Aula. 2 e 3 EMI

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Prof. Benevides
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ACOPLAMENTOS
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
ACOPLAMENTOS
ACOPLAMENTOS
É um conjunto mecânico,
constituído de elementos de
máquina, empregado na
transmissão de movimento de
rotação entre duas árvores ou
eixo-árvores.
Acoplamento
Engenharia Mecânica
Acoplamento é um 
elemento de máquina que 
transmite momentos de 
rotação segundo os 
princípios da forma e do
atrito.
Acoplamento
Engenharia Mecânica
Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um
momento de rotação (movimento de rotação e forças) de um
eixo motor a outro elemento de máquina situado coaxialmente a
ele.
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Acoplamentos
Utilização:
o Ligar eixos de mecanismos diferentes;
o Permitir a sua separação para 
manutenção;
o Ligar peças de eixos (no caso de não 
ser viável ou vantajoso utilizar um 
eixo inteiriço);
oMinimizar as vibrações e choques 
transmitidos ao eixo ou motor
ACOPLAMENTOS
Classificação
Os acoplamentos podem
ser:
Fixos,
Elásticos,
Móveis.
Classificação
Acoplamentos fixos
Servem para unir árvores de tal
maneira que funcionem como se
fossem uma única peça, alinhando as
árvores de forma precisa.
Esse tipo de acoplamento é
utilizado quando se pretende conectar
árvores, e é próprio para a transmissão
de grande potência em baixa
velocidade.
ACOPLAMENTOS
Acoplamento rígido com flanges 
parafusadas
Acoplamento com luva de compressão 
ou de aperto
Esse tipo de luva facilita a manutenção de máquinas e
equipamentos, com a vantagem de não interferir no
posicionamento das árvores, podendo ser montado e removido
sem problemas de alinhamento.
ACOPLAMENTOS
ACOPLAMENTOS
Acoplamento de discos ou pratos
Empregado na transmissão de grandes potências em
casos especiais, como, por exemplo, nas árvores de turbinas.
As superfícies de contato nesse tipo de acoplamento podem
ser lisas ou dentadas.
Acoplamentos elásticos
Esses elementos tornam mais suave a transmissão do
movimento em árvores que tenham movimentos bruscos, e
permitem o funcionamento do conjunto com desalinhamento
paralelo, angular e axial entre as árvores.
Acoplamentos elásticos
Os acoplamentos elásticos são construídos em:
Forma Articulada;
Elástica;
Articulada-Elástica.
Permitindo a compensação de até 6 graus de ângulo de
torção e deslocamento angular axial.
ACOPLAMENTOS
ACOPLAMENTOS
Acoplamento elástico de pinos
Os elementos transmissores são pinos
de aço com mangas de borracha.
ACOPLAMENTOS
Acoplamento perflex
Os discos de acoplamento são unidos perifericamente
por uma ligação de borracha apertada por anéis de pressão.
Esse acoplamento permite o jogo longitudinal de eixos.
Acoplamento elástico de garras
As garras, constituídas por tocos de borracha,
encaixam-se nas aberturas do contradisco e transmitem o
movimento de rotação.
ACOPLAMENTOS
Acoplamento elástico de fita de aço
Consiste de dois cubos providos de flanges ranhuradas,
nos quais estámontada 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 cabos e as tampas é preenchido com graxa.
Apesar de ser um acoplamento flexível, as árvores
devem estar bem alinhadas no ato de sua instalação para que
não provoquem vibrações excessivas em serviço.
Acoplamento de dentes arqueados
Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no
sentido axial, o que permite até 3 graus de desalinhamento
angular. O anel dentado (peça transmissora do movimento)
possui duas carreiras de dentes que são separadas por uma
saliência central.
ACOPLAMENTOS
Junta universal homocinética
Esse tipo de junta é usado para transmitir
movimento entre árvores que precisam sofrer variação
angular, durante sua atividade.
Essa junta é constituída de esferas de aço que se
alojam em calhas.
Junta Homocinética
A ilustração anterior é a de junta homocinética usada em
veículos. A maioria dos automóveis é equipada com esse tipo de
junta.
ACOPLAMENTOS
Acoplamentos móveis
São empregados para permitir o
jogo longitudinal das árvores.
Esses acoplamentos transmitem
força e movimento somente
quando acionados, isto é,
obedecem a um comando.
Acoplamentos móveis
Os acoplamentos móveis podem
ser:
Garras;
Dentes.
“E a rotação é transmitida por meio do
encaixe das garras ou de dentes”.
