01 elementos maquina

Elementos de Máquinas
Alessandro de Franceschi
Miguel Guilherme Antonello
Santa Maria - RS
2014
Presidência da República Federativa do Brasil
Ministério da Educação
Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica
© Colégio Técnico Industrial de Santa Maria
Este caderno foi elaborado pelo Colégio Técnico Industrial da Universidade Federal
de Santa Maria para a Rede e-Tec Brasil.
Equipe de Acompanhamento e Validação
Colégio Técnico Industrial de Santa Maria – CTISM
Coordenação Institucional
Paulo Roberto Colusso/CTISM
Professor-autor
Alessandro de Franceschi/CTISM
Miguel Guilherme Antonello/CTISM
Coordenação de Design
Erika Goellner/CTISM
Revisão Pedagógica
Elisiane Bortoluzzi Scrimini/CTISM
Jaqueline Müller/CTISM
Revisão Textual
Milene Vania Kloss/CTISM
Revisão Técnica
Alexsandra Matos Romio/CTISM
Ilustração
Marcel Santos Jacques/CTISM
Rafael Cavalli Viapiana/CTISM
Ricardo Antunes Machado/CTISM
Diagramação
Cássio Fernandes Lemos/CTISM
Leandro Felipe Aguilar Freitas/CTISM
Ficha catalográfica elaborada por Alenir I. Goularte – CRB 10/990
Biblioteca Central da UFSM
F815e
Franceschi, Alessandro de
Elementos de máquinas / Alessandro de Franceschi,
Miguel Guilherme Antonello. – Santa Maria, RS : Universidade
Federal de Santa Maria, Colégio Técnico Industrial de Santa
Maria : Rede e-Tec Brasil, 2014.
152 p. : il. ; 28 cm
ISBN 978-85-63573-61-2
1. Engenharia mecânica 2. Elementos de máquinas
3. Máquinas, Engrenagens e roscas I. Antonello, Miguel
Guilherme I. Título.
CDU 621.81
Apresentação e-Tec Brasil
Prezado estudante,
Bem-vindo a Rede e-Tec Brasil!
Você faz parte de uma rede nacional de ensino, que por sua vez constitui uma
das ações do Pronatec – Programa Nacional de Acesso ao Ensino Técnico e
Emprego. O Pronatec, instituído pela Lei nº 12.513/2011, tem como objetivo
principal expandir, interiorizar e democratizar a oferta de cursos de Educação
Profissional e Tecnológica (EPT) para a população brasileira propiciando caminho de o acesso mais rápido ao emprego.
É neste âmbito que as ações da Rede e-Tec Brasil promovem a parceria entre
a Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC) e as instâncias
promotoras de ensino técnico como os Institutos Federais, as Secretarias de
Educação dos Estados, as Universidades, as Escolas e Colégios Tecnológicos
e o Sistema S.
A educação a distância no nosso país, de dimensões continentais e grande
diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao
garantir acesso à educação de qualidade, e promover o fortalecimento da
formação de jovens moradores de regiões distantes, geograficamente ou
economicamente, dos grandes centros.
A Rede e-Tec Brasil leva diversos cursos técnicos a todas as regiões do país,
incentivando os estudantes a concluir o ensino médio e realizar uma formação
e atualização contínuas. Os cursos são ofertados pelas instituições de educação
profissional e o atendimento ao estudante é realizado tanto nas sedes das
instituições quanto em suas unidades remotas, os polos.
Os parceiros da Rede e-Tec Brasil acreditam em uma educação profissional
qualificada – integradora do ensino médio e educação técnica, – é capaz
de promover o cidadão com capacidades para produzir, mas também com
autonomia diante das diferentes dimensões da realidade: cultural, social,
familiar, esportiva, política e ética.
Nós acreditamos em você!
Desejamos sucesso na sua formação profissional!
Ministério da Educação
Agosto de 2014
Nosso contato
[email protected]
3
e-Tec Brasil
Indicação de ícones
Os ícones são elementos gráficos utilizados para ampliar as formas de
linguagem e facilitar a organização e a leitura hipertextual.
Atenção: indica pontos de maior relevância no texto.
Saiba mais: oferece novas informações que enriquecem o
assunto ou “curiosidades” e notícias recentes relacionadas ao
tema estudado.
