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Projeto Mecânico Pinos A norma da ASME define um pino ou uma chaveta como uma peça desmontável que, quando assentada a um rasgo, produz a transmissão de torque entre o eixo e o elemento associado por esta conexão radial. Pinos e chavetas encontram-se normalizados sob tamanhos e perfis diversos. Pinos O pino circular reto apresenta diâmetro constante ao longo de seu comprimento. O pino cônico apresenta seção circular, porém seu diâmetro varia linearmente ao longo de seu comprimento. Pinos O pino elástico apresenta-se como um elemento tubular com um rasgo de uma extremidade à outra de seu comprimento, o qual permite seu ajuste por pressão no interior do furo passante nas peças a serem conectadas. Pinos Pinos A capacidade de carga de um pino, em relação ao torque, é limitada pela resistência deste elemento ao duplo cisalhamento, em ambas as extremidades do pino. Pinos Para um pino sólido de diâmetro d e resistência ao escoamento por cisalhamento Sys, a capacidade máxima de torque será: Pinos Eixos Eixos são elementos de máquinas que têm função de suporte de outros componentes mecânicos ou de transmissão de movimento. Sua seção transversal circular com comprimento axial maior que o diâmetro da área de seção transversal. Árvores e Eixos Quando transmite rotação, torque ou potência a outro elemento de transmissão é denominado como árvore. Quando têm função apenas de suporte de outros componentes é nominado como eixo. Na prática, usa-se apenas o termo eixo para denominar estes componentes. Árvores e Eixos Um eixo rotativo transmitindo potência (em regime), está sujeito à ação de um momento torsor constante, que produz uma tensão de cisalhamento estática. Além disso sofre um momento fletor orientado, que produz uma tensão normal alternada simétrica. Eixos As fibras de uma região do eixo são sucessivamente submetidas à tração e à compressão, devido à rotação e deflexão do eixo), solicitando este elemento em fadiga. Para atender os critérios de falha devem ser projetados de forma que suas deflexões permaneçam dentro de limites aceitáveis. Eixos As principais solicitações nos eixos são: Flexão Simples, Torção Simples, Flexo-torção. O Momento Torçor (Mt) e Momento Fletor (Mf) são da mesma ordem de grandeza e por isso o eixo é dimensionando à flexão simples ou à tração simples. Solicitações A potência transmitida por um eixo é obtida pelo produto do torque pela velocidade angular. A potência deve ser convertida em unidades do Sistema Inglês (HP) ou do Sistema Internacional (KW). Eixos equação 1: Torque (engrenagens) Em um sistema de transmissão dado por engrenagens podemos calcular a força tangencial atuante através de 2 equações: Torque (engrenagens) equação 2: Quando um eixo está em rotação o seu centro de gravidade (ou centro de massa) não coincide com seu centro de giro, isso acontece devido a distribuição não uniforme da massa deste corpo em torno do centro, a qual ocasionará deflexões no eixo. Velocidade Crítica Essa deflexão moverá o centro de massa, afastando-o, assim, cada vez mais, até atingir o máximo, do centro geométrico, o qual passa pela linha de ação dos mancais. Velocidade Crítica Assim, a vibração no eixo seria de forma violenta devido a mudança de direção da força centrífuga durante a rotação do eixo. Para o cálculo da velocidade critica, considera-se o eixo submetido a um carregamento estático onde atuam, somente, a força peso das engrenagens e da polia. Velocidade Crítica Quando se inicia uma rotação, o eixo tende a girar em torno do eixo geométrico, sendo que em uma certa velocidade de rotação, a força centrífuga do centro de massa deslocado se iguala às forças de deflexão do eixo. A essa velocidade dá-se o nome de Velocidade Crítica. Velocidade Crítica A velocidade critica dos mancais é determinada seguindo a equação de Rayleigh-Ritz. Velocidade Crítica onde: ωc= velocidade crítica. W = carga estática sobre o eixo. yR = deflexão sob as cargas estáticas. g = aceleração da gravidade local 9,81m/s².
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