Acoplamentos na Transmissão de Movimento

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O que é um acoplamento?
O acoplamento é um conjunto mecânico, constituídos de elementos de máquina, empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixo-árvores.
Outra definição de acoplamento segundo o professor André Ludardi; Acoplamento é um elemento de máquina que transmite momentos de rotação segundo os princípios da forma e do atrito, ou seja, o acoplamento é um conjunto mecânico, empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixo-árvores.
				
Figura 1 Acoplamento transferindo força rotacional à uma bomba de água
Figura 2 Coleção de acoplamentos demonstrativos
Por exemplo, eu tenho um segundo desenho um esquema de um motor e uma bomba d’água que precisam ser acopladas para gerarem juntas um determinado movimento.
Funções Gerais dos Acoplamentos
· Unir dois eixos
· Absorver choques
· Compensar os desalinhamentos entre eixos
· Transmitir torque
· Reduzir vibrações
· Não forçar os rolamentos dos motores ou mancais 
· Permitir a manutenção do eixo motriz ou no eixo movido individualmente
· Absorver dilatações dos eixos do motor e do sistema
Como se classifica os acoplamentos?
· Normativamente, eles são classificados de acordo com as funções que eles exercem. 	
Como assim? Existem acoplamentos permanentes e móveis. 
· Os permanentes são aqueles que são instalados pelo homem, de plena intervenção mecânica e precisam de um tempo para a montagem.
· Os móveis são montados pelo homem, recebem uma intervenção mecânica, mas durante o seu funcionamento eles podem ser comandáveis e não comandáveis. Como assim? O que seria comandáveis e não comandáveis? Comandáveis precisam de ação humana e os não comandáveis eles aceitam variações, ou eles mudam o regime de trabalho em função do ambiente que eles estão proporcionados (velocidade, potência, torque).
· Os permanentes são aqueles que são não comandáveis, que ficam ali montados em tempo integral, existem os rígidos e os flexíveis. 
Uma classificação também aceitável é que os acoplamentos podem ser: Fixos, Elásticos, ambos são permanentes e separadamente os Móveis.
Acoplamentos Permanentes
Os acoplamentos permanentes são aqueles que atuam continuamente, para conectar eixos durante o funcionamento da máquina ou equipamento, e não existe necessidade de desconexão, o que só ocorrerá em caso de manutenção.
Esses acoplamentos podem ser rígidos/fixos e flexíveis.
· Acoplamentos Rígidos/Fixos
Os acoplamentos rígidos/fixos servem para unir árvores de tal maneira que funcionem como se fossem uma única peça, alinhando as árvores de forma precisa. Os eixos dos acopladores rígidos/fixos devem ser precisamente alinhados, pois estes elementos NÃO conseguem compensar eventuais desalinhamentos ou flutuações. Além disso:
· Não possuem qualquer flexibilidade;
· São torcionalmente rígidos;
· Não absorvem choques e vibrações;
· Não admitem desalinhamento radia, axial e angular.
Os acopladores permanentes rígidos/fixos podem ser de flanges, luva de pressão ou ainda de discos ou pratos.
Figura 3 Alinhamento e desalinhamento
Comentário: Neste tipo de acoplamento, as duas árvores de eixo irão se unir de tal forma que elas funcionarão como se fossem apenas uma. De tal forma que qualquer movimento, vibração, ou qualquer movimento brusco que eu tenha em um dos lados, o outro irá sentir. 
Flange
Método clássico de conectar eixo-árvores, é bem adequado a transmissão de potências elevadas e baixas velocidades. 
A união é feita mecanicamente através das saliências, encaixes e ou parafusos ajustados à carga de cisalhamento.
Figura 4 Acoplamento Permanente Rígido/fixo Flange
Luva de Compressão ou 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 grandes problemas de alinhamento. 
São os mais empregados e a união deve ser construída de modo que não apresente saliências ou de modo a ficar totalmente cobertas, para evitar acidentes.
Figura 5 Acoplamento Permanente Rígido/fixo Luva de Compressão ou Aperto
Pratos ou Discos
Usados em transmissão de grandes potências e a superfície de contato pode ser lisa ou dentada.
Ele é muito similar o acoplamento de flange.
Qual é a diferença? 
· Ele é distribuído em maior número de parafusos, não são apenas quatro, ou três parafusos como é o caso do de flange. 
· Ele tem o corpo rígido maior, porque ele tem mais parafusos e o diâmetro desses parafusos são menores, por consequência, maior quantidade de parafusos. 
