CAPITULO 2 - TRANSMISSÃO POR CORREIAS CORREIAS E POLIAS
2.1 POLIA:
é uma peça cilíndrica, movimentada pela rotação do eixo do motor e pelas correias.
2.1.1 TIPOS DE POLIA: Os tipos de polia são determinados pela forma da superfície na qual a correia se assenta. Elas podem ser planas ou trapezoidais. A polia plana pode apresentar dois formatos na sua superfície de contato: plana ou abaulada. A polia trapezoidal recebe esse nome porque sua sua superfície, na qual a correia se assenta apresenta um canal em forma de trapézio e é dimensionada de acordo acordo com o perfil padronizado da correia a ser ser utilizada. Além das polias para correias planas e trapezoidais, existem as polias para cabos de aço, para correntes, polias (ou rodas) de atrito, polias para correias redondas e correias dentadas, polias sincronizadoras.
Polia para cabos de aço e correias redondas
Polia dentada
Polias sincronizadora 17
2.1.2 REPRESENTAÇÕES TÉCNICAS DE POLIAS.
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2.1.2 REPRESENTAÇÕES TÉCNICAS DE POLIAS.
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2.1.3 - TIPOS COMUNS DE MONTAGENS a) Transmissão aberta para eixos paralelos com mesma direção de rotação. 1a) Diâmetros iguais: L
D + D = π × 2 1 + 2 × C 2
2a) Diâmetros diferentes:
L
= π ×
( R2
+
2
R1 ) + 2 × C
+
( R2
−
R1 )
2
b) Transmissão cruzada para eixos paralelos com direção de rotação contrária
L
= π ×
( R2
+
2
R1 ) + 2 × C
+
( R2
+
R1 )
2
c) Transmissão com polia tensora
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L
= π × D2 ×
180 + δ 1
+ δ 2
360
+ π × D1 ×
180 + δ 1 360
− δ 2
+ C × (cos δ 1 + cos δ 2 )
As polias trapezoidais ou V recebem esse nome porque a superfície na qual a correia se assenta apresenta a forma de um trapézio ou V, que formam canaletas ou canais e são dimensionadas de acordo com o perfil padrão da correia a ser utilizada. Veja nas tabelas abaixo, as dimensões normais das polias de múltiplos canais, para canais padronizados em milímetros.
2.1.4 DIMENSÕES PADRONIZADAS PARA POLIAS:
2.1.5 TIPO 3V, 5V E 8V
2.1.6 TIPO A,B,C,D, E
2.1.7 TOLERÂNCIAS PARA POLIAS
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Os materiais que empregam na construção das polias são ferro fundido (FoFo) aços, ligas leves e materiais sintéticos. A superfície das polias, bem como a canaleta das polias trapezoidais, não devem apresentar porosidades, pois do contrário, a correia sofrerá um desgaste muito rápido.
2.2 CORREIAS São elementos flexíveis, destinadas a transmitir rotação entre duas árvores, através das polias A transmissão é resultante do atrito entre a correia e a polia, devido a compressão inicial, a partir do repouso. A polia que transmite o movimento e força é chamada de polia motora ou condutora e a polia que recebe o movimento é chamada de polia movida ou conduzida. O funcionamento corre porque a polia condutora arrasta a correia, que por sua vez arrasta a polia conduzida, vencendo assim a resistência inicial, gerando o movimento. A maneira como a correia é colocada, determina o sentido de rotação das polias. Assim temos as seguintes disposições:
a) sentido direto de rotação
b) sentido reverso de rotação
c) sentido inverso de rotação
Durante o movimento de transmissão, podem ocorrer dois fenômenos:
2.2.1 - DESLIZE : pode ocorrer devido a tensão inicial insuficiente, atrito entre a correia e a polia insuficiente e sobrecarga resistente excessiva. 2.2.2- CREEP:
é o escorregamento relativo entre a correia e a polia.
