projecto de embreagem centrífuga

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  • 8/16/2019 Projecto de Embreagem Centrífuga

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    SIGLÁRIO

    T Torque Transmissíveis (Binário) [N.mm]

    P Intensidade da Pressão, pressão na sapata [N / mm²]

     N velocidade de rotação da polia [rpm]

    Pc  força centrífuga agindo em cada sapato [ N ] 

    m massa em cada sapato [ Kg]

      velocidade de funcionamento angular, veloc. da embraiagem [rad/seg]

    r distância do centro do sapato a partir do centro da ranhura [mm]

    Ps  Força exercida sobre cada sapata pela mola [ N ]

    1  velocidade angular em que o movimento começa a ocorrer [rad/seg]

    F Força de fricção, força normal no braço [N] 

    μ coeficiente de atrito entre a sapata eo arco

    R raio interior do aro do tambor, da polia, da sapata [m]

    n número de sapatas

    l comprimento da sapata [mm]

     b largura da sapata [mm]

    Θ ângulo subtendido por sapata [rad]

    A Área de contacto da sapata [mm2]

    Fo  força centrífuga do braço [N]

    M massa do braço [Kg]

    K Constante da mola Torsional

    θ deflexão do braço

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    1

    Índice

    INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 6

    OBJECTIVO GERAL ................................................................................................................... 6

    OBJECTIVO ESPECÍFICO .......................................................................................................... 6

    FUNDAMENTOS TEÓRICOS .................................................................................................... 7

    1.1-EMBRAIAGEM CENTRÍFUGA ....................................................................................... 7

    1.2-EMBRAIAGEM FLEXÍVEL ............................................................................................. 8

    DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO E UTILIDADES .......................................................... 8

    2.1-FUNÇÃO DA EMBRAIAGEM ......................................................................................... 8

    2.2-TIPOS DE EMBRAIAGENS ............................................................................................. 8

    1)  Embraiagem positiva ..................................................................................................... 9

    Vantagens de embreagens positivas ...................................................................................... 9

    Aplicação de embreagens positivas ....................................................................................... 9

    2)  Embraiagem de fricção .................................................................................................. 9

    Vantagens de embreagem de fricção ..................................................................................... 9

    Aplicação de embreagens de fricção ................................................................................... 10

    Exigência para uma boa embreagem de fricção: ............................................................... 10

    ENQUADRAMENTO PRÁTICO .............................................................................................. 11

    FORMULAÇÃO CONVENCIONAL DO MINI-PROJECTO DE EMBREAGEM

    CENTRÍFUGA: ...................................................................................................................... 11

    1. Torque transmitido .......................................................................................................... 11

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    2

    2. Massa de sapatas ............................................................................................................. 11

    3. A força centrífuga agindo em cada.................................................................................. 11

    4. Força exercida sobre cada sapato pela mola ................................................................... 11

    5. Força radial para fora líquida .......................................................................................... 11

    6. Força de atrito agindo em cada sapato ............................................................................ 12

    7. Atuação do momento de atrito em cada sapato ............................................................... 12

    8. Momento de atrito total transmitida ................................................................................ 12

    9. Tamanho de sapatos ........................................................................................................ 12

    FORMULAÇÃO DE CONFORMIDADE DA EMBREAGEM CENTRÍFUGA: ................. 13

    A força centrífuga na embreagem: ...................................................................................... 14

    Força normal na embreagem: .............................................................................................. 14

    Torque transmitido por uma embraiagem: .......................................................................... 14

    CÁLCULO .............................................................................................................................. 14

    Cálculo por meio de método analítico para uma embreagem convencional: ...................... 14

    1.- Torque transmitido ......................................................................................................... 14

    2.- Massa dos sapatos .......................................................................................................... 14

    3.- Tamanho da sapata ......................................................................................................... 15

    4.- Dimensão da mola.......................................................................................................... 16

    Cálculo pelo método gráfico para uma embreagem de conformidade: ............................... 16

    RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................ 18

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    3

    A. valores calculados para embraiaguem CONVENCIONAL: .............................................. 18

    B. Valores calculados para embraiagem de CONFORMIDADE: .......................................... 18

    CONCLUSÃO ............................................................................................................................ 20

    BIBLIOGRAFIA  ......................................................................................................................... 21

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    4

    RESUMO

    A embreagem centrífuga oferece muitas vantagens em aplicações de motores eacionamentos do motor. A utilização da embraiagem centrífuga permite a selecção de

    motores de torque normais para a execução de cargas, em vez da selecção de motores detorque alto  para a partida de cargas. O objetivo deste projeto é estar descrevendo acapacidade de carga de torque em diferentes velocidade que é usado em potência detransmissão. Todo o trabalho baseado no desenho convencional com forro ferrodomaterial resistente à fricção, à chama e a altas temperaturas, constituído sobretudo poramianto, muito usado em cintas e calços de travões de automóvel; condução eixo, mola,sapata, aranha, placa de cobertura, eixo acionado. O design detalhe para váriasvelocidades é feita na centrífuga embreagem para selecionar uma faixa operacional develocidade na qual o aplicativo está projetado para transmissão de torque. Nisso projetaro cálculo de projeto são trabalhados analiticamente. Junto com isso, nós introduzimosuma embreagem compatível.

