Chavetas

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Engº: Maquias Henrique Rungo 
 
Tema: Ligações por Chavetas 
Email: maaquias@gmail.com 
 
Contacto:84 7481021 
 
Curso : Mecânica Industrial 
 
 Código: UCEP0441018 
 
 Turma : MI.CV3- 1 & 2 
 
 
 
IIM – Instituto Industrial de MaputoMódulo: 
Caracterizar Comportamento de Conjuntos Mecânicos 
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mailto:maaquias@gmail.com
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As chavetas são elementos de máquinas utilizados 
tanto para fixação de peças como para a transmissão de 
movimento entre peças. Os exemplos típicos de peças 
unidas por chavetas são veios e cubos de polias, 
engrenagens, uniões de veios, volantes e outros. 
As chavetas e as ligações por elas constituídas 
transmitem momentos torsores (às vezes forças axiais) 
por meio de contacto entre as superfícies da chaveta e 
as das peças, na presença de uma certa pressão mútua 
que tende a causar o esmagamento das peças da 
ligação. 
Ligações Chavetadas (generalidades) 
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Uma das vantagens mais notórias das ligações 
chavetadas é a facilidade de montagem e 
desmontagem. 
Há muitos tipos de chavetas, com variadas formas e 
disposições em relação aos eixos geométricos das peças 
unidos. 
Na presente abordagem distinguem-se dois grupos 
principais: 
- Chavetas em forma de cunha 
- Chavetas prismáticas. 
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Para além destes grupos, existem chavetas especiais: de 
disco ou meia-lua (Woodruff fig 4), cilíndricas (fig. 5), 
chavetas em forma de cunha (fig. 1), chavetas cónicas, 
pinos, cavilhas, etc. 
 
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As chavetas em forma de cunha estão a cair em desuso 
pois entortam as peças unidas causando descentragens 
(fig. 1-∆). Por outro lado, a ranhura cuneiforme que é 
feita no cubo é difícil de fabricar (por causa da 
necessidade de garantir um certo ângulo de inclinação). 
As chavetas do tipo "cunha" são tipicamente montadas 
com uma certa folga lateral tanto no 
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 Chavetas em forma de cunha 
cubo como no veio. 
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 As superfícies de trabalho deste tipo de chavetas são as 
superfícies que formam a cunha (superior e inferior). As 
chavetas em forma de cunha podem ser feitas em 
diversas execuções. Apesar de que as chavetas em 
forma de cunha são geralmente montadas numa 
ranhura do cubo e outra do veio, há casos em que o 
veio não é ranhurado, podendo ter uma superfície 
achatada para receber a superfície inferior da chaveta 
ou ter uma geratriz cilíndrica normal, na qual se monta 
uma chaveta cuja superfície inferior tem a concavidade 
correspondente ao veio em que é instalada. 
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As execuções das chavetas dependem, em certa medida, da 
tecnologia de fabricação das ranhuras e processo de 
montagem. Correspondentemente, as extremidades das 
chavetas podem ser rectas, semicirculares, mistas (recta e 
semicircular). 
Há chavetas que formam ligações tensionadas e outras que 
formam ligações não tensionadas. As primeiras são 
constituídas por superfícies em cunha e as últimas são livres 
de tensão antes da aplicação da carga externa. As últimas são 
chavetas em que a carga externa é que constitui a força de 
interacção entre o veio e o cubo, através da chaveta. 
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Nas chavetas em forma de cunha, o torque T é 
transmitido por meio de forças de atrito nas superfícies 
superior e inferior da chaveta (fig. 1) que por sua vez 
provém da tensão σ devida ao aperto. A distribuição da 
tensão é desequilibrada pelo torque T e adquire uma 
forma triangular (pelo menos a componente 
relacionada com a reacção ao torque). Pode-se 
considerar que o torque externo é equilibrado pelas 
forças de atrito e pela assimetria na redistribuição das 
tensões: 
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onde: 
 T - é o torque externo 
 f - é o coeficiente de atrito entre a chaveta e o veio 
 Fn - é a força normal no sup. de contacto entre a 
chaveta e o veio, 
d - é o diâmetro do veio ≈ braço do binário das forças 
de atrito. 
b/6 - braço da resultante da tensão na face da chaveta: 
 
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As chavetas em forma de cunha são descritas por 
alguns parâmetros geométricos dos quais de destacam 
a altura (h), a largura (b), o comprimento (ℓ), e o 
ângulo de cunha ( ψ ). Os ângulos de cunha são 1:100, 
mas há outras inclinações menos comuns: 1:10; 1:20; 
1:30; 1:50. 
 
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As chavetas prismáticas têm faces paralelas. São as mais 
divulgadas. Neste tipo de chavetas o torque é 
transmitido pelas faces laterais, sem necessidade de 
tensionamento prévio para criar forças de atrito. Há 
várias execuções de chavetas que podem ter 
extremidades rectas, curvas ou mistas. Por isso, o 
comprimento de cálculo da chaveta pode ser menor que 
o comprimento total. 
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Chavetas Prismáticas 
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Os parâmetros principais da chaveta são: 
b - largura; - comprimento; 
 t1 - profundidade da ranhura para chaveta no veio; 
t2 - profundidade da ranhura para chaveta no cubo. 
t2 ≈ h/2. 
As chavetas prismáticos são normalizados e 
apresentam uma folga entre a sua face superior e o 
cubo, quando montadas. 
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Esta situação é diferente das chavetas em forma de 
cunha que têm folgas nas faces laterais e aperto nas 
superfícies superior e inferior, contra os fundos das 
ranhuras no cubo e no veio, respectivamente. As 
chavetas prismáticas transmitem momentos torsores 
por meio da pressão exercida nas suas faces laterais da 
parte das ranhuras no veio e no cubo. 
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 Por causa disso, a chaveta está sujeita a tensões de 
esmagamento e a cisalhamento simples, na secção 
limítrofe entre o cubo e o veio (fig. 2). A tensão de 
esmagamento é a razão entre a força tangencial e 
área da chaveta sujeita à pressão por parte de uma 
das ranhuras (ou do cubo ou do veio). Pode ser 
avaliada por: 
 