As correias mais utilizadas são as correias planas e trapezoidais ou V. A correia trapezoidal ou “V” é inteiriça, fabricada com secção transversal em forma de trapézio, feita de borracha revestida de lona e apresentam componentes que lhe conferem resistência as forças de tração. Veja a figura abaixo:
2.2.3 CARACTERÍSTICAS DAS CORREIAS EM “V” • • • • • •
Potência 1500 CV Velocidade tangencial 26 m/s Relação de transmissão ideal 1:8 Relação de transmissão máxima 1:15 Rendimento 0,95 ≤ η c ≤ 0,98 Utilizadas em eixos paralelos.
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2.2.4 CARACTERÍSTICAS DAS CORREIAS PLANAS • • • • • • • •
2.2.5
Potência 2200 CV Rotação 18000 rpm Força tangencial 5000 kgf Velocidade tangencial 90 m/s Distância entre centros 12 m Relação de transmissão ideal até 1:5 Relação de transmissão máxima 1:10 Podem ser utilizadas em eixos paralelos ou reversos
VANTAGENS DAS TRANSMISSÕES COM CORREIAS “V”
1. DESEMBARAÇO DE ESPAÇO Com as correias “V”, a distância entre os eixos (entre centros) pode ser tão curta quanto as polias o permitam. As polias loucas são eliminadas. 2. BAIXO CUSTO DE MANUTENÇÃO Raramente ocorrem interrupções provocadas pelo arrebentamento e escorregamento das correias comuns. 3.
ABSORVEM CHOQUES Absorvem os choques produzidos por engrenagens, êmbolos, freios, etc..., poupando os equipamentos.
4. SÃO SILENCIOSAS Trabalham suavemente, pois não possuem emendas nem grampos, logo podem ser aplicadas em locais onde se queira obter um bom nível de silencio. 22
5. NÃO PATINAM Devido ao seu formato cônico, aderem perfeitamente às paredes inclinadas das polias, assegurando assim, velocidades constantes, dispensando o uso de pastas adesivas. 6. POUPAM OS MANCAIS Não sobrecarregam os mancais, pois, trabalham com baixa tensão. 7. INSTALAÇÃO FÁCIL Oferecem mais facilidade de instalação que as correias comuns, podem trabalhar sobre polias planas, para uma relação de transmissão igual ou superior a 1:3, sendo porém mandatório que a polia menor seja ranhurada. 8. ALTA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E FLEXÃO Proporciona longa durabilidade em trabalho ininterrupto 9. RELAÇÃO DE VELOCIDADE Permite alta relação de velocidades, tendo como conseqüência a utilização de motores de altas rotações e baixos preços, devido que a transmissão pode funcionar com baixo arco de contato sobre a polia menor em função do efeito cunha das correias. 10. LIMPEZA Proporcionam as máquinas e às instalações o máximo de limpeza, pois não necessitam de lubrificantes.
2.2.6
CLASSIFICAÇÃO DA CORREIAS
As correias podem ser classificadas de acordo com o seu formato em: plana, trapezoidal ou V, circular e plana com dentes.
As correias podem ser de couro, borracha, tecidos, fita de aço, de nylon, de neoprene, compostas etc...
2.2.7
TIPOS E PERFIS DAS CORREIAS EM “V”
As correias em V, são fabricadas nos tipos:
a) SÉRIE INDUSTRIAL: As secções maiores, D e E, são utilizadas para transmissões pesadas, potência acima de 15 HP e as secções menores, A e B, são utilizadas para transmissões leves, potência até 15 HP.
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b) SÉRIE FRACIONAL: São utilizadas em transmissões leves, com um único estágio, em máquinas de uso doméstico, comercial e industrial, para potências menores que 3 HP e no máximo com duas correias.