· A potência é distribuída e por isto maior o numero de parafusos, consequentemente, ele transmite grandes potencias e velocidades elevadas, então neste modelo de acoplamento você consegue fazer um balanceamento, você consegue fazer uma capacidade de centragem mais elevada porque a potência está distribuída em vários parafusos.
Figura 6 Acoplamento Permanente Rígido/fixo Disco ou Prato
· Acoplamento Flexíveis
Os acoplamentos flexíveis são utilizados para suavizar a transmissão em árvores cujo movimento é brusco e onde o alinhamento perfeito não é garantido.
· Os acoplamentos flexíveis, consistem em dois cubos, um em cada eixo, projetados de modo que ambos se liguem com um elemento intermediário, flexível ou flutuante. 
· Os eixos devem ser cuidadosamente alinhados pois estes são usados para absorver desalinhamentos casuais.
· Dentre os acoplamentos permanentes flexíveis, encontra-se os elásticos e não elásticos. 
Figura 7 Exemplo de um acoplamento flexível do tipo pneu
Elásticos de Pino os elementos transmissores são pinos de aço com mangas (luvas) de borracha. É uma construção e aplicação bem interessante. 
· São duas flanges, que possuem pinos e orifícios, ao mesmo tempo ela é do tipo macho e também fêmea. 
· E elas se encaixam, cada pino se encaixa em um orifício. 
· E é justo aí que está a flexibilidade deste acoplamento, pois os pinos são recobertos com borracha. 
· Ele aceita baixos desalinhamentos, mas o interessante dele é que se um lado tiver um alto grau de vibração, no outro essa vibração é absorvida pelos pinos flexíveis. Logo a vibração não é transmitida ao eixo, ela é suavizada. 
Figura 8 Acoplamento Permanente Flexível Elástico de Pinos
Elásticos de Garra, constituídos de garras, que por sua vez são de borracha, são introduzidas nas aberturas entre o disco e o contra-disco, transmitindo o movimento. É muito utilizado na indústria.
· São dois discos com dentes, e no elemento flexível central, vai existir uma certa folga.
· Se observar com atenção, perceberá que os dentes entram em contato perfeito no elemento flexível central, porém, do outro lado, onde há uma abertura maior, vai existir uma certa folga.
· Aí é que é feita a absorção de energia, tanto de desalinhamento quando a de vibração (que é a principal utilização dele.).
Figura 9 Acoplamento Permanente Flexível Elástico de Garras
Elásticos Perflex ou Pneu, são conhecidos também por acoplamentos super elásticos. 
· Os discos do acoplamento são unidos perifericamente por uma borracha apertada por anéis de pressão. 
· Permite desalinhamentos maiores que os convencionais. Esses desalinhamentos são nas três direções. 
· Ele possui um preço mais elevado, mas é porque ele possui umas das melhores vantagens de utilização do mercado.
· A única desvantagem dele é a utilização em ambientes hostis (temperatura elevada, umidade elevada, assim por diante, ou seja, algo que possa influenciar no elastômero que é construído o pneu.). 
Figura 10 Acoplamento Permanente Flexível Elástico Perflex ou Pneu
Elásticos com Fita de Aço
· Elásticos com Fita de aço ou Grade de aço, são acoplamentos que consistem em dois cubos com flanges ranhurados, onde encontra-se a grade elástica ligando os cubos.
· O conjunto está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e de retentor elástico junto ao cubo.
· Todo espaço deve ser preenchido com graxa.
· É o acoplamento com melhor relação custo x benefício e vida útil, apesar que a lubrificação deve ser periódica e da troca do elemento dedesgaste, a grade.
· Ele é um tipo muito específico, possui uma certa flexibilidade, a principal flexibilidade dele é a axial, mas a radial e a angular é muito pouco.
· Ele não absorve tanta energia de vibração, ao contrário, ele transmite. 
Ele tem uma alta capacidade de potência. 
	
Figura 11 Acoplamento Permanente Flexível Elástico de Fita de Aço ou Grade
· Flexíveis Não-elásticos
Os acoplamentos permanentes flexíveis não-elásticos, compensam desalinhamento radial, axial e angular. 
São torcialmente rígidos e não absorvem choques nem vibrações.
São puramente mecânicos, ou seja, eles transmitem a potência de forma direta.
Não existem nenhum elemento flexível entre eles, somente articulados.
Entretanto, são capazes de manter o sincronismo entre as máquinas acopladas (sem deslizamentos).
Figura 12 Acoplamentos Permanentes Flexíveis Não -Elásticos
Vamos visualizar alguns dos acoplamentos permanentes flexíveis não-elásticos.
