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domingo, março 6

Chavetas e Estrias

        Diversas são as formas de unirmos o cubo com o eixo. As soluções devem ser tal que a união seja rígida ou móvel e preferencialmente provisória. Além disso, o tipo de esforço recebido ou transmitido também será fator decisivo na escolha da solução. Estes podem ser classificadas em duas categorias:

   • esforços predominantemente axiais;
   • esforços predominantemente tangenciais.
        Em ambos os casos o esforço pode ser transmitido do eixo ao cubo ou vice-versa. Como exemplos típicos podemos citar para o primeiro caso a união haste-pistão e, para o segundo, a união eixo engrenagem.
        Engrenagens, polias, etc., podem ser fixadas a eixos e árvores por montagem for¸ cada, por um ou mais dos vários tipos de chaveta, por conexões estriadas, por pinos ou por algum meio especialmente idealizado para este fim.
Chavetas
        Chavetas são elementos utilizados para transmissão de torque e para união entre eixo e cubo. A maioria das chavetas são chavetas planas ou quadradas. As chavetas planas têm seção retangular, com a menor dimensão localizada na direção radial e podem ou não ser afiladas (em cunha). As chavetas quadradas têm seção quadrada e, igualmente podem ou não ser afiladas.
        Quando uma chaveta está no lugar, o cubo faz pressão sobre a sua metade superior de um lado e árvore sobre sua metade inferior do outro lado, resultando um conjugado , que vai atuar tendendo a virar a chaveta na sua sede. Quando a chaveta realmente vira, depende da ajustagem no topo e na base, porque o conjugado resistente atua nessas superfícies.
Chavetas planas
        As ranhuras não devem ser muito profundas, no eixo, uma vez que a resistência diminui à medida que a ranhura se aprofunda, mas devem ser suficientemente profundas para oferecerem boa proporção. Nas tabelas a seguir encontram-se as dimensões da seção das chavetas planas e quadradas de acordo com o diâmetro do eixo.
        As chavetas planas tanto retangulares quanto quadradas podem ser afiladas para facilitar a montagem e retirada do lugar e também para permitir montar o cubo apertado (justo) contra árvore. O rasgo afilado é feito no cubo e não na árvore. A alta pressão provocada pelas chavetas afiladas resulta numa grande força de atrito que ajuda na transmissão da potência e pode ser tão grande a ponto de induzir tensões perigosas.
Chavetas de pinos
        Um pino, cilíndrico ou cônico usado como chaveta, é chamado de chaveta de pino. Pode ser instalada longitudinalmente ou transversalmente em relação ao eixo. No primeiro caso a potência transmitida é menor do que no segundo. Chavetas de pino são fáceis de instalar e, quando montadas na posição transversal, são algumas vezes usadas como pinos de cisalhamento. Com os pinos cônicos obtêm-se uma montagem mais firme.
        Outro tipo de pino são os chamados pinos elásticos, que consistem num pino cilíndrico vazado com um rasgo em um dos lados. Uma de suas extremidades é chanfrada para facilitar sua entrada no orifício que possui diâmetro menor, provocando o fechamento do rasgo. O pino exerce uma pressão contra as paredes do orifício produzindo seu travamento.
Chaveta côncava ou chaveta de sela
        Esta chaveta depende do atrito para evitar o movimento relativo entre o cubo e árvore. A superfície curva da chaveta, próximo a árvore, deve ter um raio de curvatura ligeiramente menor que o desta e a chaveta deve ter um afilamento pequeno. Este tipo de chaveta é especialmente indicado quando se deseja mudar a posição do cubo em relação ao eixo, periodicamente. Não é indicado para cargas pesadas.
Chaveta rebaixada ou chaveta de cavalete
        Para potência pequena e fácil montagem, a chaveta pode ser colocada sobre uma superfície plana fresada na árvore, como se vê na figura acima. A chaveta deve ser afilada para assegurar o efeito de atrito entre o cubo e a árvore.
Chaveta woodruff ou chaveta meia lua
        A chaveta woodruff (meia lua), é usada para pequenos esforços e, na maioria das vezes, com montagem eixo-cubo cônica. A chaveta comum tem a tendência de virar no alojamento, quando a potência é aplicada.
        Tal fato é as vezes evitado por meio de parafusos de travamento. A chaveta woodruff aprofundando-se na árvore, elimina praticamente este problema.
Linguetas
        Uma lingueta permite ao cubo mover-se ao longo da árvore, porém impede a rotação isolada do mesmo é usada, por exemplo, para permitir o movimento de uma engrenagem para engate ou desengate, e para ligar ou desligar uma embreagem de dentes. A lingueta pode ser fixa na árvore, ou no cubo é preferível usar duas linguetas deslocadas de 180° porque neste caso a força necessária para o deslocamento axial é bem menor.

Tabela de dimensões para chavetas planas DIN 6885
Dimensionamento de chavetas planas
        Uma análise de tensões simplifica consideravelmente a situação. Admitimos que uma chaveta pode ser cisalhada na seção entre o eixo e o cubo ou que ela pode falhar por compressão sobre os lados.
        A área de cisalhamento para um comprimento de chaveta L, é:
        A tensão de cisalhamento devido à força Ft,
        Mas para o dimensionamento,
        então:
        A área de compressão (esmagamento) é:
        A tensão de compressão devido à força Ft,
        Mas para o dimensionamento,
        então:
        O cálculo deve ser feito para as duas situações e devemos aceitar como comprimento l da chaveta o maior valor calculado.
Estrias ou Ranhuras
        A transmissão de momentos de torção elevados pode exigir um comprimento de chaveta muito grande. Podemos resolver este problema com o uso de duas ou mais chavetas o que com certeza enfraqueceria o eixo. A solução então é fresar várias chavetas equidistantes, diretamente no eixo e consequentemente são feitas canaleta no cubo.
        Desta forma, um eixo estriado é, na realidade, um eixo de chavetas múltiplas, com as chavetas nela incorporadas.
        Amplamente utilizada na indústria automobilística, as estrias apresentam como principais vantagens:   • transmissão de maior torque;
   • maior resistência à fadiga;
   • melhor alinhamento (balanceamento);
   • melhor estabilidade em altas rotações.
        A execução de estrias em qualquer das seções de uma árvore de transmissão, além de substituir as chavetas, permite a transmissão de momentos muito elevados, de atuação cíclica ou com pesados choques. Para uma mesma transmissão, a árvore estriada é mais forte do que a árvore com chavetas.
     O perfil das estrias pode ser:
   • de lados retos e paralelos ao eixo de simetria:
        Esse tipo de perfil apresenta uma série de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferência. Essas ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas no eixo. Este tipo de estria é utilizada para transmitir grande força.
   • de lados com perfil evolvente:
        Estas estrias apresentam vantagens sobre as anteriores, podendo-se citar como as principais, as seguintes: maior capacidade de carga; concentração de tensões bem mais reduzidas; centragem mais perfeita, dada a tendência de auto-alinhamento resultante da construção; possibilidade de execução em máquinas de grande produção e alta precisão. A Figura abaixo apresenta o perfil típico, mostrando também as três possibilidades de centragem normalmente utilizadas.

3 comentários:

  1. estudante de eng. pesca24 de fevereiro de 2012 17:56

    Grande ajuda para mim.
    Obrigado.
    muito bom.

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  2. Me ajudou muito no meu trabalho de mecânica. Obrigado

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