Aula 3: Elementos de Transmissão - Chavetas

ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULA 3 Elementos de transmissão CHAVETA Professor Prof Me Luiz Fernando Frezzatti Santiago ASSUNTOS ABORDADOS Elementos de transmissão CHAVETA Características e especificações Principais tipos de chavetas Exemplos de tamanhos padronizados Concentração de tensões em eixos devido ao rasgo de chaveta Principal modo de falha considerado no dimensionamento Verificações recomendadas para torques constantes e alternados ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Chavetas Quando a potência precisa ser transmitida ou fornecida de um eixo rotativo é necessário acoplar ao eixo polias engrenagens etc Para evitar o movimento relativo dos elementos acoplados ao eixo empregamse dispositivos de fixação como chavetas estrias ou ajustes cônicos Nessa aula veremos como especificar e dimensionar chavetas para transmissão de potência para cargas constantes e dinâmicas Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Chavetas Exemplo Fonte NORTON Robert L Projeto de máquinas uma abordagem integrada ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Chavetas Tipos de chavetas Fonte NORTON Robert L Projeto de máquinas uma abordagem integrada ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Chavetas Tipos de chavetas Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Exemplo de tamanho padronizados Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Exemplo de tamanho padronizados Fonte BUDYNAS Richard G Elementos de máquina de Shigley Projeto de engenharia mecânica 8 ed ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Concentração de tensão no eixo para rasgo de chavetas estático Fonte NORTON Robert L Projeto de máquinas uma abordagem integrada ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Concentração de tensão no eixo para rasgo de chavetas fadiga Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Chavetas Dimensionamento Chavetas são especificadas em função do tamanho do diâmetro do eixo Através do valor do diâmetro do eixo temse os valores da largura w e altura h fixos O único valor a especificar com relação aos esforços é o comprimento l da chaveta O modo de falha pode ser por escoamento cisalhamento e compressão local ou por fadiga cargas dinâmicas Geralmente dimensionase a chaveta para que a falha ocorra nesse elemento e não nos elementos acoplados na mesma fusível mecânicopino de cisalhamento Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Tensões principais atuantes na chaveta Tensão compressão Tensão cisalhamento 𝜎𝑐 𝐹 𝐴𝑐 4𝑇 𝐷𝑤𝑙 𝜏𝑠 𝐹 𝐴𝑠 2𝑇 𝐷𝑤𝑙 Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO O principal modo de falha considerado será o cisalhamento máximo cisalhamento máximo 𝜏𝑚𝑎𝑥 𝐹 𝐴𝑠 2𝑇 𝐷𝑤𝑙 𝜏𝑠 Tensão de cisalhamento F Força tangencial T Torque W e l Largura e comprimento da chaveta D Diâmetro do eixo Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Verificação para torque constante Tensão cisalhamento de projeto 𝜏𝑑 Verificação com relação carga atuante 𝜏𝑑 0577 𝑆𝑦 𝐶𝑠 𝜏𝑠 𝜏𝑑 Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Verificação para torque variável Devese determinar o limite de resistência a fadiga para um ciclo infinito do material da chaveta Se caso exista Determinar as componentes média e alternada do cisalhamento em função do torque alternado Aplicar as equações de Vonmises equivalente para tensão alternada e média e comparalas com equação modificada de Goodman Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Verificação para torque variável Tensões equivalentes Equação de Goodman modificada 𝜎𝑎 2 𝜎𝑥2 𝜎𝑦2 𝜎𝑥𝜎𝑦 3𝜏𝑥𝑦2 𝜎𝑚 2 𝜎𝑥2 𝜎𝑦2 𝜎𝑥𝜎𝑦 3𝜏𝑥𝑦2 𝜎𝑒𝑞 𝜎𝑎 1 𝜎𝑚 𝑆𝑢𝑙𝑡 𝜎𝑎 𝜎𝑚 𝑆𝑦 𝜎𝑒𝑞 𝑆𝑒 Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Exemplo Um eixo a ser utilizado em um acionamento deve transmitir uma potência de 150 hp em uma velocidade de 1200 rpm O material a ser utilizado no eixo é o aço AISI 1020 LA com Sult55ksi Sy30ksi O eixo de acionamento está acoplado a um eixo de mesmo diâmetro por meio de um acoplamento rígido Figura 1 Será utilizado uma ligação por chavetas entre o cubo do acoplamento e o eixo Desejase que a chaveta do lado da transmissão funcione como um fusível mecânico Um fator Cs2 foi selecionado não é esperado momento de flexão importantes no acoplamento O diâmetro do eixo foi especificado em 2 in acionamento e transmissão Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha BIBLIOGRAFIA BUDYNAS Richard G Elementos de máquina de Shigley Projeto de engenharia mecânica 8 ed Porto Alegre AMGH 2011 1084 p MELCONIAN Sarkis Elementos de máquinas9 ed rev São Paulo Livros Érica 2008 376 p ISBN 9788571947030 COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Rio de Janeiro LTC c2006 xx 740 p ISBN 9788521614753 NORTON Robert L Projeto de máquinas uma abordagem integrada 4 ed Porto Alegre Bookman 2013 1028 p ISBN 9788582600221 MOTT Robert L Elementos de máquina em projetos mecânicos 5 ed São Paulo Pearson 2015