Prévia do material em texto
Escola Senai Ricardo Lerner Elementos de Transmissão Felipe Aguiar de Mattos Gonçalves Cotia 2022 Elementos de Transmissão Cotia 2022 Trabalho de reposição de aulas do curso técnico de Eletromecânica da escola SENAI “Ricardo Lerner”. Sumário Introdução...............................................................................................................................4 Eixo e eixo-árvore...................................................................................................................5 Eixo fixo...............................................................................................................................5 Eixo-Árvore..........................................................................................................................6 Acoplamentos.........................................................................................................................7 Acoplamentos rígidos..........................................................................................................7 Acoplamentos flexíveis........................................................................................................8 Polias e Correias.....................................................................................................................9 Engrenagens.........................................................................................................................11 Cônicas.............................................................................................................................12 Helicoidais.........................................................................................................................12 Hipoides............................................................................................................................13 Cremalheira.......................................................................................................................13 Retas.................................................................................................................................14 Parafuso de rosca sem fim................................................................................................14 Rodas dentadas e correntes.................................................................................................15 Cames, bielas e virabrequins................................................................................................16 Came.................................................................................................................................16 Biela..................................................................................................................................17 Virabrequim.......................................................................................................................18 Cardans e cruzetas...............................................................................................................19 Eixo Cardan.......................................................................................................................19 Cruzeta..............................................................................................................................20 Referências Bibliográficas.....................................................................................................21 Cotia 2022 Cotia 2022 4 Introdução Os elementos de transmissão mecânica são elementos de máquina compostos por peças que possibilitam a transmissão de potência, torque e rotação para uma máquina acionada em uma operação industrial. Para que uma máquina seja colocada em funcionamento, as peças internas devem estar operando em harmonia. Isso significa, na prática, garantir a correta execução de todas as etapas de transmissão de energia. Podemos entender um sistema mecânico desta forma: eles são criados para possibilitar a transferência de potência, energia e movimento a outros sistemas e elementos que compõem a máquina. Portanto, eles são os responsáveis por manter o bom funcionamento e rendimento das máquinas durante toda a operação industrial. Uma característica desses equipamentos de transmissão é a presença de elementos rolantes, que fazem com que a transmissão de energia seja realizada por meio de um movimento rotacional. Os elementos que trataremos nesse trabalho são: Eixo e eixo-árvore, acoplamentos, polias e correias, engrenagens, rodas dentadas e correntes, cames, bielas e virabrequins, cardans e cruzetas, além de