    Conforme a embraiagem é feita a partir de material de polipropileno e não háqualquer um de peças de ligação. ele tem um design de corpo rígido desde articulaçõesrevolutas são substituídos por segmento flexível. o armazenamento de energia potencialno segmento flexível pode substituir molas e redução nas articulações revolutas reduz

     problema com folga e desgaste. A embreagem compatível inclui rígida mecanismoatravés do corpo tridimensional por síntese método gráfico. Um mecanismo é avaliada esintetizado relação de força-deformação específica. Em muitas aplicações, mecanismocompatível pode manter ou mesmo melhorar desempenho em relação aos modelos decorpos rígidos convencionais. Ele é o custo beneficiados. Também embraiagemconvencional é caro em vez de embraiagem compatível.

    Palavras-chave: embreagem centrífuga, embreagem Compliant, a força centrífuga, forçanormal

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    ABSTRACT

    Abstract: The centrifugal clutch offers many advantages in motor and engine drive

    applications. Utilizing the centrifugal clutch enables the selection of normal torque motors

    for running loads rather than the selection of high torque motors for starting loads. The

    aim of this project is to be describing the torque carrying capacity at different speed

    which using in transmitting power. The entire work based on conventional design with

    Ferro do lining, driving shaft, spring , shoe , spider, cover plate, driven shaft. The detail

    design for various speed is made in the centrifugal clutch to select an operating range of

    speed under which the application are designed for torque transmission. In this project

    the design calculation are worked out analytically. Along with this, we have introduced a

    compliant clutch.

    Compliant clutch is made from polypropylene material and there is no anyone connecting parts.

    It has rigid body design since revolute joints are replaced by flexible segment. The potential

    energy store in flexible segment can replace springs and reduction in revolute joints reduces

    problem with backlash and wear. The compliant clutch includes rigid body mechanism through

    dimensional synthesis by graphical method. A mechanism is evaluated and synthesized specific

    force-deflection relationship. In many applications, compliant mechanism can maintain or even

    improve performance relative to conventional rigid body designs. It is cost benefitted. Also

    conventional clutch is expensive rather than compliant clutch.

    Keywords: Centrifugal clutch, compliant clutch, Centrifugal force, Normal force

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    INTRODUÇÃO

    Embraiagens são órgãos que permitem ligar ou desligar dois veios em movimento,

     permitindo aumentar a segurança de trabalho, isolar um mecanismo da máquina durante

    a transmissão geral ou do motor, tornar o comando mais cómodo durante o período de

    estacionamento da máquina e economizar a potência do motor.

    OBJECTIVO GERAL

    O objetivo deste mini-projeto é descrever a capacidade de carga de torque em diferentes

    velocidade que é usado em potência de transmissão em uma embraiagem centrífuga.

    OBJECTIVO ESPECÍFICO

    Sendo que ao longo deste mini-projecto pretende-se alcançar os seguintes objectivos

    especificos:

    (1) Compreender a aplicação de uma embraiagem centrífuga

    (2) Compreender os tipos e o seu funcionamento

    (3) As vantagens que estas apresentam

    (4) Enquadramento prático

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    FUNDAMENTOS TEÓRICOS

    1.1-EMBRAIAGEM CENTRÍFUGA

    Uma embraiagem é um membro da máquina utilizada para ligar o veio de accionamento

    a um veio accionado, o veio accionado pode ser iniciado ou parado à vontade, sem parar

    o veio de accionamento.

    Uma embraiagem proporciona uma conexão de interrupção entre dois eixos. Aembreagem centrífuga é normalmente usado em polia do motor. Consiste em número desapatas no interior de um aro de polia. A superfície exterior da polia é coberto commaterial de atrito. Estas sapatas que podem mover radialmente em guias são posicionadascontra o saliente do veio de accionamento por meio de mola, exercer uma força para

    dentro radialmente que é assumido como constante.

