Elementos de Maquinas - Molas Elasticas - Resumo Completo

Elementos de Máquinas Unidade 3 Elementos elásticos 3 Elementos elásticos 31 Introdução 32 Generalidades 33 Elementos elásticos helicoidais 34 Elementos elásticos de compressão 35 Elementos elásticos de extensão 36 Elementos elásticos de torção 37 Elementos elásticos diversos 38 Elementos elásticos belleville prato 39 Feixe de molas 310 Molas em lâmina 311 Deflexão e rigidez de molas helicoidais 312 Projeto e dimensionamento de elasticidade 313 Vedações Vedação para junções fixas Vedação para junções móveis Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 2 3 Elementos elásticos 31 Indrodução Elementos elásticos são componentes que armazenam e liberam energia mecânica por meio de deformação elástica Ou seja eles se deformam temporariamente quando uma força é aplicada e retornam à sua forma original ao remover essa força obedecendo à Lei de Hooke dentro dos limites elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 3 3 Elementos elásticos 32 Generalidades As molas têm a função de suportar e aplicar forças fazer avançar ou recuar componentes de máquinas proporcionar deformações absorver choques e energia etc As molas têm uma vida útil Assim quando perderem a rigidez pressão ou tiverem mal aspecto devem ser substituídas para entre outros fatores não provocarem batidas entre os elementos por elas separadas Tipos principais de molas Molas helicoidais tração compressão e torção Molas de prato Belleville Molas de lâminas Molas de torção Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 4 3 Elementos elásticos 33 Molas helicoidais São chamadas helicoidais porque o arame é enrolado em forma de hélice e podem ser Mola helicoidal redonda arame redondo Mola helicoidal retangular arame retangular São utilizadas para suportar cargas axiais de tração e compressão Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 5 3 Elementos elásticos Fabricação A fabricação depende do diâmetro do arame ou da barra e d 10 mm modelagem a frio moldes 10 d 17 mm modelagem a quente Para molas de compressão as espiras não devem ficar em contato mesmo em caso de carga excessiva Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 6 3 Elementos elásticos 34 Elementos elásticos de compressão São aqueles feitos para trabalhar sendo apertados encurtados absorvendo energia nesse movimento e retornando à forma original quando a carga é removida Principais tipos 1 Molas helicoidais de compressão As mais comuns Formato em espiral cilíndrico ou cônico Usadas em amortecedores válvulas canetas esferográficas Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 7 3 Elementos elásticos 2 Molas prato discos Belleville Discos côncavos que se achatam quando comprimidos Suportam grandes forças em pequenos deslocamentos Aplicações embreagens précarga de rolamentos 3 Molas de elastômero borracha em compressão Coxins batentes isoladores de vibração Boa absorção de choques Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 8 3 Elementos elásticos 4 Feixes de molas trabalhando como batentes Em alguns casos feixes podem ser montados para trabalhar predominantemente à compressão 5 Almofadas pneumáticas ou hidráulicas elementos compressíveis por fluido Diafragmas e airbags que comprimem gás ou líquido Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 9 3 Elementos elásticos 35 Elementos elásticos de extensão São aqueles projetados para trabalhar sendo esticados tracionados armazenando energia quando aumentam de comprimento e retornando à forma original ao serem descarregados Exemplos típicos Molas helicoidais de tração Possuem ganchos nas pontas e trabalham quando são puxadas Muito usadas em portas trampolins freios mecanismos de retorno Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 10 3 Elementos elásticos Elastômeros borrachas poliuretano trabalhando em tração Como tiras elásticas catapultas ligas de borracha tensionadores Molas espirais planas em relógios fitas métricas Quando usadas para puxarestender Fios metálicos ou cabos elásticos especiais Ex fios de níqueltitânio Nitinol com memória de forma Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 11 3 Elementos elásticos 36 Molas de torção barra de torção Consistem em uma barra ou um feixe de lâminas facilmente torcível elásticos preso em uma extremidade e sujeito a uma força na outra extremidade que provoca torção Esse sistema é chamado de mola quando torcido por uma força e sofrer uma deformação Pode se distorcer quando descarregada ou semidescarregada Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 12 São usadas na suspensão dianteira de veículos É torcida quando a roda se movimenta para cima saliência na pista Ao distorcerse força a roda para baixo 3 Elementos elásticos 37 Molas de prato