2.2.9 FAMÍLIA DAS CORREIAS a) CORREIAS PERFIL “V”
b) SINCRONIZADAS EM BORRACHA
c) SINCRONIZADORAS POLIURETANO COM AÇO
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d) COMPLEMENTAR
2.2.9
TERMOS USADOS NAS TRANSMISSÕES POR CORREIAS E POLIAS L
α
C
a) D1 - Diâmetro nominal da polia condutora ou motora. Polia aplicada ao motor. Fonte de força com maior rpm. b) D2 - Diâmetro nominal da polia conduzida ou movida. Polia aplicada na máquina a ser acionada, com menor rpm. c) i - Relação de transmissão. É a razão entre o rpm da polia condutora e o rpm da polia conduzida, ou entre o diâmetro nominal da polia conduzida e o diâmetro nominal da polia condutora. d) C - Distância entre o centro do eixo motor e o eixo conduzido. e) L - Comprimento nominal da correia, medido na linha neutra. f) α - Arco de contato. Grau que a correia abrange em torno da polia. g) v - Velocidade linear. Velocidade periférica desenvolvida pela correia.
2.3 PROCEDIMENTOS PARA INSTALAÇÃO DAS CORREIAS EM “V” 2.3.1 - INSPEÇAO DAS POLIAS Antes de instalar um novo jogo de correias em “V”, devem-se inspecionar com muito cuidado o estado das polias ranhuradas a) Polias gastas reduzem a vida útil da correia b) Canal gasto: a correia tende a assentar-se na base do fundo do canal da polia. c) Paredes laterais dos canais da polia gastos, propiciam falha prematura das correias devido ao desgaste dos cantos inferiores das correias. d) Verificar se as polias não estão enferrujadas, amassadas, gastas ou porosas. e) Manter os canais das polias limpos de óleos, graxas, tinta ou qualquer sujeira. f) Selecione o diâmetro da polia com o medidor de canais de polia, introduzindo-o na abertura do canal da polia e verificando o acabamento e as dimensões.
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2.3.2 VERIFICAÇÃO DO ALINHAMENTO O alinhamento correto é essencial para obter-se uma longa vida tanto para as correias como para as polias. O alinhamento pode ser feito com uma régua tocando os lados das polias nos pontos indicados na figura, desde que as paredes laterais das polias tenham as mesmas dimensões.
a) errado
2.3.3
b) correto
FORMAÇÃO DE JOGOS
Não é recomendável o uso de correias novas junto com correias velhas, pois a correia nova ficará sobrecarregada. No caso de necessitar repor o jogo de correias, deverá sempre ser reposto o jogo completo e não parcial. O jogo de correias deve seguir rigorosamente as especificações do fabricante.
A correia não deve ser forçada contra a polia, com uma alavanca ou qualquer outra ferramenta, pois poderá ocorrer a ruptura do envelope ou dos seus cordonéis. Na montagem faça recuar a polia móvel, aproximando-a da polia fixa, de modo que possa ser montada suavemente sem ser forçada com qualquer tipo de ferramenta.
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A fim de facilitar a instalação de correias novas, sem forçá-las, os trilhos do motor devem ter comprimento suficiente para permitir a correta instalação. È recomendável seguir as seguintes instruções no que se refere à instalação e curso do esticador: Após realizado o cálculo da distância entre centros (C), a partir de um comprimento normal, é necessário prevê um ajuste na distância entre centros, para permitir a montagem da correia sem danificá-la por tensionamento inicial ou retensionamento durante a vida de correia, para isso, utilize as tabelas abaixo:
a) Correias perfil: A-B-C-D
b) Correias perfil: 3V-5V-8V
2.3.4 TENSIONAMENTO DAS CORREIAS Após montadas as correias e antes de tensioná-las corretamente, faça-as girar manualmente na instalação, de modo que o lado bambo de todas as correias fique:
a) pra baixo
b) para cima
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Em geral, o procedimento pra tensionar as correias de uma transmissão tem as seguintes regras: a) A tensão ideal é a mais baixa tensão sob a qual a correia trabalha sem deslizar, mesmo na ocorrência de picos de carga. b) Verifique a tensão nas correias freqüentemente durante as primeiras 48 horas de operação. c) Subtensionamento, provoca deslizamento e, em conseqüência, gera calor excessivo nas correias, ocasionando falhas prematuras. d) Supertensionamento, encurta a vida das correias e rolamentos. e) Verifique periodicamente a transmissão. Quando ocorrer deslizamento, retensionar as correias. Uma maneira prática de verificar se as correias estão com a tensão correta, está representada na figura abaixo. Empurrar a correia de modo que sua base superior coincida com a base inferior das outras, sendo esta a tensão correta.
