Projeto de Eixo

Projeto de Eixo

(Parte 2 de 8)

4.1.6 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. Os eixos ranhurados são utilizados quando È necessário transmitir grandes esforços.

Figura 4.5 – Eixo Ranhurado

4.1.7 Eixos Flexíveis

Consistem em uma série de camadas de arame de aço enrolado alternadamente em sentidos opostos e apertado fortemente. O conjunto È protegido por meio de um tubo flexível, e a união com o motor é feita com uma braçadeira especial munida de rosca. Os eixos flexíveis são empregados para transmitir movimento a ferramentas portáteis que operam com grandes velocidades e com esforços não muito intensos.

4.1.8 Danos sofridos por Eixos

Os eixos sofrem dois tipos de danos: quebra e desgaste. A quebra é causada por sobrecarga ou fadiga. A sobrecarga é o resultado de um trabalho realizado além da capacidade de resistência do eixo. A fadiga é a perda de resistência sofrida pelo material do eixo, devido às solicitações no decorrer do tempo. O desgaste de um eixo é causado pelos seguintes fatores:

• Engripamento do rolamento;

• Óleo lubrificante contaminado;

• Excesso de tensão na correia, no caso de eixos-árvore acionados por correias;

• Perda de dureza por superaquecimento;

• Falta de lubrificante.

4.1.9 Conexões e Concentrações de Tensões

Degraus e ressaltos são necessários para prover precisão e uma localização axial consistente dos elementos fixados, bem como para criar um diâmetro apropriado para alojar peças padronizadas, tais como mancais.

Chavetas, anéis retentores ou pinos transversais são usados para segurar elementos fixados ao eixo a fim de transmitir o torque requerido ou para prender a parte axialmente, cada uma dessas mudanças no contorno contribuirão para alguma concentração de tensões.

Chavetas e pinos podem ser evitados usando-se o atrito para fixar elementos ao eixo (colares de engaste).

4.1.10 Análise de tensões atuantes em eixos

Com entendimento de que as seguintes equações terão que ser calculadas para uma multiplicidade de pontos no eixo e para seus efeitos multiaxiais combinados também considerados, devemos primeiro encontrar as tensões aplicadas em todos os pontos de interesse, portanto para um eixo maciço de diâmetro “d” temos que:

dcedJJ cT dcedII cM

máx xy máx x

Onde: σx – Tensão normal de flexão. حxy – Tensão de cisalhamento torcional.

Os valores de Mmáx e Tmáx devem ser corrigidos devido ao efeito de choques, de acordo com a seguinte tabela:

Natureza de Carga Km Ks Árvores e eixos fixos (tensão de flexão sem reversão)

Gradualmente Aplicada Subitamente Aplicada

1,0 1,5 a 2,0 1,0 1,5 a 2,0

Árvores e eixos giratórios (tensão de flexão com reversão)

Gradualmente Aplicada ou Constante

Subitamente aplicada, choques pequenos. Subitamente aplicada, choques violentos

1,5 1,5 a 2,0 2,0 a 3,0

1,0 1,0 a 1,5 1,5 a 3,0

4.1.1 Velocidades Críticas de Eixos

Quando um eixo está em rotação o seu centro de gravidade (ou centro de massa) não coincide com seu centro de giro, isso acontece devido a distribuição não uniforme da massa deste corpo em torno do centro, a qual ocasionará deflexões no eixo que, por sua vez, moverá o centro de massa, afastando-o, assim, cada vez mais, até atingir o máximo, do centro geométrico, o qual passa pela linha de ação dos mancais.

Portanto, deflexão torna-se uma função apenas da rigidez do eixo, das massas próprias e dos elementos, de seus suportes, do amortecimento do sistema e do desequilíbrio das massas em relação ao eixo de giro.

Quando se inicia uma rotação, o eixo tende a girar em torno do eixo geométrico, sendo que em uma certa velocidade de rotação, a força centrífuga do centro de massa deslocado se iguala às forças de deflexão do eixo. A essa velocidade dá-se o nome de Velocidade Crítica. Assim, a vibração no eixo seria de forma violenta devido a mudança de direção da força centrífuga durante a rotação do eixo. Para o cálculo da velocidade critica, considera-se o eixo submetido a um carregamento estático onde atuam, somente, a força peso das engrenagens e da polia.

Existem várias velocidades criticas à serem determinadas para os mancais, mas apenas a primeira e, se necessário, a segunda se fazem interessantes para o projetista, pois as outras velocidades são de magnitude muito elevadas que ficam fora da gama de velocidades usuais de operação. A velocidade critica dos mancais é determinada seguindo a equação de Rayleigh-Ritz.

c W.y W.ygπ onde: wc= velocidade crítica. W = carga estática sobre o eixo.

yR = deflexão sob as cargas estáticas. g = aceleração da gravidade local 9,81m/s².

4.2 Chaveta

A chaveta é um elemento 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. A chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos. As chavetas classificam-se em: chavetas de cunha, chavetas paralelas e chavetas de disco.

Figura 4.6 - Chaveta

As chavetas tem esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças.

Figura 4.7 – Chaveta de Cunha As chavetas de cunha se classificam em dois grupos: chavetas longitudinais e chavetas transversais.

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. Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a: altura (h); comprimento (L); e largura (b).

Figura 4.8 – Chaveta Longitudinal

As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana, embutida e tangencial.

São muito usadas. Sua forma corresponde a do tipo mais simples de chaveta de cunha. Para facilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que a chaveta.

Figura 4.9 – Chaveta Encaixada

Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois a chaveta transmite o movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore.

Figura 4.10 – Chaveta meia-cana

Sua forma é similar a da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano.

(Parte 2 de 8)

Comentários