Belleville São utilizadas para suportar cargas axiais de compressão com a vantagem de ocuparem pequenos espaços no sentido do comprimento e grandes espaços no sentido do diâmetro Deformação admissível sem carga excessiva f 075 h Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 13 Onde f flecha deformação admissível h altura da mola livre disco a mola sem carga b com carga flexão admissível 75 3 Elementos elásticos 38 Elementos elásticos diversos Aqui está um panorama dos principais tipos de elementos elásticos diversos classificados por forma material e modo de funcionamento 381 Molas Metálicas a Helicoidais Compressão amortecedores válvulas de motores Tração extensão portas de garagem trampolins Torção pregadores dobradiças Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 14 3 Elementos elásticos b Feixe de molas leaf springs Suspensões de veículos pesados c Espirais planas Relógios mecânicos fitas métricas retráteis Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 15 3 Elementos elásticos 382 Elastômeros Borracha natural silicone poliuretano Trabalham bem em compressão tração e cisalhamento Usados em Amortecedores de vibração Vedadores Orings Coxins de motores Buchas de suspensão Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 16 3 Elementos elásticos 383 Lâminas Flexíveis Chapas metálicas finas que se deformam por flexão Aplicações Contatos elétricos Micromecanismos Sistemas de medição de força como extensômetros 384 Membranas e Diafragmas Filmes ou discos flexíveis deformáveis por pressão Usados em Sensores de pressão Bombas de diafragma Válvulas pneumáticashidráulicas Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 17 3 Elementos elásticos 385 Cabos ou Fios de Metal com Elasticidade Ex Nitinol liga com memória de forma Trabalham em extensão com grande deformação elástica reversível 386 Discos Belleville molas prato Discos côncavos que agem como molas de compressão Compactos e com alta carga por pequeno deslocamento Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 18 3 Elementos elásticos Tipo Modo de Deformação Aplicações típicas Mola helicoidal Compressão Tração Torção Suspensões válvulas fechaduras Elastômero Compressão Tração Cisalhamento Vedação amortecimento Feixe de molas Flexão Caminhões reboques Lâmina flexível Flexão Contatos microcomponentes Diafragma Flexão axial Sensores atuadores Disco Belleville Compressão axial Précarga de rolamentos embreagens Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 19 3 Elementos elásticos 39 Feixe de molas O feixe de molas leaf spring é um tipo de elemento elástico composto por várias lâminas metálicas sobrepostas geralmente de aço com comprimentos diferentes e presas por um olhal central ou braçadeira Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 20 3 Elementos elásticos Características principais Formado por tiras lâminas flexíveis chamadas lâminas mestras e lâminas auxiliares As lâminas são mais longas no topo e vão diminuindo conforme se aproximam da parte inferior Trabalham principalmente à flexão absorvendo impactos e deformandose elasticamente Quando carregados os feixes se achatam e ao descomprimir retornam à curvatura original Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 21 3 Elementos elásticos Aplicações comuns Suspensões de veículos pesados caminhões ônibus carretas Alguns vagões ferroviários Máquinas agrícolas e reboques Vantagens Alta capacidade de carga Construção robusta e simples Pode atuar como elemento elástico e guia estrutural ao mesmo tempo Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 22 3 Elementos elásticos Dimensionamento O dimensionamento de um feixe de molas leaf spring envolve determinar o número de lâminas suas espessuras larguras e comprimento adequados para suportar uma determinada carga com uma deflexão flecha máxima desejada sem ultrapassar a tensão admissível do material Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 23 Dados básicos necessários Carga aplicada FN Comprimento semielíptico L distância do centro aos apoios Deflexão desejada δ m Propriedades do material Módulo de elasticidade E Pa Tensão admissível σadm Pa Geometria da lâmina Largura b m Espessura de cada lâmina t m Número de lâminas n 3 Elementos elásticos Tensão máxima na lâmina mais longa Deflexão total no centro Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 24 𝜎𝑚á𝑥 6 𝐹 𝐿 𝑛 𝑏 𝑡2 𝛿 3 𝐹 𝐿3 8 𝐸 𝑛 𝑏 𝑡3 3 Elementos elásticos Passos de dimensionamento típicos Escolher o material por ex aço SAE 5160 definir E210 GPa e σadm Definir geometria de partida Largura b e espessura t padrões disponíveis Calcular o número de lâminas necessárias n para garantir que σmáxσadm a partir da 1ª fórmula Verificar com a 2ª fórmula se a deflexão atingida é deflexão desejada Se não ajustar t b