Aula 4: Elementos de Transmissão - Acoplamento

ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULA 4 Elementos de transmissão ACOPLAMENTO Professor Prof Me Luiz Fernando Frezzatti Santiago ASSUNTOS ABORDADOS Elementos de transmissão ACOPLAMENTO Características e especificações Principais tipos de acoplamento Exemplos de acoplamento Especificação segundo projeto e fabricante ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Os acoplamentos conectam duas pontas de um eixo realizando a transmissão de potência Os acoplamentos podem ser divididos em duas categorias Acoplamentos rígidos Acoplamentos elásticos Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Rígidos observações De acordo com Collins 2019 acoplamento rígidos são simples baratos e relativamente fáceis de projetar mas requerem alinhamento colineares precisos dos eixos a serem acoplados Os eixos devem estar com distância entre apoios muito próximos ao acoplamento reduzir cargas de flexão Acoplamentos rígidos fornecem alta rigidez na junta de transmissão pequenos ângulos de torção A maior desvantagem de um acoplamento rígido está relacionada ao desalinhamento dos eixos apertando os parafuso do flange induzem a grandes esforços no eixo acoplamento e mancais produzindo falhas prematuras fadiga Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Rígidos Geometria típica Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Acoplamento por flange rígido Acoplamento por flange rígido com aro de segurança Acoplamento rígido nervurado ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Rígidos Exemplo Fonte httpswwwindustriamineraclproductoscemltdaacoplamientorigidotas2 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Rígidos modo falha Se torque transferido for constante sem vibrações induzidas o modo de falha predominante é o escoamento Se o torque varia ou vibrações estão presentes ou existe um desalinhamento significativo principal modo de falha passa a ser a fadiga Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Rígidos projeto Principais pontos a serem projetados são Cortante e esmagamento da chaveta Cortante e esmagamento dos parafusos de fixação inclusive a influência de précarga flexão dos parafusos se houver Esmagamento dos flanges na interface de fixação dos parafusos Cortante no cubo do flange Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos observações De acordo com Collins 2019 o desalinhamento entre eixos está mais para a regra do que a exceção devido a isso os acoplamento elásticos são escolhidos Como os acoplamentos elásticos são amplamente oferecidos no mercado um projetista irá selecionálo a partir de um catálogo de fabricante ao invés de projetálo Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos observações Segundo Collins 2019 os acoplamentos elásticos podem ser agrupados em três categorias 1º Desalinhamento acomodado por um componente rígido intermediário que desliza ou induz pequenas folgas entre eixos 2º Desalinhamento acomodado por um ou mais componentes metálicos elásticos intermediários 3º Desalinhamento acomodado por elemento flexível elastomérico intermediário Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos observações 1º Desalinhamento acomodado por um componente rígido intermediário que desliza ou induz pequenas folgas entre eixos Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Acoplamento de disco deslizante Acoplamento por corrente Observações São planejados para o acionamento de alto torque e baixa rotação acomodam desalinhamento angulares de até 05 grau desalinhamento paralelos de centro de até ¼ de polegada Acoplamento de disco deslizante Acoplamento de engrenagem ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos observações 2º Desalinhamento acomodado por um ou mais componentes metálicos elásticos de flexão Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Acoplamento de mola Acoplamento de disco flexíveis Acoplamento de fole Observações Acoplamentos de mola desalinhamento angular 4 graus e paralelo cerca de 18 polegada Acoplamentos de disco desalinhamento angular 1 grau e paralelo cerca de 116 polegada Acoplamentos sanfonado desalinhamento angular 9 grau e paralelo cerca de 14 polegada ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos observações 3º Desalinhamento acomodado por elemento flexível elastomérico intermediário compressão flexão ou cisalhamento Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Observações Acoplamentos de luva flexível elastomérico colado e borracha geralmente 1 grau desalinhamento e até ¼ de polegada de desalinhamento Acoplamento luva flexível Acoplamento de disco elastomérico colado Acoplamento com elemento de borracha ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Junta universal Se os eixos de transmissão de potência necessitam ser conectados com maiores desalinhamentos recomendase a aplicação de juntas universais tipo U Composição das juntas U Cubo estriado do garfo acionador e acionado e uma ligação em cruz cruzeta conectados a dois garfos através de mancais axiais Fonte COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Observações Desalinhamento de até 15 graus ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO ACOPLAMENTOS Elásticos Exemplos Fonte Fonte httpswwwskfptpcomPublicationsDownloadFiledocumentDownloads2FCatalogues2FSKF20Couplingspdf ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Método de seleção de acoplamento elástico de acordo com SKF determinase Torque da aplicação aplicando fator de serviço Rotação do sistema Tipo de equipamento Diâmetro do eixo Desalinhamento Limitações físicas de espaço Furo mínimo e máximo do acoplamento Fonte httpswwwskfptpcomPublicationsDownloadFiledocumentDownloads2FCatalogues2FSKF20Couplingspdf ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Capacidade dos acoplamentos elásticos Fonte httpswwwskfptpcomPublicationsDownloadFiledocumentDownloads2FCatalogues2FSKF20Couplingspdf ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Capacidade dos acoplamentos elásticos Fonte httpswwwskfptpcomPublicationsDownloadFiledocumentDownloads2FCatalogues2FSKF20Couplingspdf ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO Exemplo 01 Dimensionar um acoplamento rígido do tipo flange para um motor com potência 150 hp a uma velocidade 1200 rpm Figura 1 Os apoios entre o acoplamento são considerados pequenos e cargas devido a flexão serão desconsideradas no acoplamento O material do eixo e acoplamento corresponde a um aço AISI 1020 com Sult55ksi Sy30 ksi e E30x103 psi O diâmetro inicial do eixo especificado corresponde a 2 in Considerar um fator Cs2 para o projeto do acoplamento e a teoria de falha por energia de distorção Empregar 6 parafusos para realizar a ligação do flange do acoplamento Determine As dimensões necessárias para o acoplamento rígido e o diâmetro mínimo dos parafusos considerando uma mínima pré carga para os parafusos Detalhe 01 Detalhe 01 acoplamento rígido 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 ACOPLAMENTOS SKF Disponível em httpswwwskfptpcomPublicationsDownloadFiledocument Downloads2FCatalogues2FSKF20Couplingspdf Acesso em 17 set 2021 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