(Parte 2 de 3)

Sua função principal é travar outros elementos de máquinas como porcas.

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4 – Anéis Elásticos

O anel elástico, também conhecido como anel de retenção é um elemento utilizado em eixos e furos, tendo como principais funções:

Evitar o deslocamento axial de peças ou componentes. Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o eixo.

Podem ser utilizados para fixar engrenagens, rodas, polias, rolamentos, evitando o deslocamento axial sob o eixo.

Deslocamento axial é o deslocamento no sentido longitudinal ( do comprimento) do eixo.

Os anéis são fabricados em aço mola, e tem a forma de um anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização.

As grandes vantagens no uso dos anéis são a sua simplicidade, custo reduzido, e a facilidade de montagem e desmontagem.

Na figura a seguir temos alguns tipos de anéis e algumas possíveis utilizações.

Tipos de Anéis

Anel Elástico para eixos tipo Dae

São aplicados em eixos com diâmetro de 4 a 1000 m e são padronizados pela norma DIN 471.

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Anel Elástico para furos tipo Dai

São aplicados para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 0 m, e são padronizados pela norma DIN 472.

Anel Elástico Tipo RS Trabalham em eixos de diâmetro entre 8 a 24 m, conforme norma DIN 6799

Outros anéis

Elementos de Máquinas Anel de seção circular

O canal de alojamento do eixo e do furo deverá ser feito conforme as medidas conforme tabela anexa.

O tipo de anel utilizado é definido pelo diâmetro do eixo, ou do furo, por exemplo:

1) Especificar um anel para ser utilizado em um eixo de diâmetro 30 m. Resp. O anel utilizado será o tipo Dae 30

2) Especificar um anel para um furo de diâmetro 60mm Resp. O anel será o tipo Dai 60

Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados:

Cuidar com o dimensionamento correto do anel e do alojamento.

As condições de operação são caracterizadas por meio de vibrações, impacto, flexão, alta temperatura ou atrito excessivo.

Um projeto pode estar errado: prevê, por exemplo, esforços estáticos, mas as condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel apresente problemas que dificultam seu alojamento.

A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e resistência. O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa pressão. A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações.

Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento anticorrosivo adequado.

Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez. Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou receba esforços exagerados.

Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou arame sem critérios.

Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso de ferramentas adequadas, no caso, alicates.

Elementos de Máquinas Vejamos alguns tipos de alicates:

Fazer os exercícios utilizando as tabelas de anéis no Anexo desta apostila.

1) Faça o dimensionamento completo do alojamento do anel para fixar o cubo e o eixo, de acordo com os anéis especificados.

Dai40Dai 32

Dae 20 Dae 15

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2) Faça o dimensionamento completo do alojamento do anel para fixar o cubo e o eixo, de acordo com os anéis especificados.

Dai 60Dai 52

Dae 30 Dae 25

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5 – Chavetas

A chaveta é um elemento de fixação mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça e tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos.

Classificação As chavetas se classificam em:

chavetas de cunha; chavetas paralelas; chavetas de disco.

Chavetas de cunha

As chavetas têm esse nome porque são parecidas com uma cunha.

Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças. As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: Chavetas longitudinais, e chavetas transversais.

Chavetas longitudinais

São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil.

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As chavetas longitudinais também podem ser do tipo tangenciais, formadas por um par de cunhas posicionadas a 120°, e são utilizadas para transmitir altas cargas, nos dois sentidos.

Chavetas transversais

São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos.

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.

Chavetas paralelas ou planas

É o tipo mais comum de chaveta, indicado para cargas pequenas e médias, estas chavetas têm as faces paralelas, portanto, sem inclinação.

A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido.

As chavetas paralelas não possuem cabeça. Quanto à forma de seus extremos,eles podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a chaveta ao eixo.

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Chaveta de disco ou meia-lua (tipo woodruff)

É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.

Dimensionamento do canal (alojamento) da chaveta

O ajuste da chaveta no eixo e no cubo deve ser feito de acordo com as características do trabalho.

Os tipos de ajustes são:

Ajuste forçado, com interferência no eixo e no cubo, com tolerância tipo P9, utilizado onde tem-se cargas elevadas e inversão no sentido de rotação. É um ajuste de difícil montagem e desmontagem.

Ajuste normal, tipo deslizante justo, utilizado na maioria das aplicações, utiliza no eixo tolerância N9 e no cubo J9.

Ajuste com folga, tipo livre,utilizado onde tem-se baixas cargas e peças móveis (deslizantes). A figura mostra os três tipos de ajustes.

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Para dimensionar o canal de alojamento do eixo e do cubo, deve-se utilizar a tabela contida no anexo desta apostila, e seguir os seguintes passos:

Primeiro definir qual o tipo de ajuste a ser utilizado.