ou n Checar se a flecha inicial précurvatura e espaço disponível permitem o deslocamento calculado Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 25 3 Elementos elásticos Exercício 1 Dimensionar o feixe de molas Carga máxima F 10000 N Semicomprimento L 05 m Material aço mola E 210000 MPa σadm 800 MPa Lâmina b 50 mm t 8 mm Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 26 310 Deflexão e rigidez de molas helicoidais Flecha da mola deflexão 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 27 Onde f flecha mm F carga axial atuante N Dm diâmetro médio da mola mm na número de espiras ativas da Diâmetro do arame mm G módulo de elasticidade transversal do material da mola MPa 𝑓 8 𝐹 𝐷𝑚 3 𝑛𝑎 𝑑𝑎 4 𝐺 3 Elementos elásticos Rigidez da mola constante da mola Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 28 𝑘 Onde f flecha da mola mm F força axial atuante na mola N ou força que a mola pode suportar 𝑘 𝐹 𝑓 3 Elementos elásticos Força máxima com a mola fechada Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 29 𝑘 Onde fmáx Flecha máxima da mola mm Fmáx Força máxima axial na mola fechada N na Número de espiras ativas adimensional da Diâmetro do arame mm D Diâmetro médio do Enrolamento adimensional G Módulo de elasticidade transversal MPa 𝐹𝑚á𝑥 𝑓𝑚á𝑥 𝑑𝑎4 𝐺 8 𝐷3 𝑛𝑎 3 Elementos elásticos Flecha máxima fmáx Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 30 fmáx H h Onde fmáx flecha máxima da mola mm H comprimento da mola livre mm h comprimento da mola fechada mm 3 Elementos elásticos 311 Molas de lâminas Consistem em um feixe de lâminas convenientemente curvadas e fixadas para anular em parte os esforços de flexão São utilizadas na suspensão traseira de veículos pesados colocadas no sentido longitudinal do veículo fixadas no chassi pelo olhal e ao meio próximo das extremidades do eixo traseiro com a curvatura para cima Há também fixação com a curvatura para baixo Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 31 3 Elementos elásticos 312 Projeto e Dimensionamento de elasticidade O arame das molas helicoidais de um modo geral sofre torção e flexão porém o esforço de flexão é desprezível devido ao pequeno ângulo de inclinação da hélice da mola Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 32 𝑡𝑔 𝑝 𝜋 𝐷𝑚 3 Elementos elásticos Dimensionamento Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 33 3 Elementos elásticos Tensão de cisalhamento no arame Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 34 3 Elementos elásticos Tensão de cisalhamento no arame Mola de uso industrial comum 8 C 10 Molas de válvulas e embreagens C 5 Casos extremos C 3 Fórmula demonstrada a partir da torção do arame As molas de embreagens não são sujeitas a esforços muito severos assim sendo leva muito tempo para perder a pressão Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 35 3 Elementos elásticos Passo da mola p Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 36 Comprimento máximo da mola Hmáx Hmáx 4 Dm Onde Dm diâmetro médio da mola mm 3 Elementos elásticos Comprimento da mola livre H e fechada H Tipos de extremidades das molas de compressão Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 37 H e h dependem das extremidades escolhidas 3 Elementos elásticos Fórmulas para o cálculo da altura das molas à compressão em função do tipo de extremidades Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 38 As extremidades das molas devem terminar defasadas de 180 Extremidades em pontas termina de forma inclinada como as espiras Extremidades em pontas esmerilhadas a parte superior das pontas é esmerilhada ficando na horizontal Extremidades em esquadros termina de forma plana horizontal Extremidades em esquadros e esmerilhadas uma boa parte do arame na face superior é retirada ficando porém na horizontal 3 Elementos elásticos Na fórmula da tensão de cisalhamento atuante Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 39 3 Elementos elásticos Materiais para molas Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 40 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 41 Materiais para molas 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 42 Materiais para molas 3 Elementos elásticos Tensão máxima com a mola fechada Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 43 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 44 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 45 3 Elementos elásticos 313 Vedações Conceito Vedação é o processo usado para impedir a passagem de maneira estática ou dinâmica de líquidos gases e sólidos particulados pó de um meio para outro Esses elementos geralmente localizamse entre duas peças fixas ou em duas peças em movimento relativo As junções cujas peças apresentam movimento relativo se subdividem em girantes quando o