Glossário: indica a definição de um termo, palavra ou expressão
utilizada no texto.
Mídias integradas: sempre que se desejar que os estudantes
desenvolvam atividades empregando diferentes mídias: vídeos,
filmes, jornais, ambiente AVEA e outras.
Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em diferentes
níveis de aprendizagem para que o estudante possa realizá-las e
conferir o seu domínio do tema estudado.
5
e-Tec Brasil
Sumário
Palavra do professor-autor
9
Apresentação da disciplina
11
Projeto instrucional
13
Aula 1 – Elementos de fixação
1.1 Elementos de fixação móveis e permanentes
15
15
1.2 Roscas
Aula 2 – Elementos de apoio de fixação
2.1 Elementos de apoio – mancais, buchas e guias
24
43
43
2.2 Mancal
43
2.3 Buchas
47
2.4 Guias
50
Aula 3 – Elementos flexíveis elásticos – molas
3.1 Elementos flexíveis elásticos
3.2 Tipos de molas
Aula 4 – Elementos de transmissão flexíveis
4.1 Elementos de transmissão
57
57
59
67
67
4.2 Transmissão por correias
67
4.3 Transmissão por polias
72
4.4 Transmissão por correntes
78
4.5 Transmissão por cabos
79
4.6 Transmissão por eixos
85
Aula 5 – Elementos de transmissão – engrenagens
5.1 Engrenagens
91
91
5.2 Classificação das engrenagens
92
5.3 Obtenção de engrenagens
98
5.4 Cálculo de engrenagens de dentes retos ou frontais
99
5.5 Engrenagens helicoidais
105
5.6 Engrenagens cônicas
107
5.7 Parafuso com rosca sem-fim
108
e-Tec Brasil
Aula 6 – Elementos de acoplamento
6.1 Acoplamento
6.2 Classificação e tipos de acoplamentos
114
Aula 7 – Elementos de vedação
7.1 Vedação
123
123
7.2 Materiais de vedação
123
7.3 Juntas e anéis
124
7.4 Retentores
126
7.5 Gaxetas
129
7.6 Selo mecânico
130
Aula 8 – Máquinas de elevação e transporte
8.1 Movimentação de cargas
e-Tec Brasil
113
113
135
135
8.2 Dispositivos destinados a manuseio de carga
137
8.3 Elevadores e guindastes
138
8.4 Pontes rolantes
140
8.5 Correias transportadoras
141
8.6 Transportadores pneumáticos
142
8.7 Empilhadeiras
143
Referências
150
Currículo do professor-autor
151
Palavra do professor-autor
A disciplina de Elementos de Máquinas trata de diversos componentes mecânicos empregados em máquinas e equipamentos, sendo que de acordo com
as suas funções ou aplicações, podem ser denominados de elementos de
fixação, apoio, transmissão, acoplamentos, vedação, flexíveis, etc.
Nesse sentido, é muito importante que o conhecimento destes componentes
mecânicos, seja adquirido em cada aula, pois posteriormente podem ser
utilizados de forma sistemática nas mais variadas situações de trabalho,
envolvendo como, por exemplo, montagens e desmontagens de máquinas
e equipamentos.
A cada aula você deverá aprimorar seu conhecimento a respeito do tema
abordado, através das atividades de aprendizagem, por meio da resolução
de questões teóricas e práticas.
Portanto, bom estudo e que o conhecimento seja uma constante em suas
metas.
Alessandro de Franceschi
Miguel Guilherme Antonello
9
e-Tec Brasil
Apresentação da disciplina
A disciplina de Elementos de Máquinas tem como objetivo apresentar os
diferentes conjuntos mecânicos e seus componentes, permitindo a execução
e a interpretação de desenhos técnicos e seus respectivos dimensionamentos.
Da mesma forma, possibilitará conhecer os diversos elementos de apoio
empregados sob as mais variadas formas, assim como os vários tipos de elementos flexíveis. O mesmo será realizado com aos diversos tipos de elementos
de acoplamento e vedação.
Também, serão abordados os elementos de transmissão, ou seja, as molas e
os elementos de transmissão flexíveis, denominados de correias, correntes,
cabos e eixos. Por fim, serão estudadas as máquinas de elevação e transporte, envolvendo guindastes, correias transportadoras, guinchos, elevadores
e pontes rolantes.
