Elemento FM Construção e Características Cotovelo de conexão Pastilha de fricção Torque Nominal Pino de fixação Elemento e câmara Tamanho Ib pol @ 75 psi Tamanho N.m @ 5,2 bar 26FM475 120000 26FM475 13600 19300 30FM500 171000 30FM500 35FM500 240000 35FM500 27100 40FM550 336000 40FM550 38000 48FM650 558000 48FM650 63100 Os elementos FM possuem todos os aspectos dos elementos tipo FK, porém com a característica que dissipa melhor o calor. São utilizados em aplicações com moderada ação de deslizamento. A câmara de borracha está vulcanizada sobre um aro metálico, este aro possui um encaixe macho e fêmea para poder encaixar elementos duplos e triplos. As pastilhas ventiladas de fricção vão presas a câmara de borracha por dois pinos travados com chavetas em seu diâmetro interior. A capacidade do elemento de transmitir torque depende da pressão de ar que se aplique e do regime de revoluções. Os valores indicados no catálogo correspondem a uma pressão de 75 psi. (5,2 bar) e zero r.p.m. A construção da câmara de borracha do elemento FM permite operar com uma faixa superior aos elementos FK. A pressão máxima recomendada é de 150 psi (10,3 bar). Os valores de conexão figuram na sessão procedimentos de seleção. Os elementos FM estão disponíveis em 05 tamanhos que se identificam pelo diâmetro em polegadas do tambor onde atuam e a largura em polegadas de suas pastilhas de fricção. Por exemplo, o elemento 26FM475, está desenhado para trabalhar sobre um tambor de 26” de diâmetro e suas pastilhas de fricção é de 4,75” de largura. O tamanho menor dos elementos FM é de 26” (660 mm.) de diâmetro e o maior é de 48” (1219mm.). Os elementos pneumáticos podem ser montados em forma dupla ou tripla, duplicando e triplicando a capacidade de transmitir torque. Devido a câmara de borracha ser o elemento de conexão entre os eixos, o desenho FM oferece os seguintes aspectos adicionais aos descritos neste último parágrafo. Um componente móvel A câmara é o único elemento móvel, não há molas nem partes corrediças. Efeito amortecedor Devido à câmara transmitir o torque através das paredes laterais, esta atua como um amortecedor absorvendo o choque de cargas, protegendo os componentes de transmissão. A construção da câmara de borracha modera os efeitos das vibrações torsionais. Acoplamento flexível A flexibilidade da câmara de borracha é capaz de compensar desalinhamentos nos eixos e absorver movimento axial. Construção ventilada As pastilhas de fricção permitem a passagem de ar através delas, resultando um bom dissipador de temperatura. Especialmente desenhada para marinha. 85 Elemento FM Dados técnicos Tamanho 26 ao 48 Ib.pol @ 75 psi INGLÊS rpm rs i/ rp m² Ib /f t² Ib pol² Polegadas novo usado 26FM475 103212 120000 1030 40 280 160 302 0.30 0.21 120 125.81 30FM500 103252 171000 915 48 430 190 379 0.33 0.18 210 29.81 35FM500 103291 240000 790 58 760 250 433 0.33 0.18 250 34.81 40FM550 103312 336000 700 68 1150 310 540 0.33 0.18 320 39.81 45FM650 103335 558000 605 79 2020 400 752 0.33 0.18 430 47.75 N° de Parte Tamanho 1 M. torque Máxima Cs Constante de perda Nominal velocidade centrífuga Wk² Peso J Peso Área de fricção Espessura do revestimento de fricção Volume de ar 5 Mímino de tambor 26FM475 103212 13600 1030 2.8 11.76 72 2099 7,6 5 1.97 656 30FM500 103252 19300 915 3.3 18.06 86 2634 8,4 5 3.44 757 35FM500 103291 27100 790 4.0 31.92 113 3009 8,4 5 4.10 884 40FM550 103312 38000 700 4.7 48.30 140 3753 8,4 5 5.25 1011 45FM650 103335 63100 605 5.5 84.84 181 5226 8,4 5 7.05 1213 dm² mm SI N.m @ 5.2 bar r pm bar/r pm² kg.m ² kg cm² novo usado Milímetros NOTAS: 1- O torque indicado é dinâmico, o torque estático é aproximadamente 25% maior. O torque em cada aplicação depende da pressão de ar e da velocidade. 