 92 20.1.2 Cálculo de controle pela tensão de esmagamento --------------------------------------- 92 20.2 Chaveta para o veio de saída do redutor ------------------------------------------------------- 92 20.2.1 Cálculo de controle pela tensão de esmagamento --------------------------------------- 92 20.3 Chaveta para o veio executivo------------------------------------------------------------------- 93 20.3.1 Cálculo de controle pela tensão de esmagamento --------------------------------------- 93 21. Escolha e cálculo testador das uniões de veios -------------------------------------------------- 93 21.1 União elástica entre o veio do motor eléctrico e o veio de entrada do redutor ----------- 93 2. Lubrificação------------------------------------------------------------------------------------------- 96 2.1 Lubrificação das engrenagens ------------------------------------------------------------------- 96 2.2 Lubrificação dos rolamentos --------------------------------------------------------------------- 97 23. Fundamentos ------------------------------------------------------------------------------------------ 97 23.1 Construção do fundamento --------------------------------------------------------------------------- 98 24. Automação -------------------------------------------------------------------------------------------- 98 24.1 Objetivos ---------------------------------------------------------------------------------------------- 9 24.2 Especificação preliminar ---------------------------------------------------------------------------- 9 25. Projeto do Equipamento --------------------------------------------------------------------------- 102 25.1 Portinholas para a transportadora ------------------------------------------------------------- 102 25.2 Acionamento das portinholas ------------------------------------------------------------------ 103 26. Sensores --------------------------------------------------------------------------------------------- 105

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26.1 Detecção de presença na transportadora com dimensões excedidas --------------------- 105 26.2 Detecção de presença de volume sobre a transportadora ---------------------------------- 106 26.3 Detecção de abertura e fechamento das portinholas --------------------------------------- 108 27. Dispositivos do circuito de força ---------------------------------------------------------------- 109 28. Dispositivos do circuito de comando ------------------------------------------------------------ 113 29. Módulo de expansão de entradas e saídas digitais -------------------------------------------- 116 30. Materiais suplementares para o quadro de comando ------------------------------------------ 120 31. Etiquetas (tag’s) dos dispositivos ---------------------------------------------------------------- 121 32. Elaboração e Realização do Sistema de Controle --------------------------------------------- 123

32.1 Linguagem de programação utilizada para implementação da lógica de automação no CLP 123

32.2 Diagrama de estados do sistema -------------------------------------------------------------- 124 3. Automatização do Redutor ----------------------------------------------------------------------- 128 Conclusões -------------------------------------------------------------------------------------------------- 130 Referências Bibliográficas -------------------------------------------------------------------------------- 131 Anexo – Lista de Componentes -------------------------------------------------------------------------- 133 Anexo - Programação do CLP (Em linguagem LADDER) ------------------------------------------ 134 Anexo – Cuia de Partida ----------------------------------------------------------------------------------- 134

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