Seja bem-vindo!
Bons estudos!
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e-Tec Brasil
Projeto instrucional
Disciplina: Elementos de Máquinas (carga horária: 60h).
Ementa: Conhecer os componentes de máquinas utilizados para fixação, apoio
e transmissão de potência. Identificar os diferentes elementos de fixação e
apoio. Identificar e classificar os elementos flexíveis. Identificar e classificar os
elementos de transmissão. Conhecer os componentes de máquinas utilizados
na transmissão e na vedação. Conhecer os tipos de acoplamentos e suas aplicações. Conhecer e classificar os tipos de máquinas de elevação e de transportes
e suas respectivas aplicações.
AULA
OBJETIVOS DE
APRENDIZAGEM
MATERIAIS
CARGA
HORÁRIA
(horas)
1. Elementos de
fixação
Conhecer os diversos elementos de fixação.
Definir o elemento de fixação adequado para
as diferentes formas de união.
Aprender a calcular as diferentes dimensões
de rosca.
Identificar a necessidade de se utilizar união
fixa ou permanente.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
10
2. Elementos de
apoio
Identificar os diferentes elementos de apoio.
Conhecer os tipos de mancais.
Reconhecer suas características e aplicações.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
08
3. Elementos
flexíveis elásticos
– molas
Conhecer os elementos flexíveis elásticos.
Definir os tipos e suas aplicações.
Identificar as várias medidas na dimensão
de molas.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
08
4. Elementos
de transmissão
flexíveis
Conhecer os diferentes tipos e aplicações na
transmissão por correias, polias e correntes.
Identificar as formas de calcular o
comprimento de correias.
Conhecer os diferentes tipos e aplicações na
transmissão por cabos e eixos.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
08
5. Elementos de
transmissão –
engrenagens
Conhecer e classificar os diferentes tipos de
engrenagens.
Definir as diferentes formas de obtenção de
engrenagens.
Realizar cálculos referentes às engrenagens
de dentes retos e helicoidais.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
10
13
e-Tec Brasil
AULA
e-Tec Brasil
OBJETIVOS DE
APRENDIZAGEM
MATERIAIS
CARGA
HORÁRIA
(horas)
6. Elementos
de acoplamento
Definir os principais elementos de
acoplamento.
Identificar os tipos e as diversas aplicações
dos acoplamentos.
Conhecer as formas de desalinhamento dos
acoplamentos.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
05
7. Elementos
de vedação
Definir os diferentes tipos de elementos de
vedação.
Classificar os elementos de vedação
conforme suas aplicações.
Conhecer as vantagens, modos de falhas,
seleção e armazenagem de determinados
elementos de vedação.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
05
8. Máquinas
de elevação
e transporte
Conhecer os diferentes tipos de máquinas de
elevação de transporte.
Definir o tipo de equipamento a ser utilizado
na elevação ou transporte.
Identificar os tipos de aplicações e respectivas
capacidades de carga.
Ambiente virtual:
plataforma Moodle.
Apostila didática.
Recursos de apoio: links,
exercícios.
06
14
Aula 1 – Elementos de fixação
Objetivos
Conhecer os diversos elementos de fixação.
Definir o elemento de fixação adequado para as diferentes formas
de união.
Aprender a calcular as diferentes dimensões de rosca.
Identificar a necessidade de se utilizar união fixa ou permanente.
1.1 Elementos de fixação móveis e permanentes
São considerados como meios de união possíveis de serem empregados nos
mais diversos tipos de equipamentos, máquinas e construções mecânicas,
unindo peças produzidas com diferentes materiais por meio de uma fixação
que pode ser móvel ou permanente. Estas diferentes formas de fixação são
comprovadas por meio dos diversos elementos empregados, ou seja, em
fixações permanentes, através da utilização de diversos tipos de rebites e
soldas, assim como dos parafusos, porcas e arruelas usadas em fixações móveis.
Nesse sentido, os distintos tipos de fixação, também podem ser identificados
quando há a necessidade de desmontagem devido a manutenção, ou para
a troca de peças.
