EMBREAGENS E FREIOS

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
GESTÃO DA DA PRODUÇÃO
Maquinas Industriais
Embreagens, eixos e eixos árvore
Luciano K. Mietlicki, Luiz Aziz , Bruna
São Jerônimo
2018/1
 EMBREAGENS E FREIOS
 Embreagens e freios são essencialmente o mesmo dispositivo. Cada um deles
provê uma conexão de atrito magnética, hidráulica ou mecânica entre dois elementos.
 Se os elementos conectados podem rodar, então é chamada de embreagem.
 Se um dos elementos roda, enquanto o outro é fixo, é chamada de freio.
 Uma embreagem fornece então uma conexão que se pode interromper entre dois
eixos que rodam, como, por exemplo, o eixo de manivelas de um motor de automóvel
e o eixo de entrada de sua transmissão. Freios e embreagens são utilizados extensivamente em máquinas de produção
de todos os tipos, não apenas em aplicações envolvendo veículos nos quais
são necessários para parar o movimento e permitir que o motor de combustão
interna possa continuar rodando (marcha lenta) quando o veículo está parado.
 Embreagens também permitem que uma carga de alta inércia seja movimentada
com um motor elétrico menor que o que seria necessário se esta fosse diretamente
conectada. As embreagens são utilizadas muitas vezes para manter um torque
constante em um eixo de tensionamento de abas ou filamentos. Uma embreagem
pode ser utilizada como um dispositivo de desconexão em casos de emergência,
pois separa o eixo do motor em casos de emperramento de uma máquina. Em
tais casos, um freio também será adequado para levar o eixo (e a máquina) a uma
parada rápida em emergências.
PRINCIPAIS PARÂMETROS DE DESEMPENHO
-FORÇA DE ACIONAMENTO
-TORQUE TRANSMITIDO
-PERDA DE ENERGIA
-AUMENTO DE TEMPERATURA
FORMA COMO TRANSFEREM ENERGIA:
Contato positivo, Atrito, Sobremarcha, Magnético e Acoplamento fluídico.
TIPOS DE FREIOS E EMBREAGENS
 Freios e embreagens podem ser classificados de várias maneiras, por meio da forma de atuação, pela maneira como transferem energia entre elementos e pelo
caráter do acoplamento. As formas de atuação podem ser mecânica, como ocorre quando se aperta o pedal de embreagem em um automóvel, pneumática ou hidráulica,
na qual a pressão exercida por um fluido move um pistão para fazer mecanicamente o acoplamento ou desacoplamento, como ocorre em freios de veículos, elétrica, que é tipicamente utilizada para excitar uma espira magnética, ou automática, como no caso do freio contra derrapagem que se acopla pelo movimento relativo entre elementos.
Forma de atuação: Mecânica (Carros antigos), Hidráulica (Carros modernos), Pneumática.
 Forma de atuação: 
 A forma básica de transmissão hidráulica, conhecida como embreagem hidráulica. Consiste, essencialmente, numa bomba e numa turbina entre as quais o óleo circula enquanto o motor está em funcionamento. Quando o motor trabalha em marcha lenta, o óleo é expelido pela bomba, devido à força centrífuga. Este óleo é atirado pelas pás para a turbina, que permanece parada, visto a força do óleo não ser suficiente para movê-lo. Quando o motorista acelera, a velocidade da bomba aumenta e o torque resultante do movimento mais rápido do óleo torna-se suficientemente elevado para vencer a resistência da turbina, que começa a rodar e põe o automóvel em movimento. Após ter transmitido energia à turbina, o óleo volta à bomba, repetindo-se então o ciclo.
PRINCIPAIS TIPOS DE FREIOS E EMBREAGENS
A) -TAMBOR COM SAPATAS INTERNAS
B) -TAMBOR COM SAPATAS EXTERNAS
C) -CINTA 
D) -DISCO
E) -CONE
Exemplos:
MATERIAIS PARA EMBREAGENS E FREIOS
 Os materiais para partes estruturais de embreagens e freios, como os discos e tambores, são geralmente feitos de ferro fundido cinzento ou aço. As superfícies de
Atrito, são geralmente forradas com um material que possua um bom coeficiente de
atrito e com resistência à compressão e à temperatura suficientes para a aplicação. A fibra de asbesto foi durante algum tempo o ingrediente mais comum em forrações
de freios ou embreagens, mas não é mais usada em muitas aplicações por causa do risco causado pelo fato de ser cancerígena. Forrações ou guarnições podem ser moldadas, tecidas, sinterizadas ou de material sólido. As forrações moldadas usam, geralmente, resinas a base de polímeros para juntar uma variedade de materiais de preenchimento ou materiais fibrosos. Latão ou fragmentos de zinco são algumas vezes adicionados para melhorar a condução de calor e a resistência ao desgaste, além de reduzir o ranhuramento de tambores e discos. Materiais tecidos são constituídos de longas fibras de asbesto. Os metais sinterizados fornecem maiores resistências às temperaturas e à compressão que os materiais moldados ou tecidos. Materiais como cortiça, madeira e ferro fundido também são utilizados, como guarnição.
