Aula 5 Elementos diversos de eixos Acoplamentos

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CURSO DE 
ENGENHARIA MECÂNICA 
Campus Buritis 
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II 
AULA 05 
ELEMENTOS DIVERSOS DE EIXOS 
 
Acoplamentos 
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. Para transmitir o movimento 
do eixo a esses elementos ou para outros eixos, é 
necessário um meio de transferência de torque: estrias, 
ajustes cônicos, acoplamentos, 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 eixos ou entre 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) 
ACOPLAMENTOS 
Acoplamento é um conjunto mecânico, 
constituído de elementos de máquinas, 
empregado na transmissão de movimento de 
rotação entre duas árvores ou eixo-árvores, 
conforme figura. 
Emprega-se o acoplamento quando se deseja 
transmitir um momento de rotação de um eixo 
motor a outro elemento de máquina, situado 
coaxialmente (eixo comum) a ele. Também 
podem ser definidos como elementos de 
transmissão de máquinas, cujo objetivo é unir 
duas extremidades (eixos) de equipamentos 
distintos na transmissão de força. 
Princípio de Funcionamento 
ACOPLAMENTOS 
Classificação: 1) Acoplamentos Rígidos 
ACOPLAMENTOS 
Este tipo de acoplamento é considerado como 
o método clássico de conectar árvores, sendo 
adequado na transmissão de potência 
elevada em baixa velocidade. 
Os acoplamentos rígidos são simples, 
baratos e relativamente fáceis de projetar, 
mas requerem alinhamentos colineares 
precisos dos eixos a serem acoplados. 
Além disso, os eixos devem estar bem 
suportados por mancais próximos ao 
acoplamento. 
Classificação: 1) Acoplamentos Rígidos 
ACOPLAMENTOS 
A geometria típica para um acoplamento rígido envolve 
duas metades similares, cada uma com um cubo de modo 
a acomodar a fixação ao seu respectivo eixo. Um furo 
guiado para o alinhamento preciso e parafusos de 
fixação em um único círculo de parafusos para fixar junto 
às duas medidas. A figura ilustra a geometria de um 
acoplamento rígido simples do tipo flange. 
Classificação: 1) Acoplamentos Rígidos 
ACOPLAMENTOS 
Se o torque transmitido for constante e nenhuma vibração induzida, o modo de 
falha predominante para um acoplamento rígido é o escoamento. Se o torque 
varia, ou se vibração está presente ou se existe um desalinhamento significativo 
no sistema do eixo rotativo, os prováveis modos de falha passam a ser fadiga 
ou fadiga por fretagem. 
O acoplamento dos cubos 
rígidos aos eixos pode ser 
obtido utilizando-se chavetas, 
luvas cônicas ou ajustes 
com interferência. 
Classificação: 1) Acoplamentos Rígidos 
 Transmissão de maior torque e potência; 
 São simples, baratos e relativamente fáceis de projetar; 
 Fornece alta rigidez através da junta; 
 Pequenos ângulos de torção relativos; 
ACOPLAMENTOS 
VANTAGENS 
Classificação: 1) Acoplamentos Rígidos 
 Não permitem qualquer desalinhamento entre os dois eixos. 
Caso ocorra esse desalinhamento, pode vir a causar grandes 
forças e momentos fletores os quais podem sobrecarregar o 
acoplamento, os eixos, os mancais ou alojamento de suporte. 
ACOPLAMENTOS 
DESVANTAGENS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
ACOPLAMENTOS 
Esses elementos são empregados para 
tornar mais suave a transmissão do 
movimento em árvores que tenham 
movimentos bruscos e quando não se 
pode garantir um perfeito alinhamento 
entre as árvores. 
Os acoplamentos flexíveis são construídos 
em forma articulada, em forma elástica ou 
em forma articulada e elástica. Permitem a 
compensação até 6º de ângulo de torção e 
deslocamento angular axial. 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
ACOPLAMENTOS 
Desalinhamento 
Paralelo 
Desalinhamento 
Angular 
Desalinhamento 
Axial 
 Torna a transmissão do movimento mais suave em árvores 
submetidas a movimentos bruscos; 
 Permitem pequeno desalinhamento angular, paralelo e axial entre as 
árvores; 
 Absorvem vibrações, choques e ruídos das máquinas acopladas. 