Os elementos de fixação móveis podem ser colocados ou retirados do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas, ao contrário dos
elementos de fixação permanente. Normalmente estes elementos exigem
muita habilidade e cuidado por serem os componentes mais frágeis e sensíveis
em uma união mecânica. Dessa forma, ao projetar um conjunto mecânico, é
importante que seja definido o elemento de fixação apropriado em relação
às peças que devem ser unidas ou fixadas.
Este procedimento minimizará possíveis problemas relacionados à concentração
de tensões que podem causar rupturas nas peças por fadiga do material.
Aula 1 - Elementos de fixação
15
fadiga de material
Queda da resistência ou
enfraquecimento do material
devido a tensões e constantes
esforços.
e-Tec Brasil
Observe que o material referente a Figura 1.1 (a) apresenta suas extremidades
fixas, com uma área inicial S0 em todo o comprimento inicial L0.
Após uma determinada solicitação do material e devido às tensões e constantes esforços (material está submetido a tração) conforme verificado pelas
forças (F), aplicadas em sentidos opostos. Dessa forma, o material começa a
apresentar uma variação na sua área inicial com consequente aumento de seu
comprimento inicial, conforme verificado em delta L (Figura 1.1 (b)).
Devido às tensões aplicadas e aos esforços constantes inicia-se o enfraquecimento da resistência do material, motivando a sua ruptura conforme a
Figura 1.1 (c).
Figura 1.1: Peça com extremidades fixas não sujeita a tensões (a), aumento do comprimento inicial devido à diminuição da sua área inicial (b) e ruptura do material
devido à tensões e constantes esforços
Fonte: CTISM
1.1.1 Anéis elásticos
eixo
A peça de uma máquina
ou mecanismo que é capaz
de desenvolver, ao redor
de si própria e durante o
movimento de rotação,
seções de um processo ou
mecanismo, fazendo com que
a estrutura gire, transmitindo
energia ou potência, ou
sustentando a estrutura.
e-Tec Brasil
Este tipo de elemento de fixação é utilizado, principalmente como trava,
sendo empregado na retenção e segurança em eixos ou furos, impedindo o
deslocamento axial de peças ou componentes e posicionando ou limitando
o curso de uma peça deslizante sobre um eixo. São fabricados de aço mola
sob forma de anéis incompletos, apresentando assim uma determinada elasticidade. O anel pode ser alojado em um canal circular ou ranhura. Quando
o anel é instalado sobre um eixo, é denominado de anel externo, e quando
é instalado dentro de um furo, é denominado de anel interno, como pode
ser visualizado na Figura 1.2.
16
Elementos de Máquinas
Figura 1.2: Anéis elásticos
Fonte: CTISM
O anel elástico é um elemento de fixação que apresenta as seguintes funções:
•
Impedir os deslocamentos axiais de peças ou componentes.
•
Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre
um eixo.
1.1.2 Arruelas
São peças geralmente cilíndricas, de pouca espessura apresentando um furo
central, pelo qual cruza o corpo do parafuso, sendo utilizadas principalmente para:
•
Proteger a superfície das peças.
•
Evitar deformações nas superfícies de contato.
•
Evitar que a porca afrouxe.
•
Suprimir folgas axiais (isto é, no sentido do eixo) na montagem das peças.
•
Evitar desgaste da cabeça do parafuso ou da porca.
•
Distribuir a carga sobre a superfície das peças unidas.
As arruelas, na sua grande maioria, são fabricadas em aço, sendo que o latão
também pode ser empregado. Já as arruelas de cobre, fibra, couro e alumínio,
em particular são extensivamente utilizadas na vedação de fluidos.
Aula 1 - Elementos de fixação
17
e-Tec Brasil
1.1.2.1 Tipos de arruelas
De uma forma geral os três tipos de arruela mais empregados são:
a) Arruela lisa – este tipo de arruela geralmente é feita de aço sendo empregada sob uma porca para impedir que haja danos à superfície e distribuir a força do aperto.
b) Arruela de pressão – consiste em uma espira de mola helicoidal, produzida a partir de aço de mola com seção retangular. O funcionamento
é evidenciado quando a porca é apertada conforme visualizado na Figura
1.3, fazendo com que a arruela se comprima, gerando uma força de
atrito entre a porca e a superfície de contato. Essa força é auxiliada por
pontas aguçadas na arruela que penetram nas superfícies, gerando uma
trava de forma positiva.