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A tensão de corte da chaveta 
 
 
 
Nestas fórmulas: 
T - é o momento torsor a transmitir, em N⋅mm 
d - é o diâmetro do veio, em mm 
h - é a altura da chaveta, em mm 
ℓc - é o comprimento de cálculo da chaveta; quando as 
extremidades da chaveta são arredondadas (fig. 2) 
ℓc = -2⋅R, onde R é o raio do arredondamento da extremidade. 
 
 
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As chavetas prismáticas, tendo faces paralelos e não 
necessitando de aperto inicial, possibilitam o 
deslizamento axial relativo entre o cubo e o veio. Este 
facto é observado nas ligações móveis, nas quais há 
intenção de obter um deslocamento macroscópico do 
cubo ou do veio (por exemplo, em mecanismos de 
mudança de velocidades, veios telescópicos e 
embraiagens). 
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 Quando a ligação é móvel convém fixar a chaveta 
(apertar) no veio ou cubo, usando parafusos (fig. 3 a), 
ressaltos em forma de pino (fig. 3 b) ou outro meio para 
fixar a chaveta a um dos membros (por exemplo, 
ajustamento forçado). 
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Quando se dimensiona uma ligação chavetada com 
chavetas prismáticas, primeiro usam-se tabelas para 
escolher a secção transversal da chaveta em função do 
diâmetro do veio. Com os valores tabelados calcula-se o 
comprimento necessário para garantir a condição de 
capacidade de trabalho e usa-se este comprimento para 
dimensionar a chaveta. Para fins práticos, é possível 
também escolher o comprimento da chaveta como 
sendo ligeiramente menor que o do cubo e depois fazer 
o cálculo testador. 
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As chavetas Woodruff são constituídas por um 
segmento de cilindro e são usadas para transmitir 
cargas com pequenos valores. São montadas numa 
ranhura com fundo redondo, que se pode obter 
utilizando uma fresa de disco. 
O princípio de transmissão de forças das chavetas 
Woodruff não difere do das chavetas prismáticas. 
 
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Chavetas em meia-lua (Woodruff) 
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Uma das vantagens destas chavetas é que não é 
necessário que haja grandes deslocamentos relativos 
entre o cubo e o veio para a sua montagem, visto que 
ela tem a possibilidade de girar dentro da ranhura, no 
plano longitudinal do veio. Por analogia às chavetas 
prismáticas, a limitação da tensão de esmagamento é 
expressa por: 
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Estas chavetas penetram muito profundamente no veio, 
acabando por enfraquecê-lo. Por causa desta 
desvantagem, quando a resistência mecânica da ligação 
não é suficiente é preferível montar chavetas múltiplas 
mas não na mesma secção transversal. Podem ser 
montadas uma atrás da outra, na direcção axial. 
 
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As chavetas cilíndricas são usadas para fixar peças nas 
extremidades dos veios. Para este tipo de chavetas, o 
furo na ligação cubo/veio é feita depois de se montar o 
cubo sobre o veio. Quando se devem transmitir cargas 
de valores elevadas podem ser montadas 2 ou 3 
chavetas cilíndricas com ângulo de disposição relativo 
de 180º e 120º, respectivamente. 
 As chavetas cilíndricas são montadas com aperto e, em 
alguns casos, têm forma cónica. 
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Chavetas cilíndricas (pinos longitudinais) 
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Para o cálculo da resistência da chavetas também se usam as 
tensões de esmagamento. Para este cálculo, a superfície de 
esmagamento é considerada como a projecção da superfície 
cilíndrica num plano perpendicular à direcção das tensões, 
em que o cubo ou o veio só vai até meia altura. Por isso, a 
fórmula para o cálculo das tensões de esmagamento é: 
 
 
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onde a área sujeita ao esmagamento é 
expressa por dch. /2, aproximadamente. 
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Para além das construções analisadas, há outros tipos 
de chavetas e outros tipos de montagens. 
 
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Outras Chavetas 
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As chavetas são feitas com aços ao carbono ou aços de liga 
com limite de resistência бr ≥ 500 MPa. As tensões 
admissíveis dependem do material do cubo e do veio, 
regime de funcionamento e ajustamentos entre o cubo e o 
veio. 
 Para ligações chavetadas comuns pode ser usados os 
seguintes valores: 
Para ligações fixas, ajustamentos incertos:[б𝑒𝑠𝑚 ] = 150 ...8 0 
MPa 
Para ligações fixas, ajustamentos com aperto: [б𝑒𝑠𝑚 ]= 200 ...1 
10 MPa Os menores valores são para cubos de ferro-fundido 
e para cargas notoriamente variáveis. 
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Materiais para Chavetas 
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As tensões admissíveis para ligações móveis na 
direcção axial, são bastante menores de modo a evitar a 
gripagem e limitar o desgaste. Por isso [б𝑒𝑠𝑚]=30 ...2 0 
MPa É costume adoptar valores de tensões admissíveis 
ao corte na faixa [τ] = 90. ..6 0 MPa 
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