    Fig.-1.1 embraiagem centrífuga

    Os sapatos de peso quando giram, causa e exerce uma força externa radial (forçacentrífuga). A magnitude da força centrífuga depende da velocidade que os sapatos demovimento rotativo atingem. Um pouco de consideração mostra que a força centrífugaquando é menor do que a força da mola, as sapatas permanecem na mesma posição quequando o veio de accionamento foi parado, mas quando a força centrífuga é igual à forçada mola, da mola é flutuante. Quando a força centrífuga ultrapassar a intensidade da forçada mola, o sapato se move para fora e entra em contato com membro acionado e pressionacontra ele. A força com que pressione sapato contra o membro acionado é a diferença dacentrífuga e força da mola. O aumento de velocidade faz com que o sapato pressione maise permite a transmissão.

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    1.2-EMBRAIAGEM FLEXÍVEL

    Mecanismos flexíveis são mecanismos que obtêm parte ou a totalidade do seu movimentoatravés de deflexão dos seus membros. Em conformidade com um mecanismo, uma únicaligação flexível substitui muitas vezes duas ou mais ligações rígidas de um mecanismode corpo rígido equivalente. Isso diminui o tempo útil da parte do mecanismo, usam

     pontos e folga. No mecanismo a força centrífuga é utilizado para desviar os membros eobter a fricção no tambor rotativo para sincronizar movimento.

    Fig.-1.2 embreagem flexível 

    DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO E UTILIDADES

    2.1-FUNÇÃO DA EMBRAIAGEM

     

    A embreagem é um dispositivo mecânico usado para ligar ou desligar o eixo

    acionado a partir do eixo de acionamento. 

      Uma embraiagem é um dispositivo utilizado para transmitir o movimento rotativo

    de um eixo para o outro eixo quando desejado.

    2.2-TIPOS DE EMBRAIAGENS

    Existem dois tipos de embraiagem a conciderar, que são:

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    1.  Embraiagem positiva2.  Embraiagem de fricção

    1) 

    Embraiagem positiva: tipo mais simples de embreagem positiva é embreagem demaxila (mandíbula), que transmitir o torque de um eixo para outro veio atravésde maxilas de bloqueio. A maxila da embraiagem consiste em dois segmentos,como mostrado na figura1.1 um segmento está em contacto permanentemente

     para o veio de accionamento e o outro segmento fica livre para deslizaraxialmente sobre o eixo estriado accionado, permitindo assim o estado engatadaou desengatada por deslizamento. As formas de maxilas podem ser quadrado,dentes de engrenagens ou em espiral.

    Vantagens de embreagens positivas 

    1- embreagem positiva não escorrega.

    2- Nenhum calor é gerado durante o trabalho.

    Aplicação de embreagens positivas:  As embreagens positivas têm aplicações muitolimitadas. Elas são utilizadas em algumas máquina ferramentas, prensas, socos, etc.

    2)  Embraiagem de fricção: A fricção da embreagem transmite o torque em virtudedo atrito desenvolvido. Envoltório de atrito é proporcionada na placaimpulsionada, vigor axial aplicada pela mola de compressão vai realizar as duas

     placas em conjunto.

    Vantagens de embreagem de fricção

    1- O atrito sobre as embreagens podem ser empreges quando o eixo de condução é

    rotativo e eixo acionado está parado ou quando ambos eixos são estacionários.

    2- O envolvimento freqüente e desengajamento é possível.

    3- embreagens de fricção são capazes de transmitir uma potência parcial.

    4- Em caso de sobrecargas das garras de fricção, deslizam momentaneamente,salvaguardando assim a máquina.

    5- Embreagens de fricção são fáceis de operar.

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    Aplicação de embreagens de fricção: 

    1- A embreagem de fricção tem sua aplicação em um sistema de transmissão onde o

    engate e desengate é freqüente e onde o poder requerido é para ser transmitida, parcialmente ou totalmente.

    2- A aplicação comum de embreagens de fricção é em automóveis.

    Exigência para uma boa embreagem de fricção:

    Uma boa embreagem de atrito deve satisfazer os seguintes requisitos:

    1. Deve ser capaz de transmitir o binário necessário, com a quantidade mínima de forçaaxial.

    2. A energia convertida em calor de atrito durante o acoplamento deve ser dissipadarapidamente, de modo que o aumento de temperatura é mantido dentro do limiteadmissível.

    3. A pressão entre as superfícies de contacto deve ser relativamente baixo e uniformesobre toda a superfície.

    4. O coeficiente de atrito entre as superfícies de contacto deve ser suficientemente elevadoe razoavelmente uniforme ao longo de toda a superfície.