Figura 1.3: Arruela de pressão
Fonte: CTISM e autor
Assista a um vídeo sobre os
tipos de arruelas em:
http://www.youtube.com/
watch?v=toWvWLbXalk
c) Arruela estrelada – as arruelas estreladas têm como função principal
proporcionar o travamento da porca ou parafuso. Possuem dentes na
sua extremidade externa ou interna que dão ao conjunto unido maior
aderência na superfície aplicada. Este tipo de arruela (Figura 1.4) pode
ser produzido a partir de dentes de aço de molas.
Figura 1.4: Tipos de arruelas estreladas
Fonte: CTISM
e-Tec Brasil
18
Elementos de Máquinas
1.1.3 Chavetas
Estes elementos de máquinas apresentam um corpo de forma prismática ou
cilíndrica, sendo utilizados para unir elementos mecânicos, tais como: eixo/
polia. É considerado um tipo de união desmontável, permitindo a transmissão
de movimentos a outros órgãos, tais como engrenagens e polias. Podem
apresentar faces paralelas ou inclinadas (Figura 1.5), variando de acordo
com a grandeza do esforço solicitado e do tipo de movimento que deve ser
transmitido. São colocadas em rasgos ou cavidades de peças, por isso também
são consideradas elementos de transmissão.
Podem ser classificadas como elementos de transmissão móvel, pois ao serem
desmontadas do conjunto, não são danificadas.
Figura 1.5: Chavetas
Fonte: CTISM
1.1.3.1 Tipos e características
a) Chaveta de cunha – este tipo de chaveta é utilizada para unir elementos de máquinas que devem girar. O princípio da transmissão é realizado
através da força de atrito entre as faces da chaveta e o fundo do rasgo dos
elementos, sendo importante que haja uma pequena folga nas laterais.
Como pode ocorrer folga entre os diâmetros da árvore e do elemento
movido, a inclinação da chaveta poderá gerar certa excentricidade na
montagem, não sendo comum a sua utilização em montagens que necessitem precisão ou alta rotação.
b) Chaveta encaixada – é considerado o tipo mais comum e sua forma
refere-se a mais simples chaveta de cunha. Apresenta o rasgo da árvore
sempre mais comprido que a chaveta para facilitar o seu uso.
Aula 1 - Elementos de fixação
19
e-Tec Brasil
c) Chaveta meia-cana – apresenta a base côncava (mesmo raio do eixo).
Não necessitando de rasgo na árvore, pois transmite o movimento por
efeito do atrito, de forma que o deslizamento da chaveta ocorre sobre a
árvore, caso o esforço no elemento que é conduzido seja elevado.
d) Chaveta plana – é idêntica à chaveta encaixada, apresentando entretanto um rebaixo plano no lugar de um rasgo na árvore. Sua utilização é
reduzida, pois é utilizada somente para a transmissão de forças reduzidas.
e) Chaveta tangencial – devido ao seu posicionamento em relação ao eixo recebe a denominação tangencial, sendo seu emprego muito comum na transmissão de forças elevadas e, em casos de alternância, no sentido de rotação.
f) Chaveta transversal – empregada em uniões de órgãos que imprimem
movimentos rotativos e retilíneos alternativos.
g) Chaveta paralela – este tipo de chaveta normalmente é embutida, sendo
suas faces paralelas, não apresentando conexidade. Uma particularidade das
chavetas paralelas é que elas não apresentam cabeça, a precisão de ajuste
ocorre nas laterais. A forma destas chavetas varia de acordo com seus extremos e de acordo com a quantidade de elementos de fixação na árvore.
h) Chaveta de disco ou meia-lua tipo woodruff – é semelhante à chaveta paralela, recebendo esta denominação devido à sua forma, correspondente a um segmento circular. Normalmente utilizada em eixos cônicos
pela facilidade de montagem e facilidade de adaptação à conicidade no
fundo do rasgo do elemento externo.