suas respectivas especificações e métodos de aplicação. Cotia 2022 5 Eixo e eixo-árvore Eixo é um elemento mecânico rotativo ou estacionário de secção usualmente circular onde são montados outros elementos mecânicos de transmissão tais como: engrenagens, polias, ventiladores, rodas centradas, entre outros. Os eixos são suportados em mancais, de deslizamento ou rolamento, tendo secção quase sempre mássica e variável, com rasgos de chavetas para fixação de componentes. Eixo fixo São eixos cujo as peças que eles suportam giram em relação a ele mesmo, eles não transmitem potência, são fixos em relação a estrutura e são menos sujeitos a fadiga. Cotia 2022 6 Eixo-Árvore São eixos móveis, cujo as peças que eles suportam são fixas em relação ao eixo. Eles podem transmitir potência, são móveis em relação à estrutura e são mais sujeitos a fadiga. Constituem os eixos motrizes dos equipamentos (na maioria dos casos). Cotia 2022 7 Acoplamentos O Acoplamento é um componente mecânico classificado como elemento de máquina e sua principal função é transmitir rotação e torque em sistemas rotativos. Unir um eixo- motriz e um eixo acionado. Além disso, têm a função de absorver pequenos choques e desalinhamentos durante a operação. Tanto desvios angulares, quanto axiais e radiais. Acoplamentos rígidos O acoplamento rígido ou fixo utiliza-se quando a montagem não permite movimentação entre os eixos. Os principais modelos de acoplamentos rígidos são: com flanges e flanges aparafusadas. Principais tipos de acoplamentos rígidos: Em luva: tem formato de tubo e seu furo acomoda os eixos que são fixados um em cada lado do acoplamento; Flangeados: consiste em flanges que são fixadas na extremidade de cada eixo. Os flanges são aparafusados uma à outra para a transmissão de torque. Bipartidos: são usados quando há necessidade de facilidade de instalação e remoção dos acoplamentos. Eles têm o formato de tubos partidos longitudinalmente, e parafusos unem as duas metades. Engrenagem: Os acoplamentos de engrenagem funcionam como um sistema de engrenagens. Ou seja, transmitem torque por meio de cubos com dentes. Devido ao engrenamento, estes acoplamentos são indicados para a transmissão de grandes torques e acomodam desalinhamentos em todas as direções, axial, paralelo e angular. Corrente: Os acoplamentos de corrente consistem em dois cubos engrenados radialmente que são engatados por uma corrente dupla de rolos. São usados em aplicações onde a velocidade é entre baixa e moderada, e torque alto. Cotia 2022 8 Grade: O acoplamento de grade possui um elemento flexível em forma de grade elástica. Assim, permite que eles acomodem pequenos desalinhamentos lineares, radiais e angulares. Por esse motivo, usamos quando temos altos níveis de torque e amortecimento. Também possui capacidade superior de absorção de vibração. Sobretudo em comparação com outros modelos, de engrenagem por exemplo. Lâminas: É acoplamento cujo o torque é transmitido por meio de discos finos (lâminas). Eles são tensionados e comprimidos durante a operação. Transmitem torque com grande eficiência e acomodam todos os tipos de desalinhamento. Também compensam o movimento relativo entre o eixo motriz e o movido. Se o acoplamento de lâmina tiver só um conjunto de lâminas, ele podeacomodar desalinhamento angular e axial. Se houver dois conjuntos de lâminas, ele também consegue acomodar o desalinhamento paralelo. Acoplamentos flexíveis Usamos o acoplamento flexível quando queremos evitar movimentos bruscos. Permite maior suavidade na transmissão do torque. Portanto, absorve desalinhamento axial, radial e angular dos eixos. Da mesma forma para pequenas vibrações. Acoplamento Elástico: É o acoplamento que utiliza um elemento elástico entre os cubos. Este elemento pode ser de borracha ou poliuretano. Os modelos mais comuns são: o tipo garra, estrela, acoplamento de cruzeta e acoplamento de correia. São importantes para o bom funcionamento de máquinas e equipamentos industriais. Possuem maior capacidade de amortecimento, proteção contrachoques mecânicos e vibrações. Sua construção simples e fácil instalação, exige pouca manutenção. Por isso, o valor desse componente é relativamente baixo Cotia 2022 9 Polias e Correias Polias e correias são a base de sistemas de transmissão mecânica para motores e equipamentos. As polias são elementos mecânicos, com ou sem canais periféricos, acoplados a eixos motores e movidos. Para funcionarem, necessitam da presença de vínculos chamados correias. Sendo assim, a principal função da polia ou correia é transferir o movimento de força, ou torque, entre componentes de