    5. As características de desgaste da superfície de contacto deve ser tal que eles dão à vidaaceitável.

    6. O engate e desengate do mecanismo deve ser simples e fácil de operar.

    7. A embraiagem deve ser tão leve quanto possível para minimizar a carga de inércia.

    8. A embreagem deve ser fácil de desmontar e deve ter a disposição para a compensaçãode desgaste.

    9. A embreagem não deve ter nenhuma parte aberta onde a ligação.

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    ENQUADRAMENTO PRÁTICO

    FORMULAÇÃO CONVENCIONAL DO MINI-PROJECTO DE EMBREAGEM

    CENTRÍFUGA:

    1. Torque transmitido

    T = P x 

    N(1)

    2. Massa de sapatas

    Fig.-3 As forças que actuam na sapata

    3. A força centrífuga agindo em cada sapato

    Pc = m. .r (2)

    4. Força exercida sobre cada sapato pela mola

    Ps = m.1)2.r

    = m.(

     )2 .r

    =9

    m.2.r (3)

    5. Força radial para fora líquida

    Pl = Pc-Ps  (4)

    = m.2.r -9

    m.2.r

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    12

    =

     m.2.r

    6. Força de atrito agindo em cada sapato

    F = μ (Pc - Ps) (5)

    7. Atuação do momento de atrito em cada sapato

    = F x r

    = μ (Pc-Ps)r (6)

    8. Momento de atrito total transmitida

    T = μ (Pc-Ps) rxn

    T = nFr (7)

    9. Tamanho de sapatos

    Θ = l / r ou l = θ.r (θ = 60)  (8)

    10. Área de contato da sapata

    A = l.b (mm2 ) (9)

    11. Força com a qual o processo de sapata contra o aro

    A.P = l .b .p (10)

    12. Força com que pres sapata contra o aro em velocidade de corrida

    l .b .p = Pc –  Ps (11)

    3.  DIMENSÃO DA MOLA

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    Fig.-4 mola usada na embraiagem

    Pc = 9/16 m. 2.R (12)

    FORMULAÇÃO DE CONFORMIDADE DA EMBREAGEM CENTRÍFUGA:

    Um projecto de embreagem compatível é baseado em fórmulas empíricas. Aqui a forçacentrífuga e normal é derivada graficamente a partir do diagrama de força. Uma força queestá atuando em um sapato tem componentes de força em direção diferente no ponto decontacto. Aqui forças tangencial e normal são considerados no design da fig.5

    Fig.-5 forças que atuam sobre um membro da embreagem compatível 

    1.  Diâmetro da embraiagem

    Dembraiagem = 11.91x Dfuro 

    2.  Diâmetro do tambor

    Dtambor  = 12,80 x Dfuro 

    3.  Furo do diâmetro do eixo

    Dfuro = d, mm

    4. 

    Número de braço em uma embraiagem

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    n = 3

    5.  Ângulo do furo de centro no eixo

    Θ = 37 ° 

    6.  Largura da fenda em uma embraiagem

    W = 0.675d (13)

    Onde, d = diâmetro do veio, mm

    A força centrífuga na embreagem:

    Fo = M × Rcm × ω²  (14)

    Força normal na embreagem:

    F =∆+(−)×Fo

    −×−  (15)

    Torque transmitido por uma embraiagem:

    T = F × μ × R tambor  × n (16)

    CÁLCULO 

    Cálculo por meio de método analítico para uma embreagem convencional:

    Dada dados para o cálculo amostral de Empréstimo motor: 

    P = 1119 W ; N = 2800 Rpm ; n = 3; R = 42,5 milímetros = 0,0425m; μ = 0,28

    1.- Torque transmitido

    T = P x 60/2  N

    = 1119 x 60/2 x  x 2800  3.81Nm

    2.- Massa dos sapatos

    M = massa de sapatos

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    15

     = velocidade de funcionamento angular  

     = 2   N / 60 

    = 2  x2800 / 60 = 293,21 rad / seg

    1 = 3/4  

    = 3/4 x 293,21 = 219,90 rad / seg

    Assumindo que o centro da sapata está na distância de 5mm para menos, em seguida, R.