2- Tolerância + 0,000/-0,006 pol. (+ 0,00/-0,15 mm). 3- Tolerância + 0,005/-0,000 pol. (+ 0,13/-0,00 mm). 4- Roscas NPT. 5- Com tambor instalado e fricção assentada. 86 2 Polegadas pulg ² Elemento FM Dados Dimensionais Tamanho 26 ao 48 D2 .38 (10mm) O3 Q L D24 .19 (5mm) O4 W V H2 H6 G M3 M1 H7 INGLÊS Ib.pol Dimensões em polegadas @75 psi 26FM475 103212 120000 6.94 3.38 34.750 33.438 26.19 32.88 12 0.69 31.500 31.125 0.38 3/8-18 15.000 1.00 4.75 12 30FM500 103252 171000 7.19 3.50 39.375 38.000 30.19 37.50 12 0.81 35.750 35.380 0.50 1/2-14 15.000 1.00 5.00 14 35FM500 103291 240000 7.69 3.75 45.875 44.375 35.19 43.75 12 0.81 42.000 41.380 0.63 3/4-14 15.000 1.25 5.00 16 40FM550 103312 336000 8.44 4.13 51.375 49.875 40.19 49.25 12 0.81 47.375 46.755 0.63 3/4-14 15.000 1.38 5.50 18 48FM650 103335 558000 9.06 4.44 59.500 58.000 48.19 57.25 16 0.81 55.375 54.760 0.63 3/4-14 11.250 1.19 6.50 21 1 Tamanho N° de Parte No. 2 M. torque Nominal D2 D24 G H2 H6 H7 Ø L No. Ø 2 M1 3 4 M3 O3 O4 Q (Deg) V W C 26FM475 103212 13600 176 86 882.7 849.3 665 835 12 18 800.1 790.6 10 3/8-18 15.000 25 121 12 30FM500 103252 19300 183 89 1000.1 965.2 767 953 12 21 908.1 898.7 13 1/2-14 15.000 25 127 14 35FM500 103291 27100 195 95 1165.2 1127.1 894 1111 12 21 1066.8 1051.1 16 3/4-14 15.000 32 127 16 40FM550 103312 38000 214 105 1304.9 1266.8 1021 1251 12 21 1203.3 1187.6 16 3/4-14 15.000 35 140 18 48FM650 103335 63100 230 113 1511.3 1473.2 1224 1454 16 21 1406.5 1390.9 16 3/4-14 11.250 30 165 21 SI N.m @ 5,2 bar Dimensões em milímetros Os dados apresentados nos catálogos são indicativos e sujeitos a modificação sem prévio aviso. 87 Elemento FM Componentes de Montagem Tambor - Dados Dimensionais e técnicos D6 L D31 H9 H10 D46 H1 NOTAS: 1- Tolerância + 0,000/-0.010 pol. (+ 0,00/-0,25 mm). 2- Tolerância + 0,003/-0.000 pol. (+ 0,08/-0,00 mm). Dimensões em polegadas INGLÊS 26FM475 0.75 26 10 0.81 5.25 3.25 16.130 14.750 5.25 20.250 30FM500 0.75 30 10 0.88 5.50 3.75 20.130 18.750 5.50 3.88 25.630 24.250 35FM500 1.00 35 10 1.00 6.50 4.25 23.505 21.875 6.69 4.25 30.005 28.375 40FM550 1.25 40 10 1.06 6.50 4.00 26.255 24.375 6.50 3.50 33.755 31.875 4.50 42.010 40.000 48FM650 Tamanho 1.25 D31 48 H1 1 12 1.06 7.00 N° Día D6 Día D6 N° 26FM475 19 660 10 L 21 133 3.06 37.760 35.875 7.00 D46 H9 H10 2 D6 H10 2 1 Tambor condição dianteira D46 H9 1 83 409.7 374.7 D6 D46 H9 1 Tambor condição reversa D46 H9 1 133 H10 2 Mímino de campana H10 2 106 549.4 514.4 616.0 720.7 30FM500 19 762 10 22 140 95 511.3 476.3 140 99 651.0 35FM500 25 889 10 25 165 108 597.0 555.6 170 108 762.1 40FM550 32 1016 10 27 165 102 666.9 619.1 165 89 857.4 809.6 48FM650 32 1219 12 27 959.1 911.2 178 114 1067.1 1016.0 SI 178 78 Dimensões em milímetros Wk² Tambor condição dianteira Tamanho 88 2 21.630 4.19 N° de Parte INGLÊS Peso Ib Wk² Ib- ft² Tambor condição reversa SI Peso Kg J