Da tabela de chaveta, para o diâmetro do eixo especificado, verificar qual a seção (base x altura) da chaveta.

Especificar, de acordo com a tabela, a tolerância da largura do canal da chaveta.

Especificar, da tabela, as medidas e a tolerância da profundidade do canal do eixo e do cubo.

Cálculo do comprimento da chaveta L.

A chaveta sofre um esforço de cisalhamento, quando transmite movimento de rotação. O esforço na chaveta faz com que a mesma possa ser cortada ao longo do seu comprimento L.

Calculando o cisalhamento podemos determinar o comprimento da chaveta. Nesse caso deve-se calcular de acordo com os seguintes passos:

A força na chaveta pode ser calculada através do momento torçor (torque) Mt no eixo e pelo raio do eixo “r” , da seguinte forma:

raio

E o comprimento L necessário para a chaveta pode ser calculado pelas seguintes fórmulas:

b L esc admtração σ σ = ãoadmtraçadmcis στ ⋅= 6,0

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1) Definir a chaveta e dimensionar o alojamento do eixo e do cubo, para montagem tipo normal, utilizando a tabela de chavetas do anexo da apostila.

Fazer a especificação das tolerâncias do canal do eixo e do cubo, para um eixo com d=35m. O cubo tem diâmetro interno de 35m e externo de 60 m

Chaveta:

Canal:

2) Refazer o exercício para um eixo com diâmetro d=25mm, com ajuste por interferência. O cubo tem um diâmetro externo de 50 m. Chaveta

Canal:

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3) Calcular uma chaveta para suportar com segurança um torque de Mt = 720 N.m, dimensionar o canal do eixo e do cubo com as tolerâncias para um ajuste normal.

Dados: Chaveta 1020 tref

σe = 480 MPa FS = 3 Diâmetro do eixo = 60 m

4) Responda as perguntas:

a) Qual o tipo de chaveta mais apropriada para transmitir grandes capacidades de torques? b) Qual a chaveta utilizada em eixos cônicos, e que permite uma facilidade de montagem e desmontagem.

c) Quando são recomendados os seguintes ajustes de montagem de chavetas planas: Ajuste com folga:

Ajuste com interferência:

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6 - Cabos de Aço

Conceito

Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-as nas posições horizontal, vertical ou inclinada. Os cabos são muito empregados em equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras, guindastes e pontes rolantes.

Componentes O cabo de aço se constitui de alma e perna. A perna se compõe de vários arames em torno de um arame central, conforme a figura.

Construção de cabos

Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo da quantidade de fios e, especificamente, do número de fios da perna.

Por exemplo: Um cabo de aço 6x19 (Lê-se 6 por 19) significa que contém 6 pernas com 19 fios cada.

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Cabo de Aço 6x 19

Tipos de distribuição dos fios nas pernas

Existem vários tipos de distribuição de fios nas camadas de cada perna do cabo. Os principais tipos são:

Distribuição normal Os fios dos arames e das pernas são de um só diâmetro.

Distribuição seale As camadas são alternadas em fios grossos e finos.

Distribuição filler As pernas contêm fios de diâmetro pequeno que são utilizados como enchimento dos vãos dos fios grossos.

Distribuição warrington Os fios das pernas têm diâmetros diferentes numa mesma camada.

Tipos de alma de cabos de aço

As almas de cabos de aço podem ser feitas de vários materiais, de acordo com a aplicação desejada. Existem, portanto, diversos tipos de alma. Veremos os mais comuns: alma de fibra, e alma de aço.

• Alma de fibra

É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As fibras podem ser naturais (AF) ou artificiais (AFA).

6 Pernas 19 Fios

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As fibras naturais utilizadas normalmente são o sisal ou o rami. Já a fibra artificial mais usada é o polipropileno (plástico).

• Alma de aço

A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (A) ou por um cabo de aço independente (AACI), sendo que este último oferece maior flexibilidade somada à alta resistência à tração.

Tipos de torção

Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor da alma. Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central. O sentido dessas torções pode variar, obtendo-se as situações:

Torção regular ou em cruz Os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção confere mais estabilidade ao cabo. Torção regular

Torção lang ou em paralelo

Os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido das pernas que ficam ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Esse tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão) e dá mais flexibilidade.

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Preformação dos cabos de aço

Os cabos de aço são fabricados por um processo especial, de modo que os arames e as pernas possam ser curvados de forma helicoidal, sem formar tensões internas.

As principais vantagens dos cabos preformados são:

manuseio mais fácil e mais seguro; no caso da quebra de um arame, ele continuará curvado; não há necessidade de amarrar as pontas.

