O Guindaste pode ser conhecido por outras pessoas pelo nome de Grua, já em navios ele é chamado de Pau de Carga

aps trabalho grua R1

de Sabrina-Mira | trabalhosfeitos.com

UNIVERIDADE PAULISTA UNIP



Nomes: Curso: (Engenharia) RA:
Mônica Naomi Mecânica B399JE6
Sabrina Mira Controle e Automação B76ICA5
Vinicius Daniel Alvarenga Controle e Automação B80GHA0
Rodrigo De Moraes Zambori Controle e Automação B603FE3





GUINDASTE COM ROLDANAS








SÃO PAULO
2015
SUMÁRIO
1.0 OBJETIVO DE TRABALHO 3
2.0 HISTÓRIA DO GUINDASTE 3
2.1 Tipos de Guindastes 3
2.1.1 Ponte rolante 3
2.1.2 Estrutura de ponte rolante 4
2.1.3 Celular 4
2.1.4 Caminhão grua 4
2.1.5 Grua lateral 5
2.1.6 Guindaste para terrenos acidentados 6
2.1.7 Pick-n-carry 7
2.1.8 Guindaste de deck 7
3.0 DESCRIÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 7
3.1 Roldanas 8
3.1.1 Equilíbrio das polias 9
3.1.2 Associações de polias 10
3.1.3 Talha Exponencial 10
3.1.4 Cadernal 11
3.1.5 Talha diferencial 12
3.1.6 Força Peso (P) 13
3.1.7 Força Normal (N) 14
3.1.8 Contrapeso 14
4.0 DESENHOS E DIMENSIONAMENTO 14
4.1 Simulações de movimentos da Grua 14
4.1.2 Esboço dimensional 16
5.0 RESUMO 18
6.0 SEGESTÕES E COMENTÁRIOS 19
7.0 CONCLUSÃO 20
8.0 BIBLIOGRAFIA 20





1.0 OBJETIVO DE TRABALHO
Projetar e desenvolver em grupo um guindaste com roldanas com conteúdo aplicado em sala, o guindaste deve suportar o peso de 50 N e logo após 100 N, com o cabo ligado a um dinamômetro e obter a carga entre 200 a 400 g do guindaste, com isto, motivamos o desenvolvimento de habilidades voltadas para a engenhariaaplicando conhecimentos de resistência dos materiais.

2.0 HISTÓRIA DO GUINDASTE
O guindaste pode ser conhecido por outras pessoas pelo nome de Grua, já em navios ele é chamado de Pau de Carga. Sempre que se torna necessário levantar algum material que tenha o peso muito elevado o guindaste deve ser utilizado.
O ser humano não tem capacidade física para poder transportar e mover de um lado a outro algumas peças e equipamentos devido ao seu tamanho e ao seu peso. Por esse motivo houve a invenção do guindaste que se tornou então extremamente importante para as grandes construções.
A sua invenção teve origem ainda na Idade Antiga e foi desenvolvido pelos gregos, naquela época ele podia ser movido tanto por homens quanto por animais (como por exemplo, os burros), a maior parte do conhecimento sobre os guindastes antigos vem dos escritos do arquiteto romano Vitrúvio (século I a.C.) e de Héron de Alexandria (século I d.C.). O mais simples dos guindastes descritos compunha-se apenas de uma única estaca fincada no chão, que era erguida e sustentada por um par de cabos amarrados em sua extremidade superior. Em seu topo, prendia-se a roldana por onde corria a corda utilizada para suspender os materiais. Essa corda era normalmente operada por um molinete fixo num dos lados da estaca, junto à base.
Hoje em dia, com o avanço da tecnologia existem guindastes de diversas formas para trabalhos específicos.