Kg-m² Tamanho N° de Parte INGLÊS Peso Ib Wk² Ib- ft² SI Peso Kg J Kg-m² 26FM475 217014 190 170 86 7.14 26FM475 217015 145 150 66 6.30 30FM500 217016 210 280 95 11.76 30FM500 217121 175 250 79 10.50 35FM500 217090 310 570 140 23.94 35FM500 217040 245 490 111 20.58 40FM550 217039 460 990 208 41.58 40FM550 217091 350 830 159 34.86 48FM650 217120 590 1970 267 82.74 48FM650 217017 500 1750 227 73.50 Procedimento de Seleção Cálculo de Torque do Elemento Geral A sessão técnica do catálogo contém informações que pertence a seleção, montagem, alinhamento e controle de freios e embreagens em geral. As fórmulas, símbolos e unidades estão identificadas. Recomenda-se revisar a sessão técnica antes de classificar um produto específico para uma aplicação. Torque de ajuste dos elementos O torque nominal de cada elemento indicado no catálogo corresponde a uma pressão efetiva Pr de 75 psi (5,2 bar). O torque nominal deve ser ajustado pela pressão de operação Po, perda parasita Pp, e revoluções de operação. A pressão máxima permissível depende da freqüência de acionamento. Em geral, as pressões indicadas na seguinte tabela não devem ser excedidas. Máxima pressão permitida Modelo Psi Bar FK 110 7.6 FM 150 10.3 FKT 125 8.6 Os elementos têm uma inerente pressão parasita Pp requerida para alcançar contacto entre as pastilhas de fricção e os tambores, que representam a pressão para superar a resistência da câmara; para o elemento FKT, a pressão para superar a resistência das molas das pastilhas. A pressão parasita está indicada na seguinte tabela e deve ser deduzida da pressão de operação. Pressão parasita Tamanho Psi Bar 3 FK 20 1.38 4 e 5 FK 15 0.34 6 e 8 FK 5 1.10 10 ao 45 FK 2 0.14 Todos FM 5 0.34 Todos FKT 4 0.28 Os elementos que giram ao torque nominal são necessários ajustá-los para compensar os efeitos da força centrífuga que atua sobre as pastilhas de fricção. O método usado, para calcular a pressão de operação compensadora Pc, é deduzida da pressão de operação. Pc = Cs.n2.E-06 Onde Pc: pressão compensadora (psi ou bar). Cs: velocidade constante (obtida da página do catálogo do elemento). O valor do torque ajustado Me se calcula: Me = Po - Pp - Pc . Mr Pr O torque ajustado Me deve ser igual ou maior que o solicitado para a embreagem Mc ou para o freio Mb. Os exemplos 1, 2 e 3 ilustram o uso destas fórmulas. 89 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica Capacidade térmica contínua Os elementos pneumáticos não são recomendados para aplicação deslizamentos constante em suas versões Standard. Para isto, dispomos de produtos com melhor rendimento, como a linha de refrigerados por água ou ventilação forçada. Capacidade não cíclica A capacidade não cíclica está determinada pela superfície dos setores de fricção, o cubo do tambor e a capacidade pela absorção do calor e a condutividade térmica. As propriedades de nosso tambor de fundição de aço resultam nas indicadas no gráfico. A energia térmica calculada para a carga é ajustada para incluir a energia associada com a aceleração e desaceleração dos componentes das embreagens e/ou freios que resultam do cálculo tentativo. O ajuste da energia térmica Wt é dividido pela área A de fricção de cada elemento. Logo o meio Hp (não por cavalos) Pave é calculado por: Pave: pt A O ponto (W t/A, Pave) é