O cálculo da tensão da correia do elevador de canecas é concluído quando você tem quatro números: a força periférica Fu na polia principal, a tensão do lado frouxo T2, a tensão do lado tenso T1 = T2 Fu e a tensão nominal da correia por milímetro de largura.

Fu é a força total que o acionamento precisa superar para levantar o material e arrastar a correia, as caçambas e os eixos. T2 é a tensão que o esticador aplica na correia na bota; sem ela, a correia simplesmente desliza sobre a polia principal. Os dois estão ligados pelo atrito da polia, porque a relação T1 ÷ T2 nunca pode exceder e ^(μθ) , onde μ é o coeficiente de atrito entre a correia e a polia e θ é o ângulo de enrolamento em radianos.

O exemplo prático usado ao longo deste artigo é um elevador de fertilizante de 60 t/h que eleva 30 m a 1,4 m/s, um tamanho que aparece na maioria das linhas de fertilizantes compostos.

Entradas a serem coletadas antes de tocar em uma fórmula

A falta de um desses nove valores geralmente é o que transforma um cálculo organizado em um erro de 20 a 30%.

Use a carga nominal e não o máximo que as caçambas podem suportar fisicamente. Os elevadores de correia são normalmente dimensionados 10-20% acima do seu ponto de trabalho, de modo que as caçambas descarregam de forma limpa, em vez de transportar o material de volta pelo cordão de retorno.

Etapa 1: converter capacidade em massa por metro de correia

A carga de elevação depende de quilogramas por metro, não de toneladas por hora, então converta primeiro: qm = Q ÷ (3,6 × v). Para 60 t/h a 1,4 m/s isso é 60 ÷ (3,6 × 1,4) = 11,9 kg/m.

A força de sustentação pura é então 9,81 × 11,9 × 30 = 3.500 N ou 3,5 kN. Essa é a parte útil da carga e, por si só, nunca é suficiente para dimensionar uma unidade.

O comportamento material decide quanta margem você carrega sobre ele. O fertilizante composto seco é descarregado quase completamente, enquanto a ração pegajosa e com alto teor de umidade se agarra aos baldes e desce pelo fio de retorno como peso morto. Linhas de produção de fertilizantes orgânicos lide com isso com folgas maiores da caçamba e velocidades mais baixas, e ambos os fatores alteram o coeficiente de perda que você deve aplicar.

Etapa 2: construir a força periférica

Responda primeiro: para a maioria dos elevadores de correia, Fu = 9,81 × qm × H × k, com k entre 1,15 e 1,35.

O fator k absorve tudo o que não se adapta perfeitamente à altura: resistência ao escavação quando as caçambas penetram na bota, correia e caçamba flexionando em torno das polias, suportando atrito na cabeça e nos eixos da bota e resíduos transportados no cordão de retorno.

Com k = 1,25, o exemplo dá Fu = 9,81 × 11,9 × 30 × 1,25 = 4 380 N, ou 4,4 kN.

Um atalho útil ao verificar cotações: Fu ≈ 3,4 × Q × H ÷ v, que retorna 4 371 N aqui.

Etapa 3: o atrito da polia define a tensão do lado frouxo

Responda primeiro: T2 deve ser pelo menos Fu ÷ (e ^(μθ) - 1), e T1 é então T2 Fu.

Uma polia defasada limpa com envoltório de 180° dá μθ ≈ 1,10 e e ^1.10 ≈ 3,0, então T2 ≥ 4,4 ÷ 2,0 = 2,2 kN e T1 = 6,6 kN.

Trate esse valor de Euler como um piso e não como uma meta. Uma película de poeira, névoa de óleo ou revestimento vitrificado cai μ para 0,20-0,25 e eleva o T2 necessário pela metade novamente. Adicionar 20-30% de margem resulta em um projeto T2 de aproximadamente 2,8 kN e um projeto T1 de aproximadamente 7,2 kN.

Etapa 4: as quatro verificações que detectam uma resposta ruim

Execute-os antes que o cálculo saia do escritório, pois cada um cancelou um projeto em algum momento.

• Força do cinto. Divida T1 pela largura da correia em milímetros e compare com a tensão nominal da correia. Mantenha um fator de segurança de pelo menos 10 para uma correia de tecido com emendas mecânicas e 8 para uma junta vulcanizada. Em elevadores de fertilizantes, a correia geralmente é selecionada pela largura da caçamba, portanto esta verificação confirma a margem em vez de dimensionar a correia.
• Impulsione a potência. A potência do eixo é Fu × v ÷ 1000 = 4,4 × 1,4 = 6,1 kW. Divida pela eficiência do inversor (6,1 ÷ 0,92 = 6,7 kW) e aplique um fator de serviço de 1,15-1,25. Se o elevador reiniciar totalmente carregado, aumente o próximo tamanho de motor padrão.
• Torque de partida e carga do eixo. O torque do eixo principal é Fu × diâmetro da polia ÷ 2. Com uma polia de 630 mm que é 1,4 kN·m, e esse número, e não a classificação da correia, geralmente decide a caixa de engrenagens.
• Viagem de embarque. Permita pelo menos 1% da elevação mais 150 mm. Uma nova correia ocupa 0,5-1,5% dos centros no primeiro mês, e um aperto de parafuso que chega ao fundo encerra a discussão.