2.1 Tipos de Guindastes
2.1.1 Ponte rolante
Umguindaste que é classificado como ponte rolante é uma máquina onde o mecanismo de gancho e linha corre ao longo de uma viga horizontal que se dirige ao longo de duas calhas separadas. Muitas vezes é em um "edifício" e os materiais correm ao longo de trilhos posicionados ao longo de duas longas paredes da casa maior.
Este esquema de funcionamento é semelhante a um guindaste de pórtico. Podem ser construídos com vigas de aço típico ou um tipo de caixa de viga mais complexa. Pontes de vigas duplas são mais típicas quando se necessitam de sistemas de capacidade de 10 toneladas ​​e acima.
Imagem 1 – Ponte rolante

Fonte: – Google imagens, 2015.

2.1.2 Estrutura de ponte rolante
A vantagem dos resultados da configuração de tipo caixa de viga em um sistema que tem um peso morto menor torna a integridade do sistema global maior.
Na indústria, o uso mais comum deste tipo de equipamento é na indústria do aço, onde há a aplicabilidade de tal em todas as partes do processo, devido ao peso brut das matérias primas e do próprio produto final em si, bem como a impossibilidade de manuseio humano global.

2.1.3 Celular
O tipo mais básico de guindaste móvel consiste em uma treliça ou lança telescópica montada sobre uma plataforma móvel, seja no transporte rodoviário, ferroviário ou até mesmo em uma base flutuante.

2.1.4 Caminhão grua
A grua montada sobre um veículo caminhão, fornecendo mobilidade, é a maior vantagem para este tipo de equipamento. É constituídode duas partes: o caminhão em si, que atuas como veículo transportador, e o componente de levantamento.

Imagem 2 – Caminhão grua

Fonte: – Google imagens, 2015.

Estes estão acoplados em conjunto por meio de uma placa giratória, permitindo que a parte superior gire de um lado para outro. Estes guindastes hidráulicos modernos são geralmente máquinas monomotoras, com o mesmo motor que impulsionam o veículo e o guindaste. A parte superior é geralmente alimentada via hidráulica e atravessam o prato giratório da bomba montada na parte inferior.

2.1.5 Grua lateral
Um guindaste de grua laterla, ou sidelifter, é um caminhão de estrada ou semi-reboque, com capacidade para içar e transportar contêineres padrão ISO. O processo de levantamento é feito com um processo semelhante ao guincho, que permite que o material seja suspenso do chão ou de um veículo terrestre de carga (caminhão ou trem).









Imagem 3 – Grua lateral

Fonte: – Google imagens, 2015.
2.1.6 Guindaste para terrenos acidentados
Um guindaste montado sobre uma armação com quatro pneus de que é projetado para operações de levantamento e carregamento off-road e aplicações em todos os tipos de terreno. Estabilizadores especiais são usados ​​para nivelar e estabilizar o guindaste para iça mento.
Imagem 4 – Guindaste para terrenos acidentados

Fonte: – Google imagens, 2015.

Este tipo de guindaste possui chassi resistente e pode ser empregado em terrenosacidentados. Estes guindastes telescópicos são máquinas monomotoras, com o mesmo motor que impulsiona o material rodante e o guindaste, semelhante a um caminhão grua. Em um guindaste para terrenos acidentados, o motor é geralmente montado no chassi, em vez de estar contido na parte superior, como acontece com um guindaste de esteiras. A maioria tem tração nas 4 rodas, que lhes permite atravessar terrenos acidentados sem maiores problemas.


2.1.7 Pick-n-carry
Um guindaste pick-n-carry é semelhante a uma grua móvel, que é projetado para circular em vias públicas, no entanto não possuem estabilizadores e são projetados para levantar a carga e transportá-lo para o seu destino, dentro de um pequeno raio, e, em seguida, serem capazes de conduzir o próximo trabalho.
Traduzindo literalmente, o nome do guindaste já nos diz qual é sua função primordial: pegar e carregar.

2.1.8 Guindaste de deck
É um pequeno guindaste de 4 rodas com um bloco de rotação de 360 ​​graus localizado no centro e uma cabine operadora localizada em uma extremidade da estrutura. A porção posterior aloja o motor e a área acima das rodas é uma plataforma plana.
Por sua configuração, tem a vantagem de ser capaz de operar em locais apertados, retirando a carga e moendo para qualquer espaço ao redor de sua base, ou até mesmo em outro ponto e/ou veículo para a retirada do material.
Imagem 5 – Guindaste de deck

Fonte: – Google imagens, 2015.