traçado no gráfico. Se o ponto cai abaixo da linha que delimita o produto, a seleção altera a carga térmica. Caso contrário, deverá utilizar um elemento que possua uma maior superfície de fricção. O exemplo 4 no final desta sessão ilustra o uso do gráfico. Capacidade Térmica Não Cíclica (Tambor com Fundição Cinza) 6000 Elemento FM 4000 Elemento FK 3000 2000 Wt/A (Joule/cm²) 5000 Wt/A (ft-Ib/in²) 1200 Elemento FKT Elemento FKT 1000 Elemento FM 800 Elemento FK 600 400 200 1000 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Pave (HP/in²) 90 2 1.0 1.2 0.03 0.06 0.09 Pave (kW/cm²) 0.12 0.15 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica Capacidade térmica cíclica A capacidade térmica de uma embreagem ou freio dependem do desenho e disposição da montagem de seus componentes e da velocidade ao que este é submetido. Os componentes com pequenas inércias deveriam ser montados com o eixo onde começa e para cada ciclo. Os resguardos protetores deveriam desenhar-se para assegurar uma adequada circulação de ar. A capacidade térmica cíclica Pc para os elementos FK e FKT está determinada nos seguintes gráficos Os elementos FM não são recomendados para o acionamento cíclico porque o requerimento térmico pode ser manejado com maior eficácia com pequenos diâmetros de elemento FKT. As capacidades são para as aplicações que tem o tambor e o cubo do lado do eixo conduzido da instalação. Os elementos apresentados têm o máximo número de entradas permitidos a câmara. A capacidade Pg obtida nestes gráficos deve ser multiplicada por um apropriado fator de disposição de montagem Kt dado na tabela. Pc = Pg.Kt Disposição Montagem Fator Kt Disposição Elemento Elemento Duplo Simples Porta elemento 1.0 1.6 Adaptador Ventilado 1.67 2.67 Freio 0.5 0.8 A capacidade térmica cíclica Pc do elemento deve ser maior ou igual que a capacidade térmica requerida. O exemplo 5 ao final desta sessão ilustra o uso do gráfico. 0.5 8FK250 0.3 6FK200 0.3 0.2 Pg (KW) Pg (HP) 0.4 5FK200 0.2 4FK200 0.1 3FK150 0.1 300 600 900 1200 1500 rpm 91 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica 18FK500 1.5 16FK500 Pg (KW) Pg (HP) 2.0 1.5 14FK400 1.0 12FK350 1.0 10FK300 0.5 300 600 900 0.5 1200 rpm 2.5 28FK525 26FK525 24FK500 22FK500 20FK500 2 2.0 1.5 1.0 1 0.5 100 200 300 rpm 92 2 400 500 600 Pg (KW) Pg (HP) 3 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica 5 4 45FK525 40FK525 36FK525 3 32FK525 Pg (KW) Pg (HP) 4 30FK525 3 2 2 1 1 100 200 300 400 rpm 2.5 20FKT600 3 Pg (HP) 2 14FKT500 11.5FKT500 1.5 Pg (KW) 2.0 16FKT600 1.0 1 0.5 200 400 600 800 1000 rpm 93 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica 8 6 42FKT650 5 33FKT650 6 28FKT650 4 4 24FKT650 Pg (KW) Pg (HP) 37FKT650 3 2 2 1 100 200 300 400 500 rpm 5 24FKT1000 3 20FKT1000 16FKT1000 3 2 14FKT1000 2 1 1 200 400 rpm 94 600 800 Pg (KW) Pg (HP) 4 Procedimento de Seleção Capacidade Térmica 10 42FKT1200 38FKT1200 Pg (HP) 32FKT1000 6 4 Pg (KW) 6 8 28FKT1000 4 2 2 200 400 600 800 rpm 15 20 66FKT1600 60FKT1600 51FKT1600 12 52FKT1200 12 9 Pg (KW) Pg (HP) 16 46FKT1200 8 6 4 3 50 100 150 200 250 rpm 95 Procedimento de Seleção Velocidade de Componentes e Métodos de Seleção Velocidade periférica dos Componentes A velocidade dos componentes deve estar abaixo dos valores dados na tabela. Em algumas aplicações os