ACOPLAMENTOS 
VANTAGENS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
ACOPLAMENTOS 
DESVANTAGENS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Menor capacidade de transmissão de torque e potência; 
 A baixa rigidez através da junta permitem desalinhamento 
torcional, impactando o rendimento da transmissão. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento de Pinos 
Os elementos transmissores são pinos de aço com 
mangas de borracha. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento de Garras ou Mandíbulas 
As garras, constituídas por tacos de borracha, encaixam-se nas 
aberturas do contradisco e transmitem o momento de rotação. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento Perflex (Elemento de Borracha) 
Os discos de acoplamento são unidos perifericamente por uma 
ligação de borracha apertada por anéis de pressão. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento de Fita de Aço 
Consiste de dois cubos providos de flanges ranhuradas onde 
está montada uma grade elástica que liga os cubos. O conjunto 
está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e de 
retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cubos e 
as tampas é preenchido com graxa. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento de Engrenagem ou Dentes Arqueados 
Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, o que 
permite até 3º de desalinhamento angular. O anel dentado (peça 
transmissora do movimento) possui duas carreiras de dentes que são 
separadas por uma saliência central. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento em Espiral ou Sanfonados 
Feitos de um metal cilíndrico sólido cortado com uma fenda helicoidal 
para aumentar sua flexibilidade, permitem desalinhamento axial, angular 
ou paralelo com pouco ou nenhum golpe. 
ACOPLAMENTOS 
TIPOS 
Classificação: 2) Acoplamentos Flexíveis ou Complacentes 
 Acoplamento de Corrente 
Rodas dentadas são conectadas a extremidades adjacentes de dois 
eixos contíguos, e ambas envolvidas pelo mesmo segmento de corrente. 
A folga entre a corrente e as rodas dentadas permite desalinhamento 
angular de até 1,5º. Possuem baixo custo, permitem alto torque mas 
podem ser ruidosos. 
ACOPLAMENTOS 
Classificação: 3) Acoplamentos/Juntas de Articulação 
É usada para transmissão de momentos de torção em casos de 
árvores que formarão ângulo fixo ou variável durante o movimento. 
 Junta Universal (Cardan ou Cruzeta) 
Simples 
Dupla 
(até 15º) 
(até 25º) 
ACOPLAMENTOS 
Classificação: 3) Acoplamentos/Juntas de Articulação 
Esse tipo de junta é usado para transmitirmovimento entre árvores que precisam 
sofrer variação angular, durante sua 
atividade. Essa junta é constituída de 
esferas de aço que são acomodadas em 
alojamentos específicos denominados 
calhas. O formato e posição dessas 
calhas é que possibilita a transmissão 
constante da velocidade (homocinética). 
 Junta universal de velocidade constante (homocinética) 
 EXEMPLO 
Um eixo de acionamento de 40 mm de diâmetro transmite 
potência de 130 hp a 1.200 rpm. O material do eixo é o aço 1020 
laminado a quente que possui Sy = 300 MPa e Sut = 450 MPa. 
Deseja-se acoplar este eixo de acionamento a um eixo de 
transmissão de engrenagens de mesmo diâmetro e material. 
PROJETO E DIMENSIONAMENTO DE 
ACOPLAMENTO RÍGIDO 
Deseja-se utilizar um acoplamento simples, tipo flange rígido, semelhante ao da figura. 
Adicionalmente será utilizada uma conexão chavetada entre o cubo do acoplamento e o eixo de 
transmissão de entrada como um fusível de segurança mecânico para proteger o eixo de 
transmissão de entrada e os componentes de transmissão (os componentes de transmissão 
tem resistências iguais aos eixos). Um fator de segurança de projeto de 2 foi escolhido para 
esta aplicação. Não são esperados momentos de flexão importantes no acoplamento. 
 EXEMPLO 
Definir as dimensões do projeto, atendando-se aos seguintes pontos: 
 Cisalhamento e compressão superficial (esmagamento) nas chavetas 
 Cisalhamento e compressão superficial (esmagamento) nos flanges dos 
parafusos de fixação 
 Cisalhamento no flange do cubo 
PROJETO E DIMENSIONAMENTO DE 
ACOPLAMENTO RÍGIDO