Para verificar a tensão correta numa transmissão com coréias em V, o seguinte procedimento deve ser aplicado:
a) Medir o comprimento do vão t. b) No centro do vão t, aplique uma força perpendicular, suficiente para defletir a correia em 1/64¨ para cada polegada de comprimento do vão. A deflexão deve ser de 1,6% do vão. c) Compare a força aplicada na deflexão com os valores dados na tabela-A, abaixo indicada. d) Se a força estiver entre 1 a 1,5 vezes os valores indicados para tensão normal, então a transmissão estará satisfatoriamente tensionada.
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2.3.5 PROBLEMAS QUE POSSAM OCORRER NUMA TRANSMISSÃO POR CORREIAS: CAUSAS E PROVAVEIS E SOLUÇÕES. Para eventuais problemas que possam vir a ocorrer em uma transmissão de potencia por correias, muitas podem ser as causas prováveis, mas, sempre existirá uma solução para saná-las. No quadro abaixo, temos alguns problemas que podem ocorrer mais comumente, suas causas e suas respectivas soluções.
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2.4 DIMENSIONAMENTO DAS TRANSMISSÕES POR CORREIAS EM “V” Para o dimensionamento das transmissões por correias em V, é necessário coletar os seguintes dados: • • • • • • •
Tipo do motor Potência do motor Rotação do motor Tipo de máquina ou equipamento Rotação da máquina ou equipamento Distância entre centros Tempo de trabalho diário da máquina
Também torna-se necessário conhecer e ter pleno domínio das tabelas que ora serão apresentadas, e que constituirão um roteiro para o desenvolvimento do cálculo das transmissões por correias em V.
2.4.1 - Determinar a Potência Projetada ( N Onde:
Np - Potência projetada (CV) Nm - Potência do motor (CV)
N p
= N m × F s
Fs - Fator de serviço Tabela nº 1 - Fator de Serviço.
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2.4.2 - Determinar o Perfil da Correia Determina-se o perfil apropriado da correia, através do Potência Projetada (N p) e da rotação do eixo mais rápido (rpm) e dos gráficos abaixo.
Gráfico nº 1 - Seleção de Perfil de Correias Hi-Power II
Gráfico nº 2 - Seleção de Perfil de Correias Super HC
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2.4.3 - Determinar os Diâmetros Nominais das Polias O diâmetro nominal (D1) da polia menor, será determinado em função da Potência do motor ( Nm) e da rotação do eixo mais rápido (rpm), de acordo com a norma NEMA MG 1-1442de junho de 1972, aplicados nas tabelas abaixo.
Tabela 2 Diâmetro mínimo para correias Hi-Power II ( os diâmetros estão em polegadas ) Nm
Tabela 3 Diâmetro mínimo para correias Super HC ( os diâmetros estão em polegadas ) Nm
Nm
Nm
( ∗ Rotação para motores elétricos de 50 ciclos.) Encontrado o diâmetro da polia menor, podemos então determinar o diâmetro da polia maior, através da seguinte relação:
D2
=
D1
n maior nmenor
i
=
n maior n menor
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Onde: D2 - Diâmetro nominal da polia maior D1 - Diâmetro nominal da polia menor nmaior – Velocidade em rpm da polia maior nmenor – Velocidade em rpm da polia menor i
-
Relação de transmissão
2.4.4 - Determinar o Comprimento Experimental da Correia (L) e Distância entre Centros (C). Para determinar o comprimento experimental da correia, deve-se estar com os valores dos diâmetros nominais das polias conhecidos, bem como a distância entre centros, que poderá ser estimada ou calculada experimentalmente.
2.4.4.1 - Cálculo do Comprimento Experimental da Correia (L).