componentes devem girar livres a velocidades superiores que suas engrenagens. Isto deve ser levado em consideração quando se calculam suas velocidades. Máxima velocidade periférica As velocidades se calculam: V (fpm) = 0.262.n.D V (mps) = 5.236E-05.n.D Onde “D” é o diâmetro exterior do componente em polegadas ou mm. fpm mps Porta elemento 8500 43 Tambor 8500 43 Cubo 8500 43 Adaptador Ventilado 6500 33 Componentes Método de Seleção Existem duas maneiras de seleção. O método analítico é a forma ideal de fazê-lo, enquanto que pelo método de fator de serviço se obtêm um resultado de aproximação. Sempre que possível, deve ser usado o método analítico. Método analítico Os passos a seguir são: 1- Determinar o torque requerido. 2- Determinar o requerimento térmico. 3- Determinar a disposição de montagem, espaço disponível e diâmetro dos eixos. 4- Fazer a seleção tentativa usando os passos 1,2 e 3. 5- Ajustar o torque nominal da seleção tentativa para a pressão e velocidade de operação. 6- Ajustar o requerimento térmico para incluir a energia dos componentes da embreagem ou freio com a aceleração e desaceleração e determinar se está dentro da capacidade de seleção tentativa. 7- Verificar a velocidade periférica do porta elemento e tambor para determinar se estão dentro dos limites operacionais dos componentes na tabela. O passo 3 requer algumas medições para assegurar que não interferirá com o espaço determinado (largura, comprimento, diâmetro). Se a seleção tentativa não necessita os requerimentos dos passos 5, 6 e 7, poderá considerar tanto um elemento simples de tamanho considerável como um pequeno duplo. Os passos 4 ao 7 serão repetidos para a nova seleção. Se a nova seleção não requer os passos 5 e 6 um produto de linha diferente será considerado. Se a seleção não necessita os requerimentos do passo 7 é possível fabricar os componentes em outros materiais os quais podem resistir a fadiga associada a altas velocidades. Método de Seleção por fator de serviço “fs”. Selecionar o fs da tabela correspondente; caso não encontre a aplicação que necessite, selecione um fs de uma máquina com características similares. Multiplique a potência Pp pelo fs e obterá as potências de cálculo Pd. Pd=Pp.fs Para aplicações de embreagem, já que a pressão de trabalho é de 75 psi (5,2 bar), usar o gráfico de potência de cálculo para selecionar um elemento, relacionando a potência de cálculo com a velocidade de operação de elemento. Estes gráficos são para elementos simples; para embreagens duplas, se duplica a capacidade informada. Para embreagens que operam com outra faixa de pressão, ou para freios estacionários, o fator de serviço se aplica o movimento de torque Mp referido ao eixo motriz. O torque requerido para embreagens Mc ou para freios Mb é usado para fazer uma seleção tentativa de um elemento. O torque Mc indicado para um elemento é ajustado de acordo ao regime de revoluções e da pressão de ar aplicada. O torque Me ajustado deve ser igual ou maior que Mc ou Mb. 96 Procedimento de Seleção Capacidade de Potência 60 80 8FK250 60 40 6FK200 40 Pg (KW) Pg (HP) 50 30 5FK200 20 4FK200 20 3FK150 300 600 900 1200 1500 10 1800 rpm 500 300 18FK500 300 16FK500 200 Pg (KW) Pg (HP) 400 14FK400 200 12FK350 100 10FK300 100 300 600 900 1200 1500 1800 rpm 97 Procedimento de