uma máquina como, por exemplo: acoplamentos e eixos. Dessa forma, configuram um sistema de transferência de força e movimento altamente confiável. As polias podem ser confeccionadas de diversos materiais, como o ferro fundido, ligas leves, materiais sintéticos e ligas de aço. Principais tipos: Polias de aro plano; Polias de aro abaulado; Polia escalonada de aro plano; Polia escalonada de aro abaulado; Polia com guia; Polia simples em “V”; Polia em “V” múltiplas (polias industriais duplas, triplas ou mais canais em “V”; conforme a necessidade de potência de transmissão); Polia sincronizadora e; Polia para correias redondas. Já as correias podem ser feitas, predominantemente, a partir de cordonéis vulcanizados revestidos por borrachas e lonas. Desse modo podem ser lisas ou dentadas e cada tipo é indicado para cargas de diferentes naturezas. Principais tipos: Correias em V: possuem um perfil trapezoidal (forma de V) que se encaixa no canal da polia em V. Dessa forma, evita que ela escorregue na polia quando ajustada e tensionada corretamente. Cotia 2022 10 Correias planas: também utilizadas para transmissão de potência a partir de um eixo para outro. É o tipo de correia mais utilizado nas indústrias. Seu funcionamento se dá basicamente pelo atrito entre a superfície da polia e correia. Correias dentadas: são correias que possuem sulcos (ou ranhuras). Formam uma espécie de dentes que se encaixam na polia dentada. Como resultado, tem-se ausência de deslizamento, ou seja, a correia não escorrega na polia. Dessa forma, os eixos acionados permanecem sempre sincronizados. Correias Sincronizadoras: assim como nas correias dentadas, elas não dependem do atrito de contato com a polia para transmitir o movimento. Esta correia também possui ranhuras que se encaixam na polia sincronizadora. São fabricadas com materiais que proporcionam maior resistência à abrasão. Cotia 2022 11 Engrenagens Engrenagens são elementos mecânicos compostos de rodas dentadas que se ligam a eixos, aos quais imprimem rotação e torque, transmitindo assim potência. As velocidades rotacionais e os torques de duas engrenagens diferem em proporção aos seus diâmetros. Os dentes das duas rodas de uma engrenagem têm todos o mesmo formato. As engrenagens operam aos pares, os dentes de uma encaixando nos espaços entre os dentes de outra. Se os dentes de um par de engrenagens se dispõem em círculo, a razão entre as velocidades angulares e os torques do eixo será constante. Se o arranjo dos dentes não for circular, variará a razão de velocidade. A maioria das engrenagens é de forma circular. Para transmitir movimento uniforme e contínuo, as superfícies de contato da engrenagem devem ser cuidadosamente moldadas, de acordo com um perfil específico. Se a roda menor do par (o pinhão) está no eixo motor, o trem de engrenagem atua de maneira a reduzir a velocidade e aumentar o torque; se a roda maior está no eixo motor, o trem atua como um acelerador da velocidade e redutor do torque. Aqui apresentaremos seus principais tipos: Cotia 2022 12 Cônicas É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de intersecção é geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. O dente das rodas cônicas tem formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e a direção da força, em baixas velocidades. Helicoidais Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas, por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada por mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°). Cotia 2022 13 Hipoides As engrenagens hipoides são uma variedade de engrenagens que, ao contrário das cônicas, os seus eixos não se cruzam. São empregadas para transmitir movimento e cargas elevadas entre eixos que não se cruzam. Podem ser de diversos tipos de dentados espirais. Cremalheira É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilíneo ou vice-versa. Cotia 2022 14 Retas Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição da engrenagem em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. Parafuso de rosca sem fim Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções de 1:20, chegando até a valores maiores do que 1:300. Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar. Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando. Cotia 2022 15 Rodas dentadas e correntes Uma das peças mais importantes de uma máquina, seja ela mecânica ou industrial, é a roda dentada para corrente, mais conhecida como engrenagem para corrente. A roda dentada para corrente nada mais é do que uma peça redonda ou cilíndrica, onde seus dentes se encaixam na corrente fazendo com que o sistema no qual faz parte produza movimentos contínuos. A roda dentada para corrente é usada quando a distância entre os eixos não permite o uso de engrenagens. Além disso, também são indicadas em ambientes que sofrem com partículas abrasivas e umidade. A transmissão por roda dentada e corrente é mais eficiente que a transmissão por correias e polias. Cotia 2022 16 Cames, bielas e virabrequins Came A came (ou o camo) é uma peça de forma excêntrica e movimento circular (giratório) que compõe um conjunto mecânico com outra peça chamada de seguidor, cujo movimento é linear (retilíneo) alternado. A função principal deste conjunto mecânico é transformar o movimento circular da came em movimento não circular no seguidor, visto que o seguidor na maioria dos projetos apresentamovimento reto, oscilante (do tipo vai e vêm), mas pode também apresentar movimento angular: abrindo e fechando uma tampa fixada por um de seus lados. Existem diversos tipos de cames, aplicados em diversas máquinas existentes nas indústrias e estudadas na área da mecânica clássica. Na maioria dos casos, as cames são usadas como geradoras de função para controlar diferentes movimentos em uma determinada máquina que realiza operações diferentes. Há diversas aplicações e tipos de cames. São exemplos de aplicações comerciais de cames as chaves de cames, as cames de mesas giratórias, as cames de volante etc. Uma das aplicações mais comum do sistema came e seguidor é o sistema para abertura e fechamento das válvulas de admissão e exaustão de gases para os cilindros no motor de combustão interna. As cames se encontram no eixo de comando de válvulas e as válvulas fazem a função do seguidor. Cotia 2022 17 Biela Uma biela é qualquer peça de uma máquina que serve para transmitir ou transformar o movimento linear alternativo em circular contínuo. Um exemplo de biela no interior de um motor de automóvel é a peça que liga o êmbolo (pistão) à cambota. A cabeça (parte mais larga) é apertada à cambota por meio de parafusos e a extremidade oposta é trancada pela cavilha do êmbolo, no interior da sua saia. Enquanto está extremidade se desloca para cima e para baixo (solidária com o movimento do pistão), a cabeça descreve um movimento circular. Não tem, portanto, qualquer mecanismo de atenuação do esticão do pistão aquando da explosão ou combustão, pelo que o movimento brusco seria transmitido diretamente da cambota para o eixo com esta, por sua vez, sofrendo as consequências da explosão - vibrações. Esta função é assegurada pelos moentes de apoio da cambota e pelo volante do motor. Algumas bielas dispõem de uma cabeça com ligação oblíqua, facilitando o acesso durante a montagem e desmontagem do motor. Cotia 2022 18 Virabrequim O virabrequim é um dos componentes essenciais ao bom funcionamento do motor: a combustão interna. Ele também é conhecido como girabrequim ou árvore de manivela. Esse componente fica em contato direto com as partes quentes dos veículos e com o atrito contínuo. Dessa forma, necessita ser robusto e normalmente é feito de aço fundido ou aço forjado, o que o torna mais resistente às condições em que trabalha. Está posicionado na parte interna de um motor (parte de baixo do bloco), sendo encarregado de receber as forças criadas pela movimentação dos pistões durante a queima de ar-combustível e convertendo-as em torque rotacional. Tecnicamente falando, o virabrequim fica na parte de baixo do bloco do motor. Ele fica preso por mancais (dispositivos que apoiam um eixo) lubrificados revestidos por bronzinas ou casquilhos (unem as bielas ao colo do virabrequim), que são peças que possuem a função de se desgastar e possibilitar que o eixo esteja sempre com movimento livre. Dessa forma, ele evita o atrito diretamente nas partes do bloco, o que significaria a impossibilidade do movimento e travaria o motor. O virabrequim está conectado também aos pistões das bielas, que estão presas às manivelas desse eixo, que estão protegidas da mesma forma por casquilhos lubrificados. A movimentação dos pistões acaba gerando outra, circular. Esta é encaminhada pelo virabrequim diretamente ao volante de inércia do motor e deste à transmissão, por meio do conversor de torque ou da embreagem. Nesse momento a energia gerada é transmitida às rodas do veículo pelo eixo cardã ou semi-eixos. Cotia 2022 19 Cardans e cruzetas Eixo Cardan Ele dá mais liberdade de movimento durante a variação de velocidade ao fazer a ligação da força gerada às rodas. Veículos com motor dianteiro e tração traseira, caminhões, 4×4, ônibus e motos utilizam esse tipo de eixo. Uma haste metálica com forquilhas em suas