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e-Tec Brasil Aula 6 – Elementos de acoplamento Objetivos Definir os principais elementos de acoplamento. Identificar os tipos e as diversas aplicações dos acoplamentos. Conhecer as formas de desalinhamento dos acoplamentos. 6.1 Acoplamento 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 6.1. 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. Figura 6.1: Acoplamento entre eixos-árvores – motor e bomba Fonte: CTISM Assista a um vídeo sobre acoplamentos em: https://www.youtube.com/ watch?v=_xF5pcD0kRQ#t=123 e-Tec BrasilAula 6 - Elementos de acoplamento 113 Os acoplamentos apresentam outras funções, tais como: t� Absorver desalinhamento entre os eixos. t� Absorver, parcialmente, choques em um dos eixos. t� Amortecer vibrações torcionais. t� Proteger máquinas e equipamentos de sobrecarga funcionando como fusível. Os acoplamentos que operam por atrito são chamados de embreagem (fricção) ou freios. 6.2 Classificação e tipos de acoplamentos Os acoplamentos classificam-se em permanentes e comutáveis, sendo que os permanentes atuam continuamente e dividem-se em rígidos e flexíveis. Já, os comutáveis atuam obedecendo a um comando. 6.2.1 Acoplamentos permanentes Os acoplamentos permanentes são usados para conectar eixos em que não há necessidade de desconexão durante o funcionamento da máquina ou equipamento, o que pode ocorrer em caso de manutenção. Estes tipos de acoplamentos são utilizados em situações em que os eixos das árvores: a) São colineares; por exemplo: acoplamento de flange. b) Se cruzam; por exemplo: junta universal. c) São paralelos; por exemplo: junta oldham conforme Figura 6.2. Elementos de Máquinase-Tec Brasil 114 Figura 6.2: Junta oldham Fonte: CTISM 6.2.1.1 Acoplamentos permanentes rígidos – flanges Este tipo de acoplamento (Figura 6.3) é considerado como o método clássico de conectar árvores, sendo adequado na transmissão de potência elevada em baixa velocidade. Para garantir um alinhamento conciso, estes acoplamentos são feitos frequentemente, com uma protuberância com a finalidade de encaixar em um rebaixo. Figura 6.3: Acoplamento permanente rígido Fonte: CTISM A união das luvas ou flanges à árvore é realizada por meio de chaveta, encaixe com interferência ou cones. Quando se deseja transmissões de grandes potên- cias, são utilizados acoplamentos de disco ou de pratos. 6.2.1.2 Acoplamento com luva de compressão ou de aperto A utilização deste tipo de luva, conforme (Figura 6.4), facilita na manutenção de máquinas e equipamentos, pois não interfere no posicionamento das árvores, e pode ser montado e removido sem que haja problemas de alinhamento. e-Tec BrasilAula 6 - Elementos de acoplamento 115 Figura 6.4: Luva de compressão ou aperto Fonte: CTISM 6.2.1.3 Acoplamentos permanentes flexíveis São empregados para tornar mais suave a transmissão do movimento em árvores submetidas a movimentos bruscos e pelo fato de haver garantia de um perfeito alinhamento entre as árvores. a) Acoplamento elástico de garras – neste caso, as garras, constituídas por tocos de borracha, encaixam-se nas aberturas do contra disco (Figura 6.5) e transmitem o movimento de rotação. Figura 6.5: Acoplamento elástico de garras Fonte: CTISM b) Acoplamento de dentes arqueados – este acoplamento apresenta dentes que possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, permitindo até 3 graus de desalinhamento angular. A peça transmissora do movimento, ou seja, o anel dentado possui duas carreiras de dentes separadas por uma saliência central. Elementos de Máquinase-Tec Brasil 116 c) Acoplamentos elásticos – são elementos utilizados com a função de tornar mais suave a transmissão do movimento em árvores que apresentam movimentos bruscos. Estes acoplamentos permitem o funcionamento do conjunto com desalinhamento angular, paralelo e axial entre as árvores. A principal função destes acoplamentos consiste em transmitir à máquina a energia de acionamento produzida pela unidade geradora, mas com o mínimo de vibrações. Flexibilidade elástica – o elemento elástico possui capacidade de absorver desalinhamento axial, radial e angular (Figura 6.6). Acoplamentos elásticos são apropriados para transmitir rotação, movimento de torção, assim como amortecer picos de carga, choques e ruídos das máquinas acopladas. Pelas características mencionadas, os acoplamentos elásticos são os mais utilizados em equipamentos acionados por motor elétrico. Figura 6.6: Flexibilidade elástica Fonte: CTISM 6.2.2 Acoplamentos articulados 6.2.2.1 Juntas universais (cardan) São acoplamentos usados na ligação de árvores que formam um ângulo permanente entre si, consistem basicamente de dois cubos que possuem, em suas extremidades, um garfo ligado a uma cruzeta. 6.2.2.2 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 cons- tituída de esferas de aço que são acomodadas em alojamentos específicos denominados calhas. 6.2.3 Acoplamentos móveis (embreagem) São acoplamentos empregados para permitir a conexão e a desconexão das árvores sem a necessidade de desmontar o acoplamento, isto é, para permitir e-Tec BrasilAula 6 - Elementos de acoplamento 117 o jogo longitudinal das árvores. Esses acoplamentos, por serem controlados por um comando, transmitem força e movimento somente quando acionados. 