Seleção Capacidade de Potência 800 600 28FK525 500 600 24FK500 22FK500 400 400 20FK500 Pg (KW) Pg (HP) 26FK500 300 200 200 100 200 400 600 800 1000 1200 rpm 1600 1200 45FK525 1200 36FK525 900 32FK525 800 30FK525 600 400 300 200 400 rpm 98 600 800 Pg (KW) Pg (HP) 40FK525 Procedimento de Seleção Capacidade de Potência 800 500 600 16FKT600 400 300 Pg (KW) Pg (HP) 20FKT600 400 14FKT500 200 11.5FKT500 200 100 300 600 900 1200 1500 1800 rpm 1600 1200 42FKT650 1200 33FKT650 900 28FKT650 Pg (KW) Pg (HP) 37FKT650 800 600 24FKT650 400 300 200 400 600 800 1000 rpm 99 Procedimento de Seleção Capacidade de Potência 1600 900 20FKT1000 1200 16FKT1000 600 Pg (KW) Pg (HP) 24FKT1000 14FKT1000 800 300 400 400 800 1200 1600 rpm 4000 Pg (HP) 3000 38FKT1200 2000 32FKT1000 2000 28FKT1000 1000 1000 200 400 600 rpm 100 800 1000 Pg (KW) 3000 42FKT1200 Procedimento de Seleção Capacidade de Potência 10000 66FKT1600 6000 60FKT1600 51FKT1600 6000 4000 52FKT1200 Pg (KW) Pg (HP) 8000 46FKT1200 4000 2000 2000 100 200 300 400 500 600 rpm 3000 48FM650 2000 2000 1500 40FM550 1500 Pg (KW) Pg (HP) 2500 35FM500 1000 30FM500 1000 26FM475 500 500 200 400 600 800 1000 rpm 101 Procedimento de Seleção Exemplos Exemplo 1 Exemplo 4 Determinar o torque dinâmico de um 16-FK-500, que gira a 1000 r.p.m. com uma pressão de 100 psi (6,9 bar). Um elemento 20-FKT-600 é selecionado tentativamente para operar com carga a velocidade em 5 segundos. A energia térmica que deve absorver é 1,7E + 06ft´ib (2,3E + 06J). Que carga térmica está gerando? Me = Po - Pp - Pe . Mr 75 W t = 1,7E + 06 = 4500 . ft.Ib A 380 pol² Pp = 2 psi Pc = Cs.n².E - 06 = 20.1000².E - 06 = 20 psi Me = 100 - 2 - 20 . 35200 75 Pt = W t = 1,7E + 06 = 618 HP 550.t 550.5 Pave = Pt = 618 A 380 = 1,63 HP pol² = 36.600 Ib.pol Exemplo 2 Que pressão mínima deveria aplicar ao 12-FK-350, elemento que giram a 1200 r.p.m. e que transmite um torque dinâmico de 1000 Ib.pol (1130 Nm)? Me = Po - Pp - Pe . Mr 75 O elemento 24-FKT-1000: W t = 2360 . Ft.Ib , Pave = 0,86 hp pol² pol² Po = 75. Me + Pp + Pc Mr O elemento 20-FKT-600 dupla: Pp = 2 psi W t = 2240 . Ft.Ib , Pave = 0,81 hp A pol² pol² Pc = Cs.n².E - 06 = 20 . 1200².E - 06 = 17 psi Po = 75 . 10000 + 2 + 17 13300 = 75 psi Exemplo 3 Qual é a capacidade de torque de um elemento estacionário dupla 20-FK-500 submetida a uma pressão de 50 psi (3,4 bar)? Me = Po - Pp - Pe . Mr . 1,25 5,2 = 3,4 - 0,14 - 0 . 12120 . 1,25 5,2 = 9500 N.m 102 O ponto (wt/A, Pave) se encontra fora da linha FKT no gráfico capacidade de energia não cíclica. Portanto um elemento 20-FKT-600 não é capaz de alterar a carga térmica, deveria selecionar um elemento simples de maior diâmetro, que tem uma maior superfície de fricção. É necessário verificar com cuidado os requerimentos térmicos. Exemplo 5 Para uma aplicação térmica cíclica cuja potência Pc é 3 HP (2,2 KW). Que tamanho de embreagem é necessário para que opere a 500 r.p.m.? Pc = Pg.kt ; Pg = Pc Kt Pg é determinado dividindo a capacidade térmica pelo fator de montagem. Usando o valor Pg e o gráfico capacidade térmica cíclica, as variantes de montagem e os tamanhos de embreagem são: Com montagem porta elemento simples ou duplo: 20-FKT-600 ou 20-FKT1000 Simples 20-FKT-500, 16-FKT-600 ou 16-FKT-1000 Duplas Com adaptação ventilada: 16-FKT-600 Simples 11,5-FKT-500 Dupla