1.1.4 Contrapino ou cupilhas
Os contrapinos ou cupilhas (Figura 1.6) são fabricados com um arame semi
circular que, ao ser dobrado, deixa-se as extremidades com diferentes comprimentos possibilitando sua dobra. É um elemento de fácil manuseio que pode
ser inserido em um furo na ponta de eixos ou em furos na ponta de parafusos,
principalmente quando se usa porcas castelo. Possibilita o travamento da
porca sobre o parafuso ou o travamento de pinos em orifícios.
e-Tec Brasil
20
Elementos de Máquinas
Figura 1.6: Contrapino ou cupilha
Fonte: CTISM
1.1.5 Parafusos
Dentre os elementos de fixação, pode-se dizer que os parafusos são os mais
utilizados. São elementos de corpo cilíndrico e comprimento de corpo variável,
onde, sobre este corpo, há filetes de roscas. Estas roscas podem ser de diferentes especificações e trabalham em conjunto com porcas, com as mesmas
características de roscas.
Os parafusos diferenciam-se por seu tipo de cabeça, corpo, rosca, diâmetro
e comprimento da área roscada. Com relação à cabeça os parafusos podem
ter cabeça sextavada, quadrada, abaulada, cilíndrica, cônica, com fenda,
fenda cruzada, etc.
O corpo do parafuso pode ser com rosca inteira ou rosca parcial, sendo que
as roscas podem ser do tipo whitworth, métrica e americana. Os parafusos
podem ser utilizados pra diversas aplicações, como unir ou fixar aços, madeira,
borracha, alvenaria e polímeros. O graus ou classe do parafuso indicam o
quanto este suporta de carga antes de seu rompimento, por isso quanto
maior o grau, maior a tensão suportada.
1.1.6 Pinos
Pinos são elementos de fixação móveis de corpo cilíndrico que servem para
unir duas ou mais peças e alinhar furos concêntricos. Podem ter cabeça ou
não, serem cônicos, fixos com rosca ou fixos com contra pinos e podem ser
colocados com ajuste por interferência ou ajuste com folga, dependendo do
tipo de aplicação.
Existe um tipo diferenciado de pino que não são utilizados para ajuste com
interferência, os chamados pinos elásticos, os quais são feitos em aço mola
com uma ranhura na lateral e são ocos. Este tipo de pino, ao ser colocado
no furo, exerce uma pressão em sua própria parede.
Aula 1 - Elementos de fixação
21
e-Tec Brasil
1.1.7 Porcas
A porca é uma peça cuja forma pode ser hexagonal, sextavada, quadrada
ou cilíndrica, geralmente metálica, com um furo roscado, no qual pode ser
encaixado um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com o parafuso,
a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças, ou, em
alguns casos, para auxiliar na regulagem. A sua parte externa apresenta vários
formatos, visando atender aos inúmeros tipos de emprego, fazendo com que
porcas sejam utilizadas como elementos de fixação e/ou como de transmissão.
1.1.7.1 Tipos de porcas
Existem diversos e variados tipos de porcas, conforme citados a seguir:
a) Porca castelo – é a uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, os quais se alinham com um furo no parafuso, possibilitando a passagem de uma cupilha para travar a porca.
b) Porca cega (ou remate) – esse tipo de porca apresenta uma das extremidades do furo rosqueado encoberta, ocultando a ponta do parafuso,
pode ser feita de aço ou latão, geralmente é cromada, possibilitando um
acabamento de boa aparência.
c) Porca borboleta – a porca borboleta apresenta saliências que proporcionam
o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, é utilizada quando
são necessárias e frequentes a montagem e a desmontagem das peças.
d) Contraporcas – de uma forma geral, as porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência a afrouxar, o que pode originar
agravos às máquinas e equipamentos. Dessa forma, utiliza-se como forma de travamento, outra porca, denominada contraporca. Para a operação de travamento utilizam-se duas chaves de boca.
1.1.8 Rebite
É um elemento de fixação empregado em uniões permanentes, sendo formado
por um corpo cilíndrico e uma cabeça, fabricado em alumínio, cobre ou latão.
Usado para fixação permanente de duas ou mais peças com larga escala de
emprego na fabricação de aviões, união de chapas, navios e fabricação de
utensílios de alumínio.
Em relação aos tipos de cabeças, os rebites podem ser classificados como:
e-Tec Brasil
22
Elementos de Máquinas
•
Rebite de cabeça redonda larga.
•
Rebite de cabeça redonda estreita.
•
Rebite de cabeça escareada chata.
•
Rebite de cabeça escareada estreita.
•
Rebite de cabeça cilíndrica escareada – geralmente utilizado em superfícies
de chapas de até 7 mm.