Acoplamentos móveis
Geralmente, esses acoplamentos
são usados em caixas de engrenagens de
máquinas-ferramenta convencionais.
ACOPLAMENTOS
Lubrificação de acoplamentos
Os acoplamentos que requerem
lubrificação, geralmente não necessitam
cuidados especiais.
O melhor procedimento é o
recomendado pelo fabricante do
acoplamento ou pelo manual da máquina.
No entanto, algumas características de
lubrificantes para acoplamentos flexíveis
são importantes para uso geral...
Montagem de acoplamentos
Os principais cuidados a tomar durante a
montagem dos acoplamentos são:
Colocar os flanges a quente, sempre que
possível.
Evitar a colocação dos flanges por meio de
golpes, (usar prensas ou dispositivos
adequados).
O alinhamento das árvores deve ser o
melhor possível mesmo que sejam usados
acoplamentos elásticos, pois durante o serviço
ocorrerão os desalinhamentos a serem
compensados.
Montagem de acoplamentos
Fazer a verificação da folga entre
flanges e do alinhamento e
concentricidade do flange com a árvore.
Certificar-se de que todos os
elementos de ligação estejam bem
instalados antes de aplicar a carga.
Acoplamento
Engenharia Mecânica
Acoplamento:
Importância do alinhamento:
�A vida útil do conjunto girante e o
funcionamento de equipamento, livre
de vibrações anormais, dependerá
do perfeito alinhamento entre a bomba
e o acionador.
Definição de Alinhamento:
�Dois eixos estão perfeitamente
alinhados quando suas linhas de
centro formam uma única reta no
espaço.
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Acoplamentos: tipos de ligações
o Ligações por atrito:
o Ajuste prensado
o Elementos intermediários 
(anéis cônicos)
o Ligações por adesão: 
o Colas, soldas
o Ligações por forma:
o Chavetas e eixos estriados
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Ligações por atrito
o A carga se transmite entre os elementos sem 
alteração da forma da seção circular;
oApresentam algumas dificuldades:
o Controle da pressão de contato na montagem;
o Promove concentração de tensão;
o Pode ocasionar corrosão pela deterioração da 
superfície
o Baixa confiabilidade: variabilidade do 
coeficiente de atrito 
o Transmissão se dá pela força de atrito 
geradas nas superfícies conjugadas;
oAcoplamentos simples de serem fabricados;
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Ligações por forma
o Ligações mais difundidas no projeto e 
construção de máquinas
o Desvantagens:
o Redução da capacidade de carga dos elementos –
menor área de seção transversal;
oAumento da concentração de tensões devido aos 
rasgos;
o Dificuldade de posicionar as peças com precisão
o Principais vantagens:
o Simples montagem e desmontagem
o Baixo custo: feitas de materiais menos nobres
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Ligações por forma
CHAVETAS
Definição
As normas ASME e DIN definem chavetas como uma
peça desmontável, que quando assentada a um
rasgo produz a transmissão de potência (ou
torque) entre a árvore e o elemento associado por
esta conexão. As chavetas são normalizadas paradiversos perfis e tamanhos.
Tipos de Chavetas
Retas ou Planas: São as mais comuns.
Possuem secção transversal retangular.
Dimensões são constantes ao longo do perfil.
Mais usual em aplicações com torque em um
sentido único.
Tipos de Chavetas
Inclinadas ou Inclinadas com Cabeça:
Possuem secção transversal retangular.
Largura é constante ao longo do perfil.
Altura varia linearmente com o comprimento
Mais usual em aplicações com torque em
um sentido único.
Tipos de Chavetas
Woodruff ou Meia lua :
Apresentam secção transversal circular.
Tem menores fatores de concentração de tensões.
Usadas em máquinas ferramentas e indústria automotiva.
É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar
a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo
do elemento externo.
Chavetas Transversais
Chavetas transversais - São aplicadas em 
união de peças que transmitem movimentos 
rotativos e retilíneos alternativos.
Chavetas Transversais
Quando as chavetas transversais são empregadas 
em uniões permanentes, sua inclinação varia entre 
1:25 e 1:50. Se a união se submete a montagem e 
desmontagem freqüentes, a inclinação pode ser de 
1:6 a 1:15.
Tolerâncias
O ajuste da chaveta deve ser feito em função das 
características do trabalho. A figura mostra os três tipos 
mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e 
rasgos.
Materiais
Aços ABNT 1050 e ABNT 1060 ( st60 ou st80).
Tensão de esm. ≈ 100 MPa;
Tensão adm. ao cisalhamento ≈ 60 MPa;
Os comprimentos das chavetas devem ser
inferiores a 1,5 vezes o diâmetro da árvore (l
≤ 1,5d).