CLASSIFICAÇÃO DE EMBREAGENS E FREIOS
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
-Automotivas
- Equipamentos pesadados ( guindastes, escavadoras, elevadores, tratores, moinhos, etc.)
- Equipamentos domésticos ( cortadores de grama, máquinas de lavar, motosserras, etc.)
SELEÇÃO PARA O USO
 Fabricantes fornecem uma quantidade extensa de informação com relação à capacidade em termos de TORQUE E POTÊNCIA. Eles também definem procedimentos de especificação e seleção, em geral baseados no torque e na potência antecipados para a aplicação em pauta e nos fatores de serviço sugeridos e localização da embreagem que tratam de compensar as diferentes condições de carga, instalação ou fatores de meio ambiente com relação aos que foram utilizados nos testes dos produtos. 
 Por exemplo, a potência-padrão divulgada por um fabricante para um modelo de embreagem pode basear-se em um acionador suave, como um motor elétrico. Se, contudo, a aplicação em particular requer o uso de um motor de combustão interna da mesma potência, haverá cargas impulsivas, e uma embreagem ou freio de maior capacidade que a estabelecida pela potência média terá que ser selecionado. Isso é conhecido como pós-capacitação de uma embreagem (ou freio), significando que a capacidade real nas condições antecipadas de uso é considerada menor que aquela capacidade anunciada para o dispositivo escolhido. 
A embreagem centrífuga da motosserra estudada.
 A embreagem de tambor com sapatas internas e de acionamento centrífugo é a conexão entre o motor e a correia. A finalidade da embreagem é ficar aberta enquanto o motor está em espera para que a correia não se movimente. Quando o motor é acionado, porque o operador faz o arranque para iniciar o corte, a embreagem se fecha para que a correia possa cortar. É possível ver a embreagem na foto:
A embreagem é composta de três peças:
 Um cilindro externo que gira livremente. Esse cilindro tem uma coroa dentada que engata na correia. Quando o cilindro gira, a correia gira também; 
 Um eixo central diretamente conectado à embreagem do motor. Quando o motor gira, o eixo gira também;
 Um par de pesos da embreagem cilíndricos vinculados ao eixo central, juntamente com uma mola que os retraem contra o eixo.
 O eixo central e os pesos giram juntos. Se estiveram girando lentamente, os pesos ficam mantidos contra o eixo pela mola. Se o eixo girar rapidamente, porém, a força centrífuga nos pesos supera a força aplicada pela mola e os pesos são atirados para o lado oposto ao eixo. Entram em contato com o interior do cilindro e o cilindro começa a girar. O cilindro, os pesos e o eixo central tornam-se uma unidade rotativa devido à fricção entre os pesos e o cilindro. Quando o tambor começa a girar, a correia gira também.
A embreagem centrífuga tem muitas vantagens:
É automática;
Desliza automaticamente para evitar que o motor apague;
Não há falha na embreagem;
Funciona continuamente.
Eixos
São elementos de máquinasque têm função de suporte de outros componentes mecânicos e não transmite potência, quando móveis, os eixos transmitem potência por meio do movimento de rotação.
Os eixos são feitos em aço, com baixo e médio teor de carbono, os eixos com médio teor de carbono exigem um tratamento térmico superficial, pois estarão em contato permanente com buchas, rolamentos e materiais de vedação.
Eixo é um elemento fixo suportando rodas rotativas, polias, entre outras, suas principais solicitações nos eixos são: Flexão Simples, Torção Simples, flexo-torção.
Constituição dos eixos
Fabricados em sua grande maioria de aços ou ligas de aço, pois os materiais metálicos apresentam melhores propriedades mecânicas do que os outros materiais.