L
= 2 × C + 1,57( D2 + D1 ) +
− D1 ) 2 4 × C
( D2
2.4.4.2 – Cálculo da Distância Experimental entre Centros (C)
C =
Onde:
3 × D1
+
D2
2
L - Comprimento experimental da correia C - Distância experimental entre centros D1 - Diâmetro nominal da polia menor D2 - Diâmetro nominal da polia maior
2.4.5 - ESCOLHER A CORREIA ADEQUADA EM FUNÇÃO DO COMPRIMENTO EXPERIMENTAL. Através das tabelas para comprimentos das correias Hi-Power II e Super HC, encontra-se a comprimento nominal da correia adequada à transmissão.
Tabela nº 4 - Comprimento das Correias Super HC
33
Tabela nº 5 - Comprimento das Correias Hi-Power II
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2.4.6 - Recalcular a Distância entre Centros(Cr ) Uma vez calculado o comprimento experimental da correia e encontrado o comprimento real, da correia escolhida (Lc) na tabela, há a necessidade de reajustar a distância entre centros, inicialmente admitida, através da expressão:
Onde: Cr - Distância entre centros reajustada. A -
Lc
Lc -
Comprimento da correia escolhida
h
Fator de correção da Distância entre centros ( Tab 2.4.6.1)
-
1,57( D2
−
+
D1 )
D2 -
Diâmetro nominal da polia maior
D1 -
Diâmetro nominal da polia menor
Tabela nº 6 - Fator de correção da distância entre centros (h)
2.4.7 - Determinar a Potência Transmitida por Correia( Npc) Calcula-se a potência transmitida por correia, através da expressão:
N pc
Onde: Npc
= ( N pb + N pa ) × F ccc × F cac
- Potência transmitida por correia
Npb -
Potência básica por correia
C r
=
A − h( D 2 −D1 ) 2
Npa -
Potência adicional por correia
Fccc -
Fator de correção do comprimento da correia 35
Fcac
-
Fator de correção do arco de contato
2.4.7.1 - Tabela nº 7 - Fator de Correção do Arco de Contato ( Fcac) D2
−
D1
C
(Fcac)
2.4.7.2 -Determinar o Fator de Correção de Comprimento das Correias (Fccc) Determina-se o fator de correção de comprimento da correia, após determinar a referência da correia na Tabela 2.4.5.2,e entrando com esta referência nas tabelas abaixo, de acordo com o perfil estipulado para a correi
Tabela nº 8
Tabela nº 9
36
2.4.8 - Determinar a Quantidade de Correias (Qc) Determina-se a quantidade de correias necessárias à transmissão, arredondando-se o quociente para o número inteiro mais próximo, através da expressão abaixo.
Qc
Onde:
=
N p N pc
Qc - Quantidade de Correias Np -
Potência projetada
Npc -
Potência por correia
2.4.9 - Verificar a velocidade Periférica da Correia (v). É necessário verificar a velocidade periférica da correia, umas vez que sua velocidade não deve ultrapassar a: a) 33 m/s para as correias do tipo Super HC e, b) 30 m/s para as correias do tipo Hi-Power II. A verificação da velocidade periférica da correi a é feita através das fórmulas, onde dos diâmetros nominais deverão estar em milímetros(mm).
v
Onde:
=
D2
×
nmenor
19100
ou
v
- Velocidade periférica da correia
D1
- Diâmetro nominal da polia menor
D2
- Diâmetro nominal da polia maior
nmenor
n maior
v
=
D1 × n maior 19100
- velocidade da polia menor em rpm - velocidade da polia maior em rpm
2.5 - ESFORÇOS NA TRANSMISSÃO São os esforços decorrentes da força gerada pelo acionamento da transmissão através do motor. São dois tipos de forças: a força motora e a força resistiva, logo são forças de ação e reação. A soma vetorial dessas forças, resulta em uma força tangencial, que é a força resultante responsável pelo movimento. Vejamos como calcular as forças que agem nas transmissões por correias. 2.5.1 - Força Tangencial (Ft)
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F t
=
F t
2 × M t
= F 1 − F 2
F 1 F 2
D1
=
e
µα rad
2.5.2 - Cálculo da Força Resultante (F)
F
Onde:
Ft
- Força tangencial
F1
- Força motora (ação)
2
= F 12 + F 22 + 2 × F 1 × F 2 × cos α
F2 - Força resistiva (reação) F
-
Força resultante - Coeficiente de atrito correia-polia
µ α rad
- Arco de contato ( em rad) α rad = α
e
o
π
180
- Base dos logaritmos neperianos ( e = 2,71828)
38
39
40
41
42
43
44
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 45
1) Dada a figura que representa o sistema comprimentos das correias A e B.