Caso o comprimento necessário seja
superior a este limite:
Usar duas ou mais chavetas,
defasadas de 900 entre si.
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Ligações por forma
o Chaveta paralela: mais usadas; padronizações da ANSI e ISO definem 
suas dimensões (seção transversal);
o Chaveta cônica: A conicidade é para seu travamento, bem como para 
aumentar a eficiência da transmissão da força por atrito do cubo com o eixo.
o Chaveta Woodruff: (chavetas meia lua) usadas em eixos com os menores 
diâmetros. São auto alinhantes na montagem, especialmente quando o eixo é cônico. 
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Chavetas paralelas
oMais usuais: em geral, as polias para correias, rodas dentadas, 
volantes de inércia, entre outros elementos, são fixados aos eixos 
por meio de chavetas longitudinais;
o Usualmente, a partir de barras laminadas a frio
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Chavetas paralelas: recomendações
o Perfil quadrado – eixos de até 22mm de diâmetro
o Perfil retangular – eixos maiores
o Comprimento máximo – 1,5 x diâmetro do eixo
o Se necessário mais de uma chaveta ao longo do eixo:
o Defasar de 90 graus
o Coeficiente de segurança:
o 1,5: solicitações quase estáticas
o 2,5: solicitações com choques leves
o 4,5: solicitações com choques forte
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Chavetas paralelas: padrões
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Chavetas cônicas
o A largura de uma chaveta cônica para um dado diâmetro de 
eixo é a mesma estimada para chavetas paralelas (ver tabela 
anterior);
oA conicidade (afunilamento) e o tamanho da quilha são 
padronizados: 1/8 in por 1 ft (1:100);
o A conicidade é para o travamento do elemento;
o Tendem a criar uma excentricidade entre o cubo e o eixo. 
especialmente em velocidades baixas
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Chavetas Woodruff (meia-lua)
oAs larguras em função do diâmetro são as mesmas 
utilizadas para as chavetas paralelas quadradas (ver tabela)
o Auto alinhantes: apresentam melhor concentricidade 
após a montagem, especialmente em altas velocidades 
(acoplamento eixo-turbina);
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Projeto de chavetas
Restrições de projeto:
Diâmetro do eixo:
Altura x largura da chaveta
Material:
Dúcteis pois chavetas estão sob 
tensão de cisalhamento
Variáveis de projeto:
Número de chavetas e comprimento
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Tensões em chavetas
o As chavetas podem falhar por dois modos:
o Cisalhamento;
o Amassamento.
o A falha por cisalhamento ocorre quando a mesma é cisalhada na 
sua largura na interface cubo eixo.
o A falha por amassamento, ocorre quando a mesma é amassada 
na região que o cubo ou eixo está em contato com ela (tensão 
de compressão)
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Tensões em chavetas
Cisalhamento na chaveta
o As tensões nas chavetas são de dois tipos principais:
o Tensões provocadas pelo ajuste prensado (compressão e 
de difícil previsão)
o Provocadas pelo momento torçor e deslizamento da 
chaveta:, produzindo cisalhamento e compressão.
Compressão na chaveta
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Tensões em chavetas
Compressão no eixo Compressão no cubo
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
Ligações por forma
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
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Elementos de máquinas 2 - Introdução
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
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Científicos Editora S/A), 2010;
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edição, McGraw-Hill, 2006.
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Francisco Antonio Bezerra Coutinho: Coraci Pereira Malta.Rio de Janeiro: 
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• KAMINSKI, P. C. Mecânica Geral para engenheiros. São Paulo: Edgard 
Blucher, 2000.
• Trabalhos acadêmicos das Turmas de Engenharia de 2013, 2014 e 
2015 da UNIP – Universidade Paulista.
Bibliografia Complementar:
• Beer & Johnston, Resistência dos Materiais– Mc Graw Hill,1996
• Craig, R.R., Mecânica dos Materiais - LTC ( Livros Técnicos e 
Científicos Editora S/A), 2003;
• França, L.N.F., Matsumura, A Z., “Mecânica Geral – 2º Edição Ed. 
Edgard Blucher – 2004;
• Hibbeler, R.C.. Estática: Mecânica para Engenharia, 10a. 
edição, Pearson, 2008.
• MERIAM; James L.; Estática - RiO de Janeiro LTC ( Livros 
Técnicos e Científicos Editora S/A), 2010;
• HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, 
Jearl. Fundamentos de Física 1: Mecânica. 6. Ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2002.