Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Prof. Benevides ENGENHARIA SST (11) 9 9560-8169 phcompany.com.br contato@phcompany.com.br ACOPLAMENTOS 3 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. 8 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. 43 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 44 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; 45 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 46 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. 56 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. 57 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 58 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 59 Elementos de máquinas 2 - Introdução Chavetas paralelas: padrões 60 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 61 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); 62 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 63 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) 64 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 65 Elementos de máquinas 2 - Introdução Tensões em chavetas Compressão no eixo Compressão no cubo 66 Elementos de máquinas 2 - Introdução Ligações por forma 67 Elementos de máquinas 2 - Introdução 68 Elementos de máquinas 2 - Introdução 69 Elementos de máquinas 2 - Introdução 70 Elementos de máquinas 2 - Introdução 71 Elementos de máquinas 2 - Introdução REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: • Gere, J. M. , Mecânica dos Materiais – LTC ( Livros Técnicos e Científicos Editora S/A), 2010; • Beer, F. P. et al. Mecânica Vetorial para Engenheiros: Estática, 7a. edição, McGraw-Hill, 2006. • EISBERG, Robert M. Fundamentos de Física Moderna – Tradução de Francisco Antonio Bezerra Coutinho: Coraci Pereira Malta.Rio de Janeiro: Guanabara Dois – 1979. • 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.
Compartilhar