de transmissão por correias planas, calcular os
2) Pretende-se instalar um motor elétrico numa máquina que deve dar no seu eixo 650 rpm. No eixo da máquina está montada uma polia de 250 mm de diâmetro. A plaqueta do motor indica que a velocidade do motor é de 1750 rpm. Calcular o diâmetro da polia a ser colocada no motor.
3) Uma máquina que tem no seu eixo uma polia de 300 mm de diâmetro foi ligada a um motor que tem velocidade de 1250 rpm e é dotado de uma polia de 90 mm de diâmetro. Calcular a rotação obtida no eixo da máquina. 4) Pretende-se adquirir um motor para instalar numa máquina que deve dar no seu eixo 320 rpm. O diâmetro da polia da máquina mede 300 mm e a do motor, fornecida juntamente com a máquina, é 80 mm. Calcular a rotação do motor. 5) No sistema de transmissão composta, por correias, pretende-se ligar uma máquina que deve dar no seu eixo 250 rpm. Verifica-se que o motor dá 1500 rpm e tem a polia com diâmetro de 100 mm. No eixo intermediário a polia movida tem 400 mm de diâmetro e a motora tem 200 mm de diâmetro. Calcular o diâmetro da polia do eixo da máquina.
6) Determinar o diâmetro nominal da polia movida, sabendo-se que a polia motora tem o diâmetro nominal de 100 mm e a relação de transmissão é de 1:4. 7) Nas questões a seguir, marque um x, na resposta correta: I. As polias e correias transmitem: a) ( ) impulso e força b) ( ) calor e vibração c) ( ) força e atrito d) ( )força e rotação
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II. A transmissão por correias exige: a) ( ) força e tração b) ( ) força de atrito c) ( ) velocidade tangencial d) ( ) velocidade III. As correias mais comuns são: a) ( ) planas e trapezoidais b) ( ) planas e paralelas c) ( ) trapezoidais e paralelas d) ( ) paralelas e prismáticas 8) Um motor elétrico AC, síncrono, com potência nominal de 5 CV e rotação de 1160 rpm, aciona o compressor de um sistema de refrigeração que deve girar com a rotação de 300 rpm. Considerando que: •
A distância entre centros é de: C = 600 mm.
•
O coeficiente de atrito é de: μ = 0,25.
•
Serviço normal de 8 a 10 horas/dia.
•
Correias em “V” Hi-Power II
Pede-se determinar: a) O tipo de correia e a quantidade de correias necessárias para a transmissão. b) A carga resultante no sistema. 9) A furadeira de bancada representada na figura, é acionada por um motor elétrico CA, síncrono, com potência de ½ CV e rotação de 1160 rpm. O eixo árvore da máquina deverá girar com 300 rpm. Especificar o tipo e a quantidade correias necessárias para a transmissão. Utilizar correias Hi Power II, e diâmetro 65 mm. Considerar o serviço normal ( 8 a 10 h/d) e admitir C= 560 mm.
REPOSTAS DOS EXERCÍCIOS
1) L A = 1123,6 mm ; LB = 2277,2 mm
7)
I = d
2) D1 = 92,8 mm
II = a
3) n = 375 rpm
III = a
4) n = 1200 rpm 5) Deixo da máquina = 300 mm
8) Tipo de correia: A-71 Gates Hi Power II Qc = 4 correias 47