Cargas de Trabalho do cabo

Como regra geral a carga de trabalho não deverá ser maior do que 1/5 da carga de ruptura tabelada do cabo, porém o cálculo mais preciso é feito através do fator de segurança.

O fator de segurança utilizado no cabo de aço depende do tipo de aplicação e do regime de trabalho, os fatores normalmente utilizados são:

Aplicações Fator de Segurança F.S.

Cabos e cordoalhas estáticas 3 a 4 Cabo para tração horizontal 4 a 5 Guinchos 5 Pás, guindastes, escavadeiras 5 Pontes rolantes 6 a 8 Talhas elétricas 7 Elevadores de obras 8 a 10

A carga de trabalho é definida pela força máxima no cabo Fcabo, e calculada pela fórmula:

Em que:

Fcabo = Força Máxima que pode ser aplicada no cabo com segurança. [ N ]

Carga de ruptura = Carga mínima de ruptura do cabo fornecida e tabelada pelo fabricante, de acordo com o modelo e o diâmetro do cabo. [ N ]

F.S. = Fator de segurança

Fcabo = Carga de Ruptura F. S.

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Escolha do tipo de cabo

Recomenda-se utilizar um cabo com arames externos finos quando estiver submetido a muito esforço de fadiga de dobramento, e arames externos grossos quando submetido a desgaste por abrasão.

O cabo tipo 6x 41 possui flexibilidade máxima e resistência a abrasão mínima, ao passo que o cabo tipo 6x7 possui flexibilidade mínima e resistência a abrasão máxima.

Sugestão do cabo em função da aplicação:

Aplicações Cabo ideal

Pontes Rolantes 6x41 Warrington Seale AF (cargas frias) ou AACI(cargas quentes), torção regular,preformado,IPS,polido

Guincho de obra 6x25 Filler + AACI,torção regular,EIPS, polido Elevador de passageiros 8x19 Seale, AF, torção regular traction steel, polido Guindastes e gruas 6x25 Filler , AACI ou 19x7, torção regular, EIPS, polido

Laços para uso geral 6x25 Filler,AF ou AACI, ou 6x41 Warrington Seale AF ou AACI, polido

Bate estaca 6x25 Filler, AACI, torção regular, EIPS, polido

Diâmetros Indicados para polias e tambores

Cada tipo de cabo possui uma flexibilidade própria, e conseqüentemente um diâmetro mínimo que ele pode ser dobrado.

Por este motivo existe um diâmetro da polia e do tambor ideal para cada tipo de cabo, estes valores mínimos devem ser respeitados, principalmente quando um cabo é substituído por outro modelo diferente.

A tabela a seguir mostra os diâmetros para alguns tipos de cabo.

Tipo de cabo Diâmetro polia e tambor recomendado

Diâmetro da polia e tambor mínimo

6x7 72 x diam. cabo 42 x diam. cabo 6x19 Seale 51 x diam. cabo 34 x diam. cabo 6x21Filler 45 x diam. cabo 30 x diam. cabo 6x25 Filler 39 x diam. cabo 26 x diam. cabo 6x36 Filler 34 x diam. cabo 23 x diam. cabo 6x41Filler ou Warrington 31 x diam. cabo 21 x diam. cabo

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Ex 1). Calcular a força máxima que pode ser utilizado em um cabo tipo 6x19 AF, com diâmetro de 1/2". O cabo será utilizado como cordoalha para içamento de carga.

De acordo com a tabela do fabricante ( Anexo 1), a carga de ruptura para o cabo com material tipo Improved Plow Stell é de :

Carga de ruptura = 97100 N

O fator de segurança de acordo com a aplicação: F.S. = 4 Então, calculando a força no cabo;

Ex 2) Um cabo tipo 6x25 deverá ser utilizado em um guincho de obras. a) Especificar o diâmetro do cabo para trabalhar com um peso de 10000 N ( 1020Kgf).

De acordo com a tabela de Fator de segurança, para guincho; F.S. = 5 A força a ser aplicada no cabo é Fcabo = 10000N, então,

Da tabela (anexo 1), para um cabo tipo 6x25 com capacidade de ruptura superior a 50000N, temos um diâmetro do cabo de 3/8” que tem uma carga de ruptura de 55300N

Resposta: Utilizar um cabo 6x25 com diâmetro de 3/8” b) Calcular o diâmetro mínimo possível do tambor (carretel) do guincho

Dtambor= 26 x dcabo

Dtambor = 26x 9,5 Dtambor= 247 m

10000N = Carga de Ruptura 5

Fcabo = Carga de Ruptura F. S.

Carga de Ruptura = 10000 N x 5 Carga de Ruptura = 50000 N

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