Correia ou corrente: onde muda o cálculo

Os elevadores de corrente não têm limite de Euler. Uma corrente só precisa de tensão suficiente para permanecer assentada na roda dentada, então T2 pode ser uma pequena fração de Fu, e o próprio peso da corrente se torna a maior carga individual e o principal motivo do desgaste das correntes e rodas dentadas.

As máquinas de correia funcionam mais rápido, normalmente 1,0-1,6 m/s contra 0,4-0,8 m/s para corrente, e manuseiam grânulos de fertilizantes frágeis com menos quebras. As unidades de corrente toleram temperaturas mais altas e materiais mais pegajosos, mas exigem mais manutenção. Para serviço de correia em fertilizantes, a série TH é a escolha usual de descarga centrífuga.

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Verificação de campo e tolerâncias que valem a pena escrever na especificação

A maneira mais limpa de verificar sua aritmética é medir T2 diretamente: em um captador de gravidade, T2 é igual à massa do captador × 9,81, ignorando o atrito nas guias.

Se a correia escorregar enquanto o esticamento parece correto, inspecione o revestimento antes de adicionar tensão. Borracha desgastada ou esmaltada pode reduzir μ pela metade, e nenhum aumento razoável na força de absorção restaurará a aderência que a superfície da polia não oferece mais.

Erros que discretamente acrescentam 20-30% à tensão real

• Usando a capacidade máxima da caçamba em vez da carga nominal, o que superdimensiona todos os componentes posteriores.
• Supondo que μ = 0,35 em uma polia que nunca foi limpa e colocada sob uma proteção contra poeira.
• Ignorando as partidas a frio, onde o óleo de engrenagem espesso e uma bota cheia de material aumentam o torque de ruptura para 1,3-1,5 vezes o valor de operação.
• Dimensionamento do percurso de enrolamento para uma correia que já foi passada e esticada.
• Tratar o cordão de retorno como vazio quando o material não é descarregado e desce como peso morto.

Perguntas frequentes

Posso estimar a tensão da correia apenas com base na capacidade e na altura?

Sim, em cerca de 20%. Use Fu ≈ 3,4 × Q × H ÷ v, então T2 ≈ Fu ÷ 2 para uma polia defasada limpa com enrolamento de 180° e T1 = T2 Fu. Isso é bom o suficiente para contestar uma cotação, não para comprar um cinto.

Por que a correia escorrega quando a tensão está correta?

Porque μ mudou em vez da tensão. Graxa, poeira, revestimento vitrificado ou desgastado ou coroa de polia que não corresponde mais ao perfil da correia reduzem o coeficiente de atrito, de modo que o T2 necessário aumenta em 50% ou mais. Inspecione primeiro a superfície da polia.

Gravidade ou parafuso?

A absorção da gravidade mantém T2 constante à medida que a correia se estica, o que é importante em torres acima de 20 m. O aperto do parafuso é mais barato e perfeitamente adequado em elevadores curtos, desde que alguém esteja programado para reajustá-lo após o primeiro mês e periodicamente depois.

Eu preciso de uma polia fixa?

Somente quando um envoltório simples de 180° não consegue fornecer o T2 necessário sem tensionar excessivamente a correia. Uma polia achatada a 210° corta o T2 necessário em aproximadamente um quarto, ao custo de uma curvatura extra e mais um ponto de desgaste para inspecionar.

Um cálculo de tensão é um exercício de vinte minutos, uma vez que as informações estão na mesa e o valor está nas verificações, e não na aritmética. Verifique T1 em relação à largura da correia, verifique o motor e a caixa de engrenagens em relação ao torque de partida e verifique T2 em relação a um ganho que você possa realmente medir.

Em uma linha completa de fertilizantes, o elevador fica entre o resfriador e a tela, de modo que seu ponto de operação é fixado por tudo ao seu redor, e é por isso que vale a pena acertar o número em vez de adicionar outros 20% a cada componente. Para comparar seu resultado com máquinas que já estão em execução, o Catálogo de equipamentos Alisen lista capacidades, alturas de elevação e classificações de acionamento para elevadores de correia e corrente.

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