Oldham
· O acoplamento permanente flexível não-elástico Oldham permite desalinhamentos torcionais muito pequenos (0,5 graus), mas transmitem grandes potências.
· Há necessidade de ser lubrificado periodicamente e o elemento flutuante quando desgastado, deve ser trocado.
Figura 13 Acoplamento Permanente Flexível Não-elástico Oldham
Cardan ou Junta Universal (também chamado de cruzeta)
· O acoplamento cardan ou junta universal é muito usado na ligação de árvores que formam um ângulo permanente entre si.
· Numa visão geral, o cardan é composto de 2 eixos tubulares, 1 primário, centrado à fonte motriz e outro secundário centrado ao eixo de tração. 
· As duas extremidades contam com articulações denominadas juntas móveis universais, as quais podem possuir rolamentos, mancais de ligação, grampos ou anéis de pressão e guarda-pós para acompanhar o movimento unilateral dos mesmos.
Figura 14 Acoplamento Permanente Flexível Não-elástico Cardan ou Junta Universal ou ainda Cruzeta
RESUMINDO O QUE FOI COMPREENDIDO ATÉ O MOMENTO:
· Os acoplamentos mecânicos são divididos em 2 conjuntos: Permanentes e Móveis;
· Os acoplamentos permanentes são divididos também em 2: Rígidos/fixos e Flexíveis;
· Os acoplamentos permanentes rígidos/fixos são encontrados em 3: Flanges, Luvas de Compressão/Aperto e Discos/Pratos;
· Os acoplamentos permanentes flexíveis são divididos em 2: Elásticos e Não-elásticos;
· Os acoplamentos permanentes flexíveis elásticos são em 5: Pinos, Garras elásticas, Perflex(pneu), Fitas de Aço (Grade) e Dentes arqueados.
· Os acoplamentos permanentes flexíveis não-elásticos são em 2: Oldham e Cardam (junta universal ou cruzeta).
Exercício
(Construa um organograma ilustrando a ordem dos acoplamentos)
Acoplamentos
1. 
	 ricardooven@hotmail.com
2. Os acoplamentos mecânicos se dividem em quais partes:
(A) Permanentes e elásticos
(B) Fixos e rígidos
(C) Permanentes e móveis
(D) Móveis e comandáveis
3. Os acoplamentos permanentes se dividem em:
(A) Fixos/Rígidos e Flexíveis
(B) Rígidos e Flexíveis
(C) Móveis e Flexíveis
(D) Fixos/Rígidos e Elásticos
4. Os acoplamentos permanentes rígidos/fixos corretos são: 
(A) Elásticos e Não-elásticos;
(B) Pinos, Garras elásticas, Perflex(pneu), Fitas de Aço (Grade) e Dentes arqueados.
(C) Oldham e Cardam (junta universal ou cruzeta).
(D) Flanges, Luvas de Compressão/Aperto e Discos/Pratos.
5. Acoplamentos permanentes flexíveis são:
(A) Elásticos e Não-elásticos;
(B) Pinos, Garras elásticas, Perflex(pneu), Fitas de Aço (Grade) e Dentes arqueados.
(C) Oldham e Cardam (junta universal ou cruzeta).
(D) Flanges, Luvas de Compressão/Aperto e Discos/Pratos;
6. Os acoplamentos permanentes flexíveis elásticos são:
(A) Elásticos e Não-elásticos;
(B) Pinos, Garras elásticas, Perflex(pneu), Fitas de Aço (Grade) e Dentes arqueados.
(C) Oldham e Cardam (junta universal ou cruzeta).
(D) Flanges, Luvas de Compressão/Aperto e Discos/Pratos.
7. Os acoplamentos permanentes flexíveis não-elásticos são:
(A) Elásticos e Não-elásticos;
(B) Pinos, Garras elásticas, Perflex(pneu), Fitas de Aço (Grade) e Dentes arqueados.
(C) Oldham e Cardam (junta universal ou cruzeta).
(D) Flanges, Luvas de Compressão/Aperto e Discos/Pratos.
8. Os acoplamentos se classificam em:
(A) Elásticos, móveis e rígidos;
(B) Fixos, elásticos e móveis;
(C) Permanentes, fixos e elásticos;
(D) Rígidos, elásticos e permanentes.
9. Os acoplamentos elásticos têm a função de:
(A) acelerar a transmissão de movimentos;
(B) suavizar a transmissão de movimentos;
(C) reduzir a transmissão de movimentos;
(D) eliminar a transmissão de movimentos.