    r = R-5mm=37,5 milímetros

    r = 0.0375m

    A força centrífuga que age em cada sapato

    Pc = m.2.r

    Pc= m (293,21)2x 0,0375 = 3223.95m N

    Força exercida pela mola

    Ps = m.1)2 .r

    = m (219,90)2x 0,0375 = 1813.35m N

    Atuação do momento de atrito em cada sapato

    T = μ (Pc - Ps).Rxn

    3,81 = 0,28 (3223,95m - 1813,35m) 0,0425 x 3

    3,81 = 50.36m

    m = 3,81 /50,36 = 0,076 kg

    3.- Tamanho da sapata

    l = comprimento de contato do sapato

     b = largura do sapato

    l =  .R = 3.R

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    16

    = 3x42.5 = 400,60 milímetros

    Área (A) = lb = 400,60.b mm2

    P = Intensidade da pressão exercida na sapata = 0,1 N / mm2 

    F = A x P

    = 400,60b x 0,1 = 40,06b N (i)

    Força radial para fora

    Pc-Ps 

    = 3223,95m - 1813,35m

    Pc-Ps = 1410,6m

    Pc-Ps = 1410,6x 0,076 = 107,20 N (ii)

    A partir de (i) e (ii), vem b = 107,20 / 40,06 = 2,68 milímetros

    4.- Dimensão da mola

    Pc = m. 2.r

    = 0,076 × (293,21)2x 0,0375 = 245,02 N

    Ps = m 1) 2 r  

    = 0,076 × (219,90)2x 0,0375 = 137,81 N

    Cálculo pelo método gráfico para uma embreagem de conformidade:

    1.- Diâmetro da embraiagem

    Dembraiagem = 75 milímetros

    2.- Diâmetro do tambor

    Dtambor = 85 milímetros

    3.- Furo do diâmetro do eixo

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    Dfuro = d = 25 milímetros

    4.- Número de braço em uma embraiagem

    n = 3

    5.- Ângulo do furo de centro do eixo

    ө = 37 °

    6.- Largura da fenda em uma embraiagem

    W (corte) = 2,15 milímetros

    A força centrífuga na embreagem

    Fo = M×R tambor ×ω²

    = 0,076 × 0,0425 × (293,21) ² = 277,7 N

    Força normal na embreagem

    F =∆+(−)×

    −×− 

    K = γ kǿ 

     

    = 0,85 x 2,62 (, 

    ,  ) 

    = 0,4325

    E = Módulo de elasticidade

    I = Momento polar de inércia

    kǿ = coeficiente de rigidez

    = ℎ

     

     b = comprimento do braço

    h = largura do braço

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    18

    =0,0448x(100,001)

    12 

    I= 4,32×10-9

    =(0,4325)(0,157)  (0,01685 0,028)(277,7)

    (0,0448)(1,28) 

    F= 53,77 N

    Torque transmitido por uma embraiagem

    T = F×μ×R tambor  × n

    T = 53,77×0,28×0,0425×3 = 2 Nm

    RESULTADOS E DISCUSSÃO

    A. valores calculados para embraiaguem CONVENCIONAL: 

    Uma embreagem convencional é analiticamente projecto para determinar a capacidadede transmissão de torque a partir de determinada potência e velocidade para aplicação

     particular. Massa da sapata é calculado a partir da força centrífuga e força da mola. A

    tabela mostra calculada valores de parâmetros necessários para embreagem como dadoabaixo.

    B. Valores calculados para embraiagem de CONFORMIDADE: 

    Uma embreagem compatível (conformidade) é projectado graficamente para determinara capacidade de torque de transmissão a partir da análise de força no braço de embreagem

     para uma aplicação particular. O binário transmitido (Torque) é calculado a partir da forçacentrífuga e força normal agindo em um ponto de contacto do tambor e o braço giratório.A tabela mostra os valores calculados de parâmetros necessários para embreagem comodado abaixo.

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    CONCLUSÃO

    Aqui o binário foi calculado pelo método analítico convencional de embreagem usado emdiferentes aplicações como o Lawn cortador de relva, Motoserra, String Trimmer(Podãode corda), TVS Ciclomotor.

    Então, foi introduzido embreagem compatível no lugar de uma convencional. Ele é projectado graficamente e comparado as suas capacidades no que diz respeito àcapacidade de transmissão de torque.

    O diâmetro do veio e o diâmetro do tambor foi considerado os mesmos para ambos osmétodos de comparação de embraiagem utilizados em diferentes aplicações. Além disso,a potência e velocidade de rotação do veio são tomados como especificado em aplicaçõesstandard (padrão, modelo).

    A partir dessa comparação concluímos que embreagem compatível é mais eficiente seusada na área de serra e em outras aplicações, dá cerca de mesmo valor de torque deembreagem convencional. A principal vantagem da embreagem é compatível com o custo

     beneficiados e não tem componente móvel na sua concepção. O problema da folga e odesgaste é eliminado pela utilização deste tipo de embraiagem.

  • 8/16/2019 Projecto de Embreagem Centrífuga

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