A Grua Mecânica
Por: vic_alns2000 • 9/3/2019 • Artigo • 2.208 Palavras (9 Páginas) • 130 Visualizações
PROJETO DE ENGENHARIA, TECNOLOGIA E DESIGN – GRUA DE TORRE
Centro Universitário ENIAC
Lucas Gomes Coelho, Tiago Adriano de Amorim, Victor Alves Nunes Orientador: Me. Sérgio Fernandes de Freitas
E-mail: sergio.fernandes@eniac.edu.br
Resumo: Um trabalho cujo objetivo é projetar e construir uma grua de torre a qual deverá atender a uma série de requisitos como dimensões, composição e funcionamento; a fim de colocar em prática todo o conteúdo abordado durante o semestre letivo, cujo foi beneficiado pelos seguintes componentes curriculares: Engenharia, Tecnologia e Design, Física e Mecânica Básica, Desenho Técnico, Eletricidade Aplicada e Cálculo Diferencial. Os pontos-chave do projeto são o equilíbrio de um ponto e o controle mecânico de velocidade, que é empregado no içamento (através do dimensionamento da rotação do motor de içamento e do raio do carretel) e no giro (por meio do cálculo da rotação do motor de giro, e se for necessário, de engrenagens e suas relações de transmissão).
Palavras-chave: grua, guindaste, equilíbrio, carretel, roldana, engrenagem e motor CC.
INTRODUÇÃO
Uma grua de torre, ou também conhecida como guindaste é um dispositivo mecânico utilizado para a elevação e movimentação de cargas pesadas (BRANCO, 2011). Existem relatos de que as primeiras gruas surgiram na Idade Antiga (cerca de 3000 a.C.) criadas pelos gregos, tinham como força de tração homens e/ou animais de carga (BRANCO, 2009). Atualmente, as gruas são imprescindíveis em construções de médio e grande porte, pois, além de agilizar e diminuir drasticamente a mão de obra, traz mais segurança, já que não é necessário a presença humana no local de movimentação de cargas pesadas, que pode ocasionar graves acidentes. Este dispositivo exige uma aplicação estrita dos fundamentos da física para que se haja êxito em seu funcionamento, que no caso consiste em içar a uma altura de 600 mm, girar 180º (meia volta) e descer até o solo uma peça com massa de 1,5Kg com 62,35 mm de altura, em um tempo mínimo de 14,5s e máximo de 15,5s, não podendo ultrapassar 700 mm de altura e 200 x 200 mm de base; os motores de içamento e de giro deverão ser de corrente contínua (CC/DC) e com caixa de redução, que deverão ser alimentados por pilhas ou baterias, e a tensão de trabalho deverá estar entre 6V e 24V, sendo controlados através de chaves bipolares; o uso de sensores
de fim-de-curso é opcional. Para determinar as engrenagens e o carretel, dimensionar os motores e equilibrar a grua, serão utilizados os princípios elementares do âmbito mecânico da física; já para desenvolver o circuito elétrico de controle dos motores serão utilizados os fundamentos básicos do ramo elétrico da física.
OBJETIVO
Projetar e construir uma grua de torre seguindo especificações prescritas pelo orientador do projeto utilizando e colocando em prática os conhecimentos adquiridos durante o semestre.
METODOLOGIA
A primeira etapa do projeto é a escolha dos materiais da estrutura, sendo eles:
Tabela 1 – Materiais da estrutura
Estrutura | Material |
Base | MDF de 15 mm |
Torre e lança | Perfil de alumínio de 40 x 15 mm |
Eixo | Barra roscada de 3/16 ′′ Ø |
Suporte do eixo | Rolamento de 16 mm Ø |
Suporte do motor de giro | Tubo de PVC de 3/2 ′′ Ø |
Fonte: Autor (2018)
Em seguida é definido o tempo de cada movimento da grua:
Tabela 2 – Tempo dos movimentos
Movimento | Tempo (em segundos) |
Subida | 5 |
Meia volta | 5 |
Descida | 5 |
Fonte: Autor (2018)
Depois é calculado o momento torsor mínimo do motor de içamento para suster a carga de 1,5 Kg a 600mm em 5s:
Equação 01
𝐹 = 𝑚 𝑥 𝑎 → 𝐹 = 1,5 𝑥 9,8 → 𝐹 = 14,7𝑁
Onde: F= Força, m= Massa, a= Aceleração e N= Newton.
Equação 02
𝑆
𝑣 =[pic 1]
𝑡
→ 𝑣 =
0,6
[pic 2]
5
𝑚
→ 𝑣 = 0,12[pic 3]
𝑠
Onde: v= Velocidade linear, S= Distância, t= Tempo e m/s= Metros por segundo.
Equação 03
𝑃 = 𝐹 𝑥 𝑣 → 𝑃 = 14,7 𝑥 0,12 → 𝑃 = 1,76𝑊
Onde: P= Potência, F= Força, v= Velocidade linear e W= Watt.
Equação 04
1
𝑓 =[pic 4]
𝑇
1
→ 𝑓 =[pic 5]
5
→ 𝑓 = 0,2𝐻𝑧
Onde: f= Frequência, T= Período e Hz= Hertz.
Equação 05
𝜔 = 2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑓 → 𝜔 = 2 𝑥 𝜋 𝑥 0,2 → 𝜔 = 1,25
𝑟𝑎𝑑
[pic 6]
𝑠
Onde: ω = Velocidade angular, π = Pi, f= Frequência e rad/s= Radianos por segundo.
Equação 06
𝑃
1,76
( ) ( )
𝑀𝑡 = ([pic 7]
𝜔 9,8
) 𝑥 100 → 𝑀𝑡 = (
1,25
9,8[pic 8]
) 𝑥 100 → 𝑀𝑡 = 14,29 𝐾𝑔𝑓. 𝑐𝑚
Onde: Mt = Momento torsor, P = Potência, ω = Velocidade angular e Kgf.cm= Quilograma-força vezes centímetro.
Em seguida foi calculado a rotação no eixo da lança necessária para cumprir o tempo de
giro:
Equação 07
𝑛 =
30 30
→ 𝑛 =[pic 9][pic 10]
𝑡 5
→ 𝑛 = 6 𝑅𝑝𝑚
...