Cabos de Aço

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – CAMPUS ITABIRA[pic 1]

RESUMO: Cabos de Aço, FILHO, F.M. Elementos de transmissão flexíveis.

DISCIPLINA: Elementos de Máquinas I – Prof. Eduardo Miguel

ALUNAS: ANNA CAROLINA TEIXEIRA VIEIRA - 34504

                  REBECCA CECÍLIA COUTINHO PEREIRA - 32652

Os cabos de aços são elementos mecânicos empregados quando se precisa de altas potências a grandes distâncias e, pode ser usado também para fins estruturais. No começo, eles eram usados para transmissão de energia elétrica, contudo, com o avanço da tecnologia eles foram substituídos nessa área. Todavia, ainda são usados para transmissões mecânicas como em elevadores de carga e de passageiros, pontes rolantes, acionamento de freio automobilístico, etc.

Eles são compostos por um conjunto de arames de aço, reunidos em um feixe helicoidal, fazendo uma corda cujas principais características são resistência a tração e boa flexibilidade. Sua matéria prima é o fio máquina. Seu processo de fabricação se da por decapagem, trefilação, patenteamento (que é um tipo de tratamento térmico), saindo o aço preparado para última trefilação que permite atingir as características desejadas. Por fim, pode haver galvanização por imersão em zinco fundido, normalmente feito durante o patenteamento, ou eles podem ser levados a um banho de fosfato antes da trefilação. Os testes de qualidade medem seu diâmetro e ovalização, estado superficial, resistência à tração, ductilidade, espessura e centralização da camada de zinco nos arames galvanizados e aderência da camada de zinco nos arames galvanizados. Além de testes metalográficos com o objetivo de monitorar o processo.

Após a produção do arame, estes são levados para máquina de encordoado, maquina de cabo fechado e por fim cabo de aço. Sua montagem é feita da seguinte forma, torcedura dos arames ao redor de um elemento central com uma ou mais camadas, formando a perna. Estas são, então, torcidas ao redor de outro elemento central, que recebe o nome de alma, constituindo o cabo de aço.

Os cabos de aços podem variar de acordo com sua torcedura, perna ou alma. Dentre outros tipos de cabos de aço encontram-se também:

Cabos de aço pré-formado: são cabos onde cada fio individual e cada perna, antes de serem torcidos, são pré-formados para corresponderem à sua disposição no cabo.

Cabos de aço com pernas lisas: são utilizados onde estejam sujeitos à abrasão e desgaste intensivo. São, usualmente, feitos de cinco pernas lisas e um núcleo de fio liso; as pernas são torcidas sobre um núcleo de cânhamo.

Cabos de aço fechados: O cabo fechado é fabricado com uma camada externa de fios de forma especial (não esférica) e um cabo interno redondos, de torção simples em espiral. São utilizados em transportadores aéreos e guindastes.

Cabos de aço Não Rotativos: O cabo de aço submetido à ação de uma carga gira sobre o seu eixo. Isso acontece devido ao enrolamento em hélice dos arames e das pernas. devem ser empregados para o levantamento de cargas não guiadas (ou seja, que podem

rotar livremente), com alturas de levantamento consideráveis, com excelente resistência à tração, porém com níveis médios de flexibilidade e resistência ao esmagamento.

Os cabos de aço são especificados da seguinte forma:

Dcabo x no de Pernas x no de Arames por perna + tipo de cabo ou alma

Exemplo: Cabo de aço 22 x 6 x 7 – AF diâmetro = 22 mm; número de pernas = 6; fios/perna = 7; com alma de fibra.

Para se dimensionar um cabo, precisam-se saber algumas nomenclaturas:

Dc  - diâmetro do cabo [mm]

Da - diâmetro do arame [mm]

Ds – diâmetro da polia [mm]

Am – área metálica [mm2]

F e K – fatores de multiplicação em função do cabo

Ec – módulo de elasticidade do cabo [GPa] (Ec < Eaço)

w – peso por unidade de comprimento [kg/m]

Ft – carga atuante no cabo – tração [kgf] ou [N]

Fu – carga efetiva mínima de ruptura [kgf] ou [N]

Da ≅ K.Dc

Am = F.Dc²

w = F.(Dc²).10-²

As situações mais comuns de carregamento em cabos de aço podem ser resumidas em:

Cabos submetidos à tração simples estática:

[pic 2] Fonte: Filho, F.M.

Cabos submetidos à tração dinâmica – carga devido à aceleração:

[pic 3] Fonte: Filho, F.M.

        

Tensão de flexão devido ao dobramento em torno da polia:

[pic 4] Fonte: Filho, F.M.

Fadiga em cabos de aço:

[pic 5] Fonte: Filho, F.M.

Alongamento:

Todos os cabos de aço sofrem alongamento quando tracionados. Eles podem ser divididos em dois tipos de alongamento, o elástico que é transitório, desaparece ao parar a ação da carga que e pode ser calculado conhecendo o módulo de elasticidade do cabo ou em alongamento de assentamento que é permanente e também pode ser calculado.