movimento é de rotação e deslizantes quando o movimento é de translação Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 46 3 Elementos elásticos Tipos de junção Na vedação existem diferentes aplicações como acoplamentos reservatório de estocagem junções móveis em movimento de rotação neste casos precisamos conhecer os tipos de junções Classificação Os elementos de vedação classificamse em dois grupos junções fixas junções móveis Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 47 3 Elementos elásticos Observações Existe situações em que a vedação exige procedimentos específicos e certos cuidados Muitas vezes a vedação requer atenção aos seguintes aspectos temperatura no caso de se trabalhar em ambiente com temperatura muito elevada a vedação tornase mais difícil acabamento das peças uma boa vedação requer bom acabamento das superfícies a serem vedadas pressão quanto mais elevada for a pressão do fluido tanto maior será a possibilidade de escapamento ou seja a vedação tornase mais difícil estado físico os fluidos líquidos são mais fáceis de serem vedados do que os fluidos em estado gasoso Portanto os elementos de vedação de máquinas devem ser adequados a esses aspectos para que se evitem riscos de escapamento e até de acidentes Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 48 3 Elementos elásticos Os materiais usados como elementos de vedação são a Juntas de borracha b Papelão c Velumóide d Anéis de borracha ou metálicos e Juntas metálicas f Juntas de teflon g Juntas de cortiça h Juntas de amianto i Retentores j Gaxetas k Selos mecânicos etc Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 49 3 Elementos elásticos a Juntas de borracha São vedações empregadas em partes estáticas muito usadas em equipamentos flanges etc Podem ser fabricadas com materiais em forma de manta e ter uma camada interna de lona borracha lonada ou materiais com outro formato Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 50 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 51 3 Elementos elásticos b Juntas de papelão São empregadas em partes estáticas de máquinas ou equipamentos como por exemplo nas tampas de caixas de engrenagens Esse tipo de junta pode ser comprada pronta ou confeccionada conforme o formato da peça que vai utilizála Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 52 3 Elementos elásticos c Velumóide O guarnitalvelumóide é especificamente destinado à fabricação de juntas de vedação para compressores condutores de óleo tampas de válvulas flanges de tubulações etc O guarnital não corrói as partes metálicas com as quais está em contato visto não provocar fenômenos eletrolíticos por ser de atividade absolutamente neutra Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 53 3 Elementos elásticos d Anéis de borrachas ou ORing São vedadores usados em partes estáticas ou dinâmicas de máquinas ou equipamentos Estes vedadores podem ser comprados nas dimensões e perfis padronizados ou confeccionados colandose com adesivo apropriado as pontas de um fio de borracha com secção redonda quadrada ou retangular A vantagem do anel padronizado é que nele não existe a linha de colagem que pode ocasionar vazamento Os anéis de borracha são bastante utilizados em vedações dinâmicas de cilindros hidráulicos e pneumáticos que operam à baixa velocidade Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 54 3 Elementos elásticos e Juntas metálicas São destinadas à vedação de equipamentos que operam com altas pressões e altas temperaturas São geralmente fabricadas em aço de baixo teor de carbono em alumínio cobre ou chumbo São normalmente aplicadas em flanges de grande aperto ou de aperto limitado Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 55 3 Elementos elásticos f Juntas de teflon Material empregado na vedação de produtos como óleo ar e água As juntas de teflon suportam temperaturas de até 260 ºC Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 56 3 Elementos elásticos g Juntas de cortiça Material empregado em vedações estáticas de produtos como óleo ar e água submetidos a baixas pressões As juntas de cortiça são muito utilizadas nas vedações de tampas de cárter em caixas de engrenagens etc Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 57 3 Elementos elásticos h Juntas de amianto Material empregado na vedação de fornos e outros equipamentos O amianto suporta elevadas temperaturas e ataques químicos de muitos produtos corrosivos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 58 3 Elementos elásticos i Retentores O retentor é composto essencialmente por uma membrana elastomérica em forma de lábio e uma parte estrutural metálica semelhante a uma mola que permite sua fixação na posição correta de trabalho Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 