3.0 DESCRIÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO PROJETOGuindaste de ferro fundido com x metros, 5 roldanas móveis e 2 fixas e 5 pedaços de cabo de aço com x metros.
Nosso modo de desenvolver o projeto foi decidido em comum acordo dividindo em duas partes principais, nosso maior desafio além de lidar com as forças peso, normal, contra peso, trações foram às polias tanto as fixas quanto as móveis.

3.1 Roldanas
Polia ou roldana, consta de um disco de madeira ou de metal, que pode girar em torno de um eixo que passa por seu centro e é normal ao seu plano. Na periferia desse disco existe um sulco, denominado gola ou garganta, no qual passa uma corda ou cabo contornando-o parcialmente. O eixo é sustentado por uma peça em forma de U, denominada chapa, que lhe serve de mancais.
As polias, quanto aos modos de operação, classificam-se em fixas e móveis. Nas fixas os mancais de seus eixos (a chapa) permanecem em repouso em relação ao suporte onde foram fixados. Nas móveis tais mancais se movimentam juntamente com a carga que está sendo deslocada pela máquina. Cadernais e talhas são combinações de roldanas. Eis algumas ilustrações para tais roldanas:
Imagem 6 – Cálculo de roldana

Fonte: – Google imagens, 2015.

Na roldana fixa, numa das extremidades da corda aplica-se a força motriz F (aplicada, potente) e na outra, a resistência R, a carga a ser elevada. Na roldana móvel, uma das extremidades da corda é presa a um suporte fixo e na outra se aplica a força motriz F --- a resistência R é aplicada no eixo da polia(a carga é posta no gancho da chapa).

Na polia fixa a vantagem mecânica vale 1 (VM = bp/br = 1), sua função como máquina simples é apenas a de inverter o sentido da força aplicada, isto é, aplicamos uma força de cima para baixo numa das extremidades da corda e a polia transmite á carga, para levantá-la, uma força de baixo para cima. Isso é vantajoso, porque podemos aproveitar o nosso próprio peso (como um contrapeso) para cumprir a tarefa de levantar um corpo.

3.1.1 Equilíbrio das polias

I) Para qualquer efeito de cálculo a polia fixa comporta-se como alavanca interfixa de braços iguais (VM = 1) e a polia móvel (ramos paralelos) comporta-se como alavanca inter-resistente cujo braço da potência é o dobro do braço da resistência (VM = 2). É por isso que muitos autores não incluem as polias como máquina simples fundamental e sim como simples aplicações das alavancas.

II) Como na polia fixa tem-se VM = 1, disso decorre F = R e dp= dr. Nenhum fator do trabalho é alterado; nada se ganha em força ou em deslocamento.

III) Na polia móvel com corda de ramos paralelos tem-se VM = 2, disso decorre F = R/2 e dp = 2.dr. Os fatores do trabalho são alterados; ganha-se em força, mas perde-se em deslocamento.

IV) Na polia móvel com corda de ramos não paralelos (veja ilustração abaixo) tem-se VM = 2.cos, onde é a metade do ângulo entre os ramos da corda, disso decorre F = R/(2.cos) edp= 2.cos.dr.

Imagem 7 – Cálculo do polia móvel

Fonte: – Googleimagens, 2015.

Nota: Pode-se converter esse caso de cordas inclinadas para o caso de cordas paralelas, decompondo-se F e N nos componentes F' = N' (paralelos a R) e F" = N" (perpendiculares a R). Como F' = N' = F.cos , o equilíbrio vertical da polia será expresso por: F' + N' = R ou F.cos + F.cos= R ou 2F.cos = R ou, finalmente, F = R/(2.cos).