10. Para transmitir jogo longitudinal de eixos, usa-se o seguinte acoplamento:
(A) elástico;
(B) móvel;
(C) perflex;
(D) rígido.
11. Para manter eixos rigidamente conectados por meio de uma luva rasgada longitudinalmente e chaveta comum a ambos os eixos, usa-se o seguinte acoplamento:
(A) rígido por luvas parafusadas;
(B) de discos ou pratos;
(C) de dentes arqueados;
(D) junta universal de velocidade constante.
12. Assinale V para as afirmações verdadeiras e F para as falsas.
Na montagem de um acoplamento devemos:
Colocar os flanges a quente, sempre que possível.
 Fazer a verificação da folga entre flanges e do alinhamento e da concentricidade do flange com a árvore.
 O alinhamento das árvores é desnecessário quando utilizados acoplamentos flexíveis.
 Evitar a colocação dos flanges por meio de golpes: usar prensas ou dispositivos adequados.
Acoplamentos Móveis
Acoplamentos móveis são acoplamentos que permitem a conexão e a desconexão das árvores sem a necessidade de desmonte.
Esses acoplamentos transferem força e movimento somente quando são acionados, isto é, são acionados por um comando.
Os acoplamentos móveis são divididos em comandáveis e não comandáveis.
Figura 15 Acoplamentos Móveis comandáveis e não comandáveis.
Resumindo, são acoplamentos que nós podemos fazer a união e a desunião, acoplagem e desacoplagem do sistema sem a necessidade de parar o equipamento em funcionamento. Eles podem ser comandáveis ou não comandáveis.
· Acoplamentos Comandáveis ou Comutáveis
· Acoplamentos comandáveis/comutáveis transmitem força e movimento somente quando acionados, isto é, obedecendo a um comando.
· São mecanismos que funcionam segundo o princípio de atrito.
· Esses mecanismos recebem o nome de embreagens e freios.
· As embreagens também chamadas de fricção, fazem a conexão entre árvores.
· Elas mantem as árvores, motriz e comandada, à mesma velocidade angular.
· Os freios têm as funções de regular, reduzir ou parar o movimento dos corpos.
Segundo o tipo de comando, existem os acoplamentos comutáveis manuais, eletromagnéticos, hidráulicos pneumáticos e os diretamente comandados pela máquina de trabalho. 
Vamos visualizar um pouco dos comandáveis agora:
Acoplamentos comandáveis/comutáveis Embreagem
As embreagens (conforme o tipo) podem ser acionadas durante o movimento das máquinas, ou com elas paradas. 
As formas mais comuns das embreagens acionadas em repouso são os acoplamentos de garras e o acoplamento de dentes. 
Geralmente, esses acoplamentos são usados em caixas de engrenagens de máquinas.
Elas podem ser classificadas conforme sua forma construtiva:
· 
· Embreagem de Disco
· Cônica
· Centrífugo
· Unidirecional
· Eletromagnética
· Hidráulica
Embreagem de Disco
Consiste em anéis planos apertados contra um disco feito de material com alto coeficiente de atrito, para evitar o escorregamento quando a potência é transmitida. 
Normalmente, a força é fornecida por uma ou mais molas e a embreagem é desengatada por uma alavanca.
Se diferenciam conforme a aplicação, por exemplo, a automobilística e a industrial.
Embreagem automobilística possui o platô, o disco de fricção.
Embreagem industrial possui somente vários platores em série.
Disco de Embreagem/Elemento de Fricção
Quando é industrial é somente o disco de embreagem/disco de fricção
Plator
Embreagem
Figura 16 Acoplamento Móvel comandável de Embreagem de Disco de automóvel e industrial.
Embreagem Cônica
· Possui duas superfícies de fricção cônicas, uma dasquais pode ser revestida com um material de alto coeficiente de atrito.
· A capacidade de torque de uma embreagem cônica, é maior que de uma embreagem de disco de mesmo diâmetro. 
· Sua capacidade de torque aumenta com o decréscimo do ângulo entre o cone e o eixo.
· Esse ângulo não deve ser superior a 8° para evitar o emperramento.
· Este tipo de embreagem é utilizado na área automobilística para competições de altas potências, de torque instantâneos.
· E na indústria em aplicações específicas de potências. 
· Possui duas linhas de superfícies de fricção cônicas.
Figura 17 Acoplamento Móvel do tipo comandável de embreagem cônica.
Embreagem Centrífuga
· É utilizada quando o engate de uma árvore motora deve ocorrer progressivamente e uma rotação predeterminada. 