59 3 Elementos elásticos Função dos retentores A função primordial de um retentor é reter óleo graxa e outros produtos que devem ser mantidos no interior de uma máquina ou equipamento O retentor é sempre aplicado entre duas peças que executam movimentos relativos entre si suportando variações de temperatura Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 60 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 61 3 Elementos elásticos Tipos de perfis de retentores Como foi visto a vedação por retentores se dá através da interferência do lábio sobre o eixo Esta condição de trabalho provoca atrito e a consequente geração de calor na área de contato o que tende a causar a degeneração do material do retentor levando o lábio de vedação ao desgaste Em muitas ocasiões provoca o desgaste no eixo na região de contato com o retentor Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 62 3 Elementos elásticos A diminuição do atrito é conseguida com a escolha correta do material elastomérico A tabela mostra quatro tipos de elastômeros e suas recomendações genéricas de uso diante de diferentes fluidos e graxas bem como os limites de temperatura que eles podem suportar em trabalho Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 63 3 Elementos elásticos Recomendações para a aplicação dos retentores Para que um retentor trabalhe de modo eficiente e tenha uma boa durabilidade a superfície do eixo e o lábio do retentor deverão atender aos seguintes parâmetros O acabamento da superfície do eixo deve ser obtido por retificação seguindo os padrões de qualidade exigidos pelo projeto A superfície de trabalho do lábio do retentor deverá ser isenta de sinais de batidas sulcos trincas falhas de material deformação e oxidação A dureza do eixo no local de trabalho do lábio do retentor deverá estar acima de 28 HRC Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 64 3 Elementos elásticos Condições de armazenagem dos retentores Durante o período de armazenamento os retentores deverão ser mantidos nas próprias embalagens A temperatura ambiente deverá permanecer entre 10 ºC e 40 ºC Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 65 3 Elementos elásticos Cuidados na montagem do retentor no alojamento A montagem do retentor no alojamento deverá ser efetuada com o auxílio de prensa mecânica hidráulica e um dispositivo que garanta o perfeito esquadrejamento do retentor dentro do alojamento A superfície de apoio do dispositivo e o retentor deverão ter diâmetros próximos para que o retentor não venha a sofrer danos durante a prensagem O dispositivo não poderá de forma alguma danificar o lábio de vedação do retentor Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 66 3 Elementos elásticos Cuidados na substituição do retentor Sempre que houver desmontagem do conjunto que implique desmontagem do retentor ou do seu eixo de trabalho recomendase substituir o retentor por um novo Quando um retentor for trocado mantendose o eixo o lábio do novo retentor não deverá trabalhar no sulco deixado pelo retentor velho Riscos sulcos rebarbas oxidação e elementos estranhos devem ser evitados para não danificar o retentor ou acarretar vazamento Muitas vezes por imperfeições no alojamento usamse adesivos colas para garantir a estanqueidade entre o alojamento e o retentor Nessa situação devese cuidar para que o adesivo não atinja o lábio do retentor pois isso comprometeria seu desempenho Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 67 3 Elementos elásticos Análise de falhas e prováveis causas de vazamentos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 68 3 Elementos elásticos Análise de falhas e prováveis causas de vazamentos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 69 3 Elementos elásticos j Gaxetas Gaxetas são elementos mecânicos utilizados para vedar a passagem de um fluxo de fluido de um local para outro de forma total ou parcial Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 70 3 Elementos elásticos Materiais de fabricação Os materiais usados na fabricação de gaxetas são algodão asbesto amianto náilon teflon borracha alumínio latão e cobre A esses materiais são aglutinados outros tais como óleo sebo graxa silicone grafite mica etc A função desses outros materiais que são aglutinados às gaxetas é tornálas autolubrificadas Em algumas situações o fluxo de fluido não deve ser totalmente vedado pois é necessária uma passagem mínima de fluido com a finalidade de auxiliar a lubrificação entre o eixo rotativo e a própria gaxeta A este tipo de trabalho dáse o nome de restringimento Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 71 3 Elementos elásticos Restringimento O restringimento é aplicado por exemplo quando se trabalha com bomba centrífuga de alta velocidade Nesse tipo de