3.1.2 Associações de polias

I) A polia móvel raramente é utilizada sozinha dada o inconveniente de ter que 'puxar' o ramo de potência da corda, 'para cima'. Normalmente vem combinada com uma polia fixa, conforme ilustramos abaixo. Para tal montagem tem-se F = R/2; VM = 2 e dp = 2.dr. Note que, para a carga subir de "1 m" o operador deve puxar seu ramo de corda, para baixo, de "2 m". "Ganhou em força, perdeu em distância".

Imagem 8 – Cálculo associações de polias

Fonte: – Google imagens, 2015

3.1.3 Talha Exponencial
Os acréscimos sucessivos de polias móveis como indicaram na sequência abaixo, leva-nos á montagem de uma talha exponencial.

Imagem 9 – Cálculo talha exponencial

Fonte: – Google imagens, 2015.
Na talha exponencial com uma polia fixa e duas móveis tem-se F = R/4 = R/22 ; com uma fixa e três móveis tem-se F = R/8 = R/23 e assim sucessivamente, de modo que para n polias móveis teremos: F = R/2n .

No caso de uma fixa e três móveis, para que a carga suba de "1m", o operador tem que puxar sua extremidade de "8m". Observe: M3 sobe de 1m, M2 sobe de 2m, M1 sobe de 4m e a extremidade dooperador desce 8m; 1: 2: 4: 8 ou 20 : 21 : 22 : 23. Repare, também, que estas serão a razões das velocidades e das acelerações.

3.1.4 Cadernal

Outro modo de aumentar a vantagem mecânica consiste na associação de várias polias fixas (num único bloco) com várias polias móveis (todas numa mesma chapa). A associação também é conhecida por moitão. Há várias configurações; eis algumas:

Imagem 10 – Polias Cadernais


Fonte: – Google imagens, 2015.

Para a talha de 4 polias (duas fixas + duas móveis) tem-se F = R/4, para a de 6 polias (três fixas e três móveis) tem-se F = R/6 etc. Tais montagens não têm tanta vantagem mecânica como as correspondentes exponenciais, entretanto, são montagens mais compactas e se utilizam de uma única corda.
Veja o cadernal de 5 polias. Nele a carga total está sendo suportada por 5 ramos de corda, cada uma aplicando força de 1/5 de R; como o operador sustenta apenas um desses ramos, tem-se F = (1/5)R.

Nota: Realmente a força potente F aplicada pelo operador deve contrabalançar não só a carga R senão também o peso das roldanas móveis e de suas chapas, além dos atritos. Em cadernais industriais pode-se desprezas esses pesos, por ser bem pequeno em confronto com R.



3.1.5 Talha diferencial

É uma combinação de uma polia móvel com duas polias fixas,solidárias, de raios diferentes, todas ligadas por uma correia/corda 'sem fim'. Se as periferias das polias são 'denteadas', a correia é substituídapor uma corrente sem fim.

Imagem 11 – Talha diferencial

Fonte: – Google imagens, 2015.


A carga Q (ou força resistente R) é dividida (com boa aproximação) em duas metades Q/2 e Q/2 pela polia móvel. Uma delas, através da correia, atua sobre a pequena polia fixa, de raio r; a outra, atua sobre a grande, de raio R. Aplicando o teorema dos momentos (com pólo no centro das polias fixas) temos:

P.R + (Q/2).r = (Q/2).R
P = Q.(R - r)/2R

Imagem 12 – Dimensões para calculo da força
Fonte: – Google imagens, 2015.
3.1.6 Força Peso (P)
A força peso é a força da gravidade atuando sobre nossos corpos. A origem da gravidade pode ser qualquer corpo material à nossa volta. Mas tratamos, ao falarmos de força peso, dos efeitos da força da gravidade do nosso planeta sobre nossos corpos. Ou de qualquer outro local onde estivermos.

Afinal, o que ocorre se estivermos em um ambiente com outra gravidade? Como a lua ou Marte, por exemplo? Poderemos ficar em pé? Voaremos ou flutuaremos numa situação destas?