extremidades e uma cruzeta central basicamente compõe o eixo cardã. Por este motivo, possui um grande tempo de vida. Por isso, muitos motoristas se esquecem de verificar seu estado ou não se preocupam com a peça. No entanto, para que haja um bom desempenho no momento da direção, o eixo cardã deve estar em perfeitas condições para fornecer mais estabilidade e segurança. Diversos componentes, como por exemplo cruzetas, luvas, ponteiras dianteiras e traseiras, rolamentos, mancais e suportes, flanges de cruzetas, flanges de acoplamento e terminais yoke formam o eixo cardan. Sendo assim, eles permitem que o ângulo varie, distribuindo o peso de forma uniforme e garantindo o equilíbrio durante a locomoção do veículo. Cotia 2022 20 Cruzeta A cruzeta é uma peça que fica localizada nas extremidades do eixo cardan — por isso, também é conhecida como cardan, cruzeta cardan e cruzeta do cardan. A peça compõe o que chamamos de juntas universais. São usadas na coluna e direção do automóvel. No entanto, nos veículos grandes, as cruzetas são peças maiores. As peças possuem dois eixos que cruzam a 90º. Tem um formato em cruz e por isso leva o nome de cruzeta. As mais comuns são responsáveis pela transmissão de força do motor para o diferencial, em ângulos variados. As cruzetas distribuem a força que é gerada dentro do motor e do câmbio até o diferencial do automóvel. Isso oferece estabilidade ao veículo, mesmo em terrenos irregulares e em condições extremas. A peça possui 4 extremidades, espigas e roletes que são mantidos dentro de uma capa protetora. Os componentes possuem garfos e flanges que se unem ao eixo cardan e permitem o movimento da junta. Cotia 2022 21 Referências Bibliográficas Disponível em: https://blog.acoplastbrasil.com.br/elementos-de-transmissao-mecanica/ (19/11/2022) Disponível em: https://adm.online.unip.br/img_ead_dp/35114.pdf (19/11/2022) Disponível em: https://www.fatecsertaozinho.edu.br/eixo-ou-eixo-arvore-qual-a-diferenca (19/11/2022) Disponível em: https://blog.acoplastbrasil.com.br/o-que-sao-acoplamentos/ (19/11/2022) Disponível em: https://www.abecom.com.br/acoplamentos-industriais/ (19/11/2022) Disponível em: https://www.abecom.com.br/polias-e-correias/#:~:text=O%20que%20s %C3%A3o%20polias%20e,presen%C3%A7a%20de%20v%C3%ADnculos%20chamados %20correias. (19/11/2022) Disponível em: https://www.induscor.ind.br/roda-dentada-corrente (19/11/2022) Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Came_(mec%C3%A2nica) (19/11/2022) Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Biela (19/11/2022) Disponível em: https://reviewauto.com.br/o-que-e-virabrequim/ (19/11/2022) Disponível em: https://cpfabbri.com.br/como-funciona-o-eixo-cardan/ (19/11/2022) Disponível em: https://www.moura.com.br/blog/cruzetas/#:~:text=A%20cruzeta %20%C3%A9%20uma%20pe%C3%A7a,as%20cruzetas%20s%C3%A3o%20pe%C3%A7as %20maiores. (19/11/2022) Cotia 2022 https://www.moura.com.br/blog/cruzetas/#:~:text=A%20cruzeta%20%C3%A9%20uma%20pe%C3%A7a,as%20cruzetas%20s%C3%A3o%20pe%C3%A7as%20maiores https://www.moura.com.br/blog/cruzetas/#:~:text=A%20cruzeta%20%C3%A9%20uma%20pe%C3%A7a,as%20cruzetas%20s%C3%A3o%20pe%C3%A7as%20maiores https://www.moura.com.br/blog/cruzetas/#:~:text=A%20cruzeta%20%C3%A9%20uma%20pe%C3%A7a,as%20cruzetas%20s%C3%A3o%20pe%C3%A7as%20maiores https://cpfabbri.com.br/como-funciona-o-eixo-cardan/ https://reviewauto.com.br/o-que-e-virabrequim/ https://pt.wikipedia.org/wiki/Biela https://pt.wikipedia.org/wiki/Came_(mec%C3%A2nica) https://www.induscor.ind.br/roda-dentada-corrente https://www.abecom.com.br/polias-e-correias/#:~:text=O%20que%20s%C3%A3o%20polias%20e,presen%C3%A7a%20de%20v%C3%ADnculos%20chamados%20correias https://www.abecom.com.br/polias-e-correias/#:~:text=O%20que%20s%C3%A3o%20polias%20e,presen%C3%A7a%20de%20v%C3%ADnculos%20chamados%20correias https://www.abecom.com.br/polias-e-correias/#:~:text=O%20que%20s%C3%A3o%20polias%20e,presen%C3%A7a%20de%20v%C3%ADnculos%20chamados%20correias https://www.abecom.com.br/acoplamentos-industriais/ https://blog.acoplastbrasil.com.br/o-que-sao-acoplamentos/https://www.fatecsertaozinho.edu.br/eixo-ou-eixo-arvore-qual-a-diferenca https://adm.online.unip.br/img_ead_dp/35114.pdf https://blog.acoplastbrasil.com.br/elementos-de-transmissao-mecanica/ Introdução Eixo e eixo-árvore Eixo fixo Eixo-Árvore Acoplamentos Acoplamentos rígidos Acoplamentos flexíveis Polias e Correias Engrenagens Cônicas Helicoidais Hipoides Cremalheira Retas Parafuso de rosca sem fim Rodas dentadas e correntes Cames, bielas e virabrequins Came Biela Virabrequim Cardans e cruzetas Eixo Cardan Cruzeta Referências Bibliográficas