Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Campus Buritis ELEMENTOS DE MÁQUINAS II AULA 05 ELEMENTOS DIVERSOS DE EIXOS Parafusos de Fixação, Chavetas, Pinos, Cavilhas, Cupilhas e Anéis Elásticos Prof. Luiz Brant ELEMENTOS DIVERSOS DE EIXOS O eixo é um membro rotativo, usualmente de seção transversal circular, usado para transmitir potência ou movimento. Ele provê rotação, ou oscilação, a elementos tais como engrenagens, polias, volantes, manivelas, rodas dentadas e similares, e controla a geometria de seus movimentos. Para transmitir o movimento do eixo a esses elementos, é necessário um meio de transferência de torque: pinos, chavetas, estrias, etc. ELEMENTOS DIVERSOS DE EIXOS Além de transmitir torque, muitos desses dispositivos são projetados para falhar caso o torque exceda limites operacionais aceitáveis, protegendo os componentes mais caros Os elementos comuns de transferência de torque entre o eixo e engrenagens, polias, rodas dentadas, etc, são: Estrias Ajustes de Pressão e Contração Ajustes Cônicos Acoplamentos Parafusos de Fixação Chavetas Pinos e Cavilhas Cupilhas ou Contrapinos Anéis Elásticos (de retenção) PARAFUSOS DE FIXAÇÃO Para os casos de transmissão de baixo torque, vários meios de transmitir o torque estão disponíveis, dentre eles os parafusos de fixação. Ao parafusos de fixação dependem da compressão para desenvolver uma força de aperto. A resistência ao movimento axial do colar ou do cubo relativa ao eixo é chamada de capacidade de sustentação, devida à resistência friccional das porções em contato do colar e eixo, tanto quanto de qualquer penetração do parafuso de fixação no eixo. PARAFUSOS DE FIXAÇÃO (a) Ponta Plana ; (b) Ponta de Taça ; (c) Ponta Oval ; (d) Ponta de Cone ; (e) Ponta meio-grampo Parafusos Tipo Encaixe (soquete) PARAFUSOS DE FIXAÇÃO Fatores de Segurança: 1,5 a 2 para cargas estáticas, e 4 a 8 para cargas dinâmicas CHAVETAS As chavetas são elementos móveis que permitem a fixação do cubo de uma engrenagem ou polia a um eixo com objetivo específico de capacitar o conjunto cubo-roda a transmitir potência. Componentes chavetados geralmente tem um ajuste deslizante no eixo, assim, a montagem e desmontagem tornam-se fáceis. A chaveta é um dos meios mais efetivos e econômicos de transmitir níveis moderados a elevados de torque, se ajustando em uma ranhura no eixo e na engrenagem /polia. CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS As chavetas podem ser planas ou paralelas, inclinadas com ou sem cabeça e meia-lua ou meia- cana, do tipo normal, e ainda as denominadas finas. Todas elas estão previstas nas normas ABNT e DIN. O modo de fixá-las pode ser por parafusos ou por encaixe sob pressão As chavetas se classificam em: chavetas de cunha; chavetas paralelas; chavetas de disco. As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil. Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a altura (h); comprimento (L) e largura (b). Chavetas de Cunha Podem ser de diversos tipos: encaixada, meia- cana, plana, embutida e tangencial. CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS Chavetas encaixadas - São muito usadas. Sua forma corresponde à do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta. Chaveta meia-cana – Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore. Chavetas de Cunha CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS Chaveta plana – Sua forma é similar à da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano. Chavetas tangenciais – São formadas por um par de cunhas, colocado em cada rasgo. São sempre utilizadas duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120º. Transmitem fortes cargas e são utilizadas, sobretudo, quando o eixo está submetido a mudança de carga ou golpes. Chavetas de Cunha CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS Chavetas embutidas – Essas chavetas têm os extremos arredondados, conforme se observa na vista superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento da chaveta. As chavetas embutidas nunca têm cabeça. Lingüetas – Essas chavetas têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido. Chavetas Paralelas CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo. Chavetas de Disco ou meia-lua (tipo woodruff) CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS NBR 6375 Normas DIN | ABNT CLASSIFICAÇÃO DE CHAVETAS Normas DIN | ABNT NBR 6417 NBR 6417 NBR 5855 NBR 6375 NBR 6375 NBR 6375 NBR 6417 MATERIAIS DE CHAVETAS Os materiais empregados nas chavetas são, em geral, aços do tipo ABNT 1020, 1035 ou 1045, com