O Peso é a força que nos prende ao solo onde pisamos. É uma força e por isso é medido em Newtons. Para calcularmos o Peso de um corpo multiplicamos sua massa (em Kg) pelo valor da gravidade (em N/Kg) no local onde ele está:

P = m . g
Peso = massa.gravidade


3.1.7 Força Normal (N)

A força normal é uma força de apoio. Quando apoiamos em uma superfície, esta nos segura. Ela está fazendo uma força para nos segurar, justamente a forçanormal. Senão houvesse esta força iríamos afundar dentro do material. Sim, um corpo sobre uma mesa fica sobre ela, mas o mesmo corpo no líquido afunda nem que seja um pouquinho. No líquido, os átomos, as moléculas abrem espaço para o corpo. Na madeira da mesa isto não acontece. É essa a origem da força normal.
Os átomos, as moléculas da mesa estão unidos e não “querem” se separar. A união entre eles é grande. Quando apoiamos nesta superfície as forças que unem estes átomos e moléculas fazem um tipo de resistência que nos sustenta.

Assim como no caso da força de tração, a força normal não tem uma fórmula específica uma vez que podemos fazer um apoio de leve ou um apoio intenso. Em cada situação poderá haver um valor diferente. Seu valor é determinado caso a caso.

3.1.8 Contrapeso

Imagem 13 – Dimensões para calculo da força






Fonte: – Google imagens, 2015.

Contrapeso é a força dita oposta ao peso para equilibrar o sistema.

4.0 DESENHOS E DIMENSIONAMENTO
As atividades práticas supervisionadas deste semestre nos proporcionou um desafio de forças: pesos, normais e contra peso além de polias fixas e as móveis.

4.1 Simulações de movimentos da Grua
Foi pesquisado estudos por AutoCad que melhor simula a Guindaste grua de ferro fundido




Imagem 14 – Simulação de movimentos da Grua por AutoCAD



Fonte: –http://www.bibliocad.com/library/crane_9183, 2015.


O calculo da grua foi feito com auxilio de um programa chamado Ftool, para calculo de resistência da lança, torre e do próprio gancho, contra peso necessário para que a grua não envergue, não quebre no meio e na parte dos braços, não balance e resista ao peso de 100N.O Ftool mostra também os momentos em cada parte da grua e as forcas que nelas agem.



4.1.2 Esboço dimensional

Imagem 15 – Construção I

Fonte: – Foto imagens, 2015.






Imagem 16 – Construção II

Fonte: – Foto imagens, 2015.

Imagem 17 – Construção III

Fonte: – Foto imagens, 2015.



Imagem 18 – Construção IV

Fonte: – Foto imagens, 2015.

O Esboço acima mostra em centímetros o comprimento, largura, distância dos centros das polias fixas até pontos principais do guindaste feito de ferro fundido. O diâmetro médio das polias são 5 cm e o suporte para o contra peso com área de 10x10 cm.


5.0 RESUMO

Nos dias atuais o guindaste é um meio muito usado em seus diversos tipos e singularidades. O Guindaste e uma invenção antiga que foi provavelmente criada pelos romanos, anos se passaram o guindaste foi evoluindo para que facilitasse ainda mais o seu manuseio.

Utilizamos os guindastes para construção civil, levantar coisas pesadas como containers, metais e etc.

As gruas são mais usadas nas construções civis, para auxiliar nas construções. Embora exista uma grande variedade deguindastes em uso, essas máquinas podem ser divididas em dois grupos principais: os guindastes de ponta e os de lança. Qualquer modelo, porém, utiliza numerosos acessórios para os trabalhos de suspensão: nos ganchos de aço adaptam-se redes, tramas, cordas, cabos de aço, etc. Para operar com materiais a granel, de pequeno porte, mas soltos e em grande quantidade (tais como minérios ou grãos), os guindastes são equipados com uma garra (ou concha) composta de duas mandíbulas articuladas.