• eixos com pequena solicitação mecânica são fabricados em aço ao carbono;
 • eixo-árvore de máquinas e automóveis são fabricados em aço-níquel; 
• eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas são fabricados em aço cromo-níquel; 
• eixo para vagões são fabricados em aço-manganês.
Eixo virabrequim 
Conhecido também de eixo de manivela, está localizado na parte do motor, que converte a força criada por pistões que se movimentam para cima e para baixo. Os pistões estão ligados ao eixo do virabrequim para garantir que ele se mova com eles e mantenha os seus movimentos regulados.
No caso analisado temos um motor 2 tempos:
Motor de 2 tempos a admissão e o escape ocorrem ao mesmo tempo da compressão e expansão. A parede do cilindro de um motor de 2 tempos contém uma fileira de janelas de admissão de ar.
 1° tempo, o pistão já está em movimento descendente, dando entrada ao ar, que está sendo empurrado por um soprador. O ar que entra expulsa os gases queimados, que sairão através da passagem aberta pelas válvulas de escape. O fluxo de ar em direção às válvulas de escape causa um efeito de limpeza, deixando o cilindro cheio de ar limpo, por isso, é muitas vezes esse processo é chamado de lavagem. 
2° tempo, o pistão em movimento ascendente e cobre as janelas de admissão fechando-as ao mesmo tempo em que as válvulas de escape fecham-se. O ar limpo admitido é submetido à compressão.
Tipos de Eixos
Eixos Maciços
São de formato transversal circular e maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles.
Eixos vazados
São resistentes aos esforços de torção e flexão que os maciços. Empregam-se esses eixos quando há necessidade de sistemas mais leves e resistentes, como os motores de aviões.
Eixos cônicos 
Componente que possua furo de encaixe cônico, ajustável tem formato cônico e é firmemente fixada por meio de uma porca. Uma chaveta È utilizada para evitar a rotação.
Eixos roscados
Possuem partes roscadas que podem receber porcas capazes de prenderem outros componentes ao conjunto.
Eixos ranhurados
Apresentam uma série de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferência. As ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes das peças a serem montadas neles.
Eixos-árvores 
Definição: 
 A árvore é um elemento que gira transmitindo potência, portanto é submetido a esforço de torção. 
 Podem ser fixos e giratórios, geralmente de seção circular, que tem montados sobre si elementos como engrenagens, polias, volantes, manivelas, rodas dentadas e outros elementos de transmissão. 
 Podem ser submetidas a esforços de flexão, tração compreensão ou torção, atuando isoladamente ou de forma combinada. Árvores é nome de um dos principais elementos de transmissão na mecânica. A árvore pode ser maciça ou vazada. 
Tipos de eixos-árvores 
Eixos-Árvores Cônicas: Devem ser ajustadas a componentes que possuam furo de encaixe cônico. 
Eixos-Árvores Roscadas: Podem ser utilizadas como elementos de transmissão ou elementos prolongadores. 
Eixos-Árvores Ranhuradas: Apresentam ranhuras longitudinais radiais. Utilizados para transmissão de grandes potências. 
Eixos-Árvores Estriadas: Garantem boa concentricidade com boa fixação. 
Eixos-Árvores Flexíveis: Série de camadas de arames de aço enroladas alternadamente em sentidos opostos e apertadas firmemente, protegidas por um tubo flexível. 
 Eixo-árvore de máquinas e automóveis são fabricados em aço-níquel. 
 Eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas são fabricados em aço cromo-níquel. 
Utilização de eixos-árvores 
 Eixos-árvores compõem a caixa de transmissão de um veículo, ou um eixo de uma serra circular. 
 Um eixo tipicamente transmite diretamente torque de um dispositivo de comando (motor elétrico ou de combustão interna) através da máquina. Outras vezes, aos eixos, encontramos engrenagens, polias, correntes que transmitem o movimento rotativo para outra unidade.
Dimensionamento do eixo-árvore 
Torque no eixo – T, 
Esforços na transmissão – Ft, Fr, Fn, 
Momento Fletor Resultante – Mr(max), Mc 
Momento Fletor Ideal – Mi, 
Coeficiente de Bach – a, 
Fator de Forma – b, 
Diâmetro do Eixo – d. 
 O principal objetivo nesse estudo é o pré-dimensionamento de eixos- árvores. Analisar as condições de carregamento e contorno, e definir critérios para o projeto: material e dimensões da seção transversal. 
 Os carregamentos normalmente variam com o tempo, o que implica em solicitações que induzem o problema de fadiga.