dureza mínima de 10 Rc; ou ainda aços ligados do tipo ABNT 2330 ou 8630, tratados termicamente para uma dureza de 40 a 50 Rc; ou mesmo aços inoxidáveis do tipo AISI 304, 316 e 320. DIMENSÕES DE CHAVETAS DIMENSÕES DE CHAVETAS Tolerâncias DIMENSIONAMENTO DE CHAVETAS Chavetas Paralelas Para chavetas em cunha, o cálculo deverá considerar que uma parcela do torque será consumida pelo atrito 2/ 2 2/ 2 2/ hdL T hL d T hL F dbL T bL d T bL F 2 2 5,25,1 .577,0 FS SS FS S FS S ysy sy adm y adm 1,25D < L < 2D Recomendado: EXEMPLO 01 Uma árvore de diâmetro 50 mm, gira a 500 rpm e recebe por meio de uma polia uma potência de 20 kW. Conforme o projeto, sabe-se que o comprimento do cubo é de 75 mm. Verificar se é possível utilizar uma chaveta paralela 14 x 9 executada em aço ABNT 1025 LQ com escoamento e = 220 MPa. DIMENSIONAMENTO DE CHAVETAS EXEMPLO 02 O eixo-árvore de uma máquina encontra-se chavetado a uma engrenagem, para transmitir uma potência de 51,5 kW (~ 70 cv), girando com rotação n = 1.440 rpm. O diâmetro da árvore é de 100 mm. Adotando um fator de segurança igual a 2 e considerando que a chaveta será construída com aço SAE 1020 (e = 220 MPa), definir as dimensões mais adequadas para a chaveta. DIMENSIONAMENTO DE CHAVETAS ATENÇÃO à concentração de tensão no eixo, devido ao rasgo de chaveta: CHAVETAS Curvas de Peterson PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Pinos são elementos de fixação mais antigos e simples utilizados na construção e máquinas. São usados para fixar ou para posicionar peças umas em relação à outra, servir como pinos de segurança e até mesmo como eixo. Pinos ou Chaveta de Pinos Pinos CilíndricosPino Cônico Pino Elástico O ajuste dos pinos pode ser com folga ou com interferência. O pinos se apresentam em diversas formas: • Pinos cônicos (conicidade 1:50): Exercem função de centragem e exigem furos precisos e de bom acabamento. • Pinos cilíndricos: Quando solicitados ao cisalhamento exigem furos de tolerância rigorosa. • Pinos elásticos ou de mola: Devido a sua elasticidade, não exigem furos com tolerância muito precisa. São fabricados em aço mola. Pinos ou Chaveta de Pinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Pinos ou Chaveta de Pinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Pinos ou Chaveta de Pinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Pinos ou Chaveta de Pinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Pinos ou Chaveta de Pinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Cavilhas As cavilhas, também chamadas pinos estriados, pinos entalhados, pinos ranhurados ou, ainda, rebite entalhado, são pinos com ranhuras que permitem sua deformação ao serem introduzidos nos furos. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva em conta o formato dos elementos e suas aplicações. Por exemplo, pinos são usados para junções de peças que se articulam entre si e cavilhas são utilizadas em conjuntos sem articulações. Justamente as ranhuras (ou entalhes) é que fazem com que o conjunto não se movimente no caso de se utilizar cavilhas. PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Cavilhas A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Cavilhas PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Cupilhas ou Contrapinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Cupilha é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo cilíndrico e uma cabeça. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas e pinos. Cupilhas ou Contrapinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS Aplicação em Porcas Cupilhas ou Contrapinos PINOS, CAVILHAS E CUPILHAS pino com cabeça pino sem cabeça ANÉIS ELÁSTICOS Anéis elásticos (ou anéis de retenção) são usados para impedir o movimento axial de um rolamento, por exemplo, tanto no eixo como no seu alojamento. São fabricados em aço-mola e tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização. ANÉIS ELÁSTICOS São frequentemente usados em ressaltos de eixos ou furos, para tanto, um sulco deve ser cortado (no eixo ou furo) para receber o retentor elástico. Para tamanhos e dimensões mais adequados às cargas axiais impostas, o catálogo dos fabricantes deve ser consultado. ANÉIS ELÁSTICOS Anel elástico tipo E: Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1.000 mm Trabalha externamente · Norma DIN 471. Anel elástico tipo I: Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1.000 mm Trabalha internamente · Norma DIN 472. ELEMENTOS DIVERSOS DE EIXOS Efeito Colateral: Concentrações de Tensão ao longo do eixo
Compartilhar