O funcionamento de um guindaste depende de uma relação matemática entre a força utilizável no gabo de aço e o ângulo em que se encontra o material a ser erguido. A segurança de toda a operação, bem como a capacidade da máquina, subordina-se sempre a essa relação matemática.

Os modelos mais indicados para uso interno em grandes galpões, tais como os de oficinas de usinagem, usinas siderúrgicas e outros tipos de fábricas, são os elétricos de ponte rolante. O guindaste propriamente dito movimenta-se de um lado para o outro sobre uma ponte que atravessa toda a largura da área de trabalho.

A grua é um guindaste de lança horizontal que é suportada por uma estrutura metálica vertical, denominada torre, em torno da qual, seu braço rotativo, denominado lança, pode girar.

Suportado pela lança, corre um pequeno troley (carrinho), onde está pendurado um gancho. Na extremidade da lança é instalado um “pára-choque”, para impedir a queda do troley. A resistência do solo eda base (bloco de ancoragem), deve suportar o peso da estrutura da grua e as forças adicionais, tais como: torque de giro, carga do vento, carga dinâmica, etc. Caso haja risco de infiltração de água no bloco de ancoragem, deve ser previsto uma drenagem apropriada. A ponta da lança deve ficar, no mínimo, 3 m de distância de qualquer obstáculo.

E a 6 m de cabos elétricos. As gruas podem ser de 3 tipos: grua móvel sobre trilhos, fixa ou ascensional. A grua móvel sobre trilhos é um tipo de equipamento montado sobre uma base com rodas metálicas, permitindo que todo o conjunto percorra horizontalmente sobre os trilhos.

A grua fixa é caracterizada por sua base ser chumbada no chão, dentro de um bloco de concreto, previamente calculado e dimensionado para o equipamento a ser utilizado. Sua Ascenção é efetuada de acordo com a necessidade da obra com altura limitada pelo fabricante de cada equipamento. A grua ascensional ou telescópica acopla-se na estrutura de concreto armado. Geralmente é montado dentro do poço de elevador sendo sustentado entre andares por meio de vigas de apoio e cunha.


6.0 SEGESTÕES E COMENTÁRIOS

Um trabalho como este, tem que ser planejado com muito cuidado, pois tem a parte prática e a teórica, e uma das melhores sugestões é que devemos saber dividir as coisas, ou seja, cada integrante do grupo tem que ter um papel no projeto e saber realizar com perfeição, só assim poderá concluir com eficiência.

Para que o trabalhofique do jeito que esperamos, é muito importante a ajuda de todos, um ajudando o outro, só desta maneira atingiremos o melhor sempre, e que fique bem claro, que trabalho em equipe é tudo!

7.0 CONCLUSÃO

Concluímos que através deste trabalho podemos aprender a historia, como é utilizado o guindaste, uma ferramenta importante para diversos setores como agrícola, civil, entre outros; Através deste projeto, podemos exercer os aprendizados que tivemos ao longo do nosso curso, utilizando interpretações e cálculos aprendidos em sala de aula.

Além disto, descobrimos o trabalho em equipe, que é muito importante no nosso dia a dia e um respeitando as ideias dos outros integrantes do grupo, e também aprendemos a dividir as tarefas e a realiza-las com eficiência. Sabemos que este projeto nos ajudará a concluir muitos outros e que sejam tão prósperos como este.


8.0 BIBLIOGRAFIA


*Site de pesquisa Google: www.google.com
*http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.phpidSecao=3&idSubSecao=&idTexto=112

*http://actuconsultoria.com.br/downloads/construcao/GRUAS.pdf

*http://www.gmap.mecanica.ufrgs.br/~ignacio/homepage/metalicas/grua_mem.pdf

*http://www.feiradeciencias.com.br/sala06/06_re03.asp

*https://portogente.com.br/portopedia/guindaste-73053

*http://www.bibliocad.com/library/crane_9183


Livros: Resistência dos Materiais- Ferdinand P. Beer-E. Russell Johnston Jr. 
3ª Edição
Resistência dos Materiais –Hibbeler – 7ª edição

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