bomba o calor gerado pelo atrito entre a gaxeta e o eixo rotativo é muito elevado e sendo elevado exige uma saída controlada de fluido para minimizar o provável desgaste A caixa de gaxeta mais simples apresenta um cilindro oco onde ficam alojados vários anéis de gaxeta pressionados por uma peça chamada sobreposta A função dessa peça é manter a gaxeta alojada entre a caixa e o eixo sob pressão conveniente para o trabalho Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 72 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 73 3 Elementos elásticos As gaxetas são fabricadas em forma de cordas para serem recortadas ou em anéis já prontos para a montagem Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 74 3 Elementos elásticos Seleção da gaxeta A escolha da gaxeta adequada para cada tipo de trabalho deve ser feita com base em dados fornecidos pelos catálogos dos fabricantes No entanto os seguintes dados deverão ser levados em consideração Material utilizado na confecção da gaxeta Dimensões da caixa de gaxeta Fluido líquido ou gasoso bombeado pela máquina Temperatura e pressão dentro da caixa de gaxeta Tipo de movimento da bomba rotativoalternativo Material utilizado na construção do eixo ou da haste Ciclos de trabalho da máquina Condições especiais da bomba alta ou baixa temperatura local de trabalho submerso ou não meio ácido básico salino a que se encontra exposta Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 75 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 76 3 Elementos elásticos Substituição da gaxeta A gaxeta deve ser removida com um par de sacagaxeta com tamanho adequado O interior da caixa de gaxeta deve ser bem limpo O grau de limpeza poderá ser verificado com o auxílio de um espelho ou lâmpada caso seja necessário Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 77 3 Elementos elásticos Caso não exista uma gaxeta padronizada devese substituíla por uma em forma de corda tomando cuidado em seu corte e montagem O corte deverá ser a 45 para que haja uma vedação A gaxeta deverá ser montada escalonadamente para que não ocorra uma coincidência dos cortes ou emendas evitando assim possíveis vazamentos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 78 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 79 Defeitos e possíveis causas dos problema em gaxetas 3 Elementos elásticos Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 80 3 Elementos elásticos k Selo mecânico O selo mecânico é um vedador de pressão que utiliza princípios hidráulicos para reter fluidos A vedação exercida pelo selo mecânico se processa em dois momentos a vedação principal e a secundária Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 81 3 Elementos elásticos Vedação principal A vedação principal é feita num plano perpendicular ao eixo por meio do contato deslizante entre as faces altamente polidas de duas peças geralmente chamadas de sede e anel de selagem A sede é estacionária e fica conectada numa parte sobreposta O anel de selagem é fixado ao eixo e gira com ele Para que as faces do anel de selagem e da sede permaneçam sempre em contato e pressionadas utilizamse molas helicoidais conectadas ao anel de selagem Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 82 3 Elementos elásticos Vedação secundária A vedação secundária aplicada à sede e ao anel de selagem pode ser feita por meio de vários anéis com perfis diferentes tais como junta anel O Ring anel V cunha fole etc Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 83 3 Elementos elásticos Utilização do selo mecânico Os selos mecânicos são utilizados com vantagens em relação às gaxetas pois não permitem vazamentos e podem trabalhar sob grandes velocidades e em temperaturas e pressões elevadas sem apresentarem desgastes consideráveis Eles permitem a vedação de produtos tóxicos e inflamáveis Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 84 3 Elementos elásticos Vantagens do selo mecânico Reduz o atrito entre o eixo da bomba e o elemento de vedação reduzindo consequentemente a perda de potência Elimina o desgaste prematuro do eixo e da bucha A vazão ou fuga do produto em operação é mínima ou imperceptível Permite operar fluidos tóxicos corrosivos ou inflamáveis com segurança Tem capacidade de absorver o jogo e a deflexão normais do eixo rotativo Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 85 3 Elementos elásticos Aplicação do selo mecânico O selo mecânico é usado em equipamentos de grande importância como bombas de transporte em refinarias de petróleo bombas de lama bruta nos tratamentos de água e esgoto bombas de submersão em construções bombas de fábricas de bebidas em usinas termoelétricas e nucleares Elementos de Máquinas Curso de Engenharia Mecânica Faculdade Horizontina FAHOR Página 86