· Os pesos, por ação da força centrífuga, empurram as sapatas que, por sua vez, completam a transmissão do torque.
Figura 18 Acoplamento Móvel comandável de embreagem centrífuga.
Embreagem Unidirecional (diodo mecânico, ou seja, permite rotação apenas em uma direção)
· Cada rolete está localizado em um espaço em forma de cunha, entre as árvores interna e externa.
· Em um sentido de giro, os roletes avançam e travam o conjunto impulsionando a árvore conduzida.
· No outro sentido, os roletes repousam na base da rampa e nenhum movimento é transmitido.
· Por exemplo, a embreagem unidirecional é aplicada em transportadores inclinados como conexão para árvores, para travar o carro afim de evitar um movimento indesejado para trás.
Figura 19 Acoplamento móvel comandável de Embreagem Unidirecional
Embreagem Eletromagnética
· Neste tipo de embreagem, a árvore conduzida possui um flange com revestimento de atrito. Uma armadura, em forma de disco, é impulsionada pela árvore motora e pode mover-se axialmente contra molas. 
· Uma bobina de campo, fixa ou livre para girar com árvore conduzida, é energizada produzindo um campo magnético que aciona a embreagem. 
· Uma característica importante da embreagem eletromagnética é poder ser comandada a distância por meio de cabo.
· É o mesmo princípio da embreagem, acoplar e unir duas flanges, só que de forma eletromagnética. 
· Exemplo prático: Ar condicionado automotivo! Quando ligamos o ventilador no painel, ele começa a ventar, em seguida, pressionamos o botão de ar condicionado AC. Quando você o pressiona, você escuta um estralo e até uma variação de velocidade do motor. Porque isto ocorre? No carro existe o compressor de ar condicionado, a bobina magnética é acionada quando você pressiona o botão AC. A bobina magnética acopla o disco de fricção à arvore que transmite potência ao carro. Por isso que o carro perde um pouco de potência quando o ar condicionado é ligado, justamente porque aumenta-se a quantidade de equipamento rotativo interno que é rotacionado através do motor.
· As vezes você configura o ajuste de temperatura do ar condicionado, quando ele chega na temperatura pré-ajustada, a bobina de campo desacopla o disco de fricção do equipamento rotativo do motor, fazendo com que o compressor de ar seja desligado.
· Neste tipo de embreagem você não transmite vibração para o sistema, apenas potência.
Figura 20 Acoplamento Móvel comandável embreagem eletromagnética.
Embreagem Hidráulica
· Neste caso, as árvores, motora e movida, carregam impulsores com pás radiais.
· Os espaços entre as pás são preenchidos com óleo, que circula nas pás quando a árvore motora gira.
· A roda na árvore motora atua como uma bomba, e a roda na árvore movida atua como uma turbina, de forma que a potência é transmitida, havendo sempre uma perda de velocidade devido ao escoamento. 
· A embreagem hidráulica tem aplicação em caixas de transmissão automática em veículos.
· Provavelmente já ouviu falar em programas de tv ligados a automotivos, mas no Brasil não é tão comum a utilização, mas na área industrial é. 
· Na área industrial é chamado de conversor de torque.
· Como ele funciona? São duas carcaças, dotadas de um impulsionador interno, que é uma hélice, preenchido com óleo que circula quando ela gira. 
· Porque conversor de torque? Porque podemos fazer jogadas internamente a ela, nesta parte da turbina e do óleo, que aumentam ou diminuem sua potência. 
Figura 21 Acoplamento Móvel comandável de embreagem hidráulica.
Vantagens e Desvantagens dos Acoplamentos
Vantagens
· 
· Absorve desalinhamentos
O desalinhamento é a causa de 50% dos colapsos de rolamentos, pois os elementos de máquina (não são rolamentos, mas também selos, retentores, engrenagens) normalmente não estão preparados para a flexão induzida nos eixos.
· Manutenção Simples
A manutenção é mais rápida: Poucas peças compõem o produto. Permite intervenções localizadas sem a necessidade de mover o motor ou qualquer outra parte.
· Redução de Emissão de ruídos para o meio ambiente
Proporcionam uma eficiente redução do nível de ruído a partir do isolamento de vibrações e choques entre o motor e a máquina.
· 
· Simples Instalação
Os cubos apresentam material sobressalente para a usinagem e adequação para as dimensões dos eixos. Dispensa modificações em eixos ou franges.
· Aumenta o intervalo entre manutenções, reduzindo assim horas paradas.
· Em sua maioria dispensa lubrificações. Existem exceções (tipos e aplicações específicas).