6.2.3.1 Montagem de acoplamentos É importante que sejam adotados alguns cuidados durante a montagem dos acoplamentos, tais como: t� Colocar os flanges a quente, sempre que possível. t� Evitar a colocação dos flanges por meio de golpes: usar prensas ou dis- positivos adequados. t� Priorizar o alinhamento das árvores da melhor forma possível, pois inde- pendente do uso de acoplamentos elásticos, com o tempo de serviço, poderá ocorrer desalinhamentos que deverão ser compensados. t� Realizar a averiguação da folga entre flanges e alinhamento, assim como a concentricidade do flange com a árvore. t� Antes de aplicar a carga, assegurar-se de que todos os elementos de ligação estejam bem instalados. 6.2.4 Desalinhamentos em acoplamentos O desalinhamento pode ser definido como sendo a não coincidência entre o eixo de simetria de dois veios colineares. Existem, no entanto, determinados casos em que é necessário existir um pequeno desalinhamento para lubrificação de dentes num acoplamento de engrenagem. O desalinhamento pode ser classificado como sendo angular ou paralelo. O desalinhamento angular, conforme Figura 6.7, ocorre quando o eixo de rotação de dois veios forma um ângulo. O desalinhamento paralelo ocorre quando o eixo de rotação entre os dois veios é paralelo. Na grande maioria dos casos, o desalinhamento é uma combinação do desalinhamento angular e paralelo. Elementos de Máquinase-Tec Brasil 118 Figura 6.7: Tipos de acoplamentos Fonte: CTISM Alguns acoplamentos podem suportar por longos períodos de funcionamento desalinhamentos severos, no entanto, alguns componentes mecânicos não suportam esse mesmo desalinhamento. A função principal de um acopla- mento é transmitir potência entre uma máquina e outra, enquanto compensa pequenos desalinhamentos, deflexão do veio ou variações de temperatura.As forças criadas pelo desalinhamento são passadas para os componentes mecânicos, originando falhas prematuras. Resumo Nesta aula, aprendemos a definir os principais elementos de acoplamento e a identificar os seus tipos, assim como as suas diversas aplicações. Da mesma forma, conhecemos as possíveis formas de desalinhamento dos acoplamentos. Atividades de aprendizagem 1. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e assinale a alternativa que contém a sequência correta: )( Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um momento de rotação de um eixo motor a outro elemento de máquina situado axialmente (eixo comum) a ele. e-Tec BrasilAula 6 - Elementos de acoplamento 119 )( Os acoplamentos permanentes são usados para conectar eixos em que não há necessidade de desconexão durante o funcionamento da máquina ou equipamento. )( O acoplamento permanente rígido denominado de flange é considerado como o método clássico de conectar árvores, sendo adequado na trans- missão de potência reduzida em alta velocidade. )( Quando se deseja transmissões de grandes potências são utilizados acoplamentos de disco ou de pratos. a) V – F – V – F b) F – V – F – V c) F – V – V – F d) V – F – V – V e) V – F – F – V 2. Assinale corretamente a alternativa que complementa a ilustração a se- guir conforme o tipo de desalinhamento. Figura 6.8: Tipos de acoplamentos – exercício Fonte: CTISM Elementos de Máquinase-Tec Brasil 120 a) Paralelo – angular – combinado. b) Angular – combinado – paralelo. c) Angular – paralelo – combinado. d) Combinado – angular – paralelo. e) Paralelo – combinado – angular. 3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas propostas. O acoplamento de dentes arqueados apresenta dentes que possuem a forma ligeiramente curvada no sentido ___________, permitindo até ___________ graus de desalinhamento ___________. A peça transmissora do movimento, ou seja, o anel dentado possui ___________ carreiras de dentes separadas por uma saliência central. a) radial – dois – tangencial – duas b) radial – três – angular – três c) axial – dois – tangencial – duas d) axial – três – angular – duas e) radial – três – angular – três 4. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e assinale a alternativa que contém a sequência correta: )( Os acoplamentos permanentes flexíveis são empregados para tornar mais suave a transmissão do movimento em árvores submetidas a movimentos bruscos e pelo fato de haver garantia de um perfeito alinhamento entre as árvores. )( Os acoplamentos elásticos permitem o funcionamento do conjunto com desalinhamento angular, paralelo e axial entre as árvores. e-Tec BrasilAula 6 - Elementos de acoplamento 121 )( Os acoplamentos elásticos são os mais utilizados em equipamentos acionados por motor de combustão. )( Acoplamentos móveis (embreagem) por serem controlados por um comando, transmitem força e movimento somente quando acionados. a) V – V – F – V b) F – V – F – V c) V – F – V – F d) F – V – F – F e) F – V – V – F 5. Qual a principal função dos acoplamentos elásticos? 6. Que tipo de garantia os acoplamentos permanentes flexíveis podem ofe- recer? Elementos de Máquinase-Tec Brasil 122
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