Em relação às especificações, os rebites podem ser determinados conforme o:
•
Tipo de material.
•
Tipo de cabeça.
•
Diâmetro do corpo em mm.
•
Comprimento útil do rebite.
1.1.8.1 Formas de rebitagem
A rebitagem pode ser realizada de três formas distintas. Em função da largura
e do esforço das chapas, às quais são submetidas podendo ser assim descritas.
a) Rebitagem de recobrimento – exemplo: utilizadas em vigas e estruturas
metálicas.
Figura 1.7: Rebitagem de recobrimento
Fonte: CTISM
Aula 1 - Elementos de fixação
23
e-Tec Brasil
b) Rebitagem de recobrimento simples – exemplo: empregadas em caldeiras.
c) Rebitagem de recobrimento duplo – exemplo: usadas para vedação perfeita.
Já, em relação ao número de rebites que devem ser empregados, existe uma
relação que depende da largura das chapas ou do número de chapas que
recobrem a junta, sendo que, às vezes, é necessário colocar uma, duas ou
mais fileiras de rebites.
Figura 1.8: Rebitagem de recobrimento duplo
Fonte: CTISM
Quanto à distribuição dos rebites, vários fatores devem ser avaliados, tais como,
comprimento da chapa, a distância entre a borda e o rebite mais próximo, o
diâmetro do rebite e o passo.
passo
É a distância entre os eixos dos
rebites de uma mesma fileira,
devendo ser calculado para não
ocasionar o empenamento das
chapas.
Pa
É o símbolo do pascal, ou seja,
a unidade padrão de pressão e
tensão no SI. Equivale a força
de 1 N aplicada sobre uma
superfície de 1 m2.
Assista a um vídeo sobre rebites
– rebitagem manual em:
https://www.youtube.com/
watch?v=xVcAwltKJ5I
e-Tec Brasil
1.1.8.2 Processos de rebitagem
a) Processo manual – este processo é feito a mão, utilizando como auxílio
o martelo, estampo, contra estampo e repuxador.
b) Processo mecânico – realizado por meio de um martelo pneumático
ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. Neste processo, o martelo
pneumático é ligado a um compressor de ar, por meio de tubos flexíveis,
e opera sob pressão que varia de 5 Pa a 7 Pa.
1.2 Roscas
Pode ser considerada como um conjunto de filetes, assim como uma saliência
helicoidal, de perfil constante, que se desenvolve uniformemente, externa
ou internamente, em volta de uma superfície cilíndrica ou cônica. O tipo de
rosca é definido em função do tipo de perfil (Figura 1.9).
24
Elementos de Máquinas
Figura 1.9: Tipos de roscas
Fonte: CTISM
Quando há um cilindro que gira uniformemente, e um ponto que se move
também uniformemente, no sentido longitudinal, a cada volta completa do
cilindro, o avanço (distância percorrida pelo ponto) é chamado de passo e o
percurso descrito no cilindro por esse ponto é denominado de hélice (Figura 1.10).
O desenvolvimento da hélice forma um triângulo, onde se têm:
α – ângulo da hélice
P (passo) – cateto oposto
hélice – hipotenusa
D2 (diâmetro médio) – cateto adjacente
Figura 1.10: Trajetória do passo na rosca
Fonte: CTISM
Dessa forma, com estes dados, é possível aplicar as relações trigonométricas
em qualquer rosca, quando se deseja obter o passo, diâmetro médio ou
ângulo da hélice.
Aula 1 - Elementos de fixação
25
e-Tec Brasil
Em relação à aplicação do passo da rosca é necessário ter critérios, pois quanto
maior for o ângulo da hélice, menor será a força de atrito agindo entre a
porca e o parafuso.
1.2.1 Elementos constituintes de uma rosca
A seguir, de acordo com a Figura 1.11, são especificados os elementos constituintes de uma rosca:
Figura 1.11: Elementos constituintes de uma rosca
Fonte: CTISM
P – passo (em mm)
d – diâmetro externo
d1 – diâmetro interno
d2 – diâmetro do flanco
α – ângulo do filete
f – fundo do filete
e-Tec Brasil
26
i – ângulo da hélice
c – crista
D – diâmetro do fundo da porca
D1 – diâmetro do furo da porca
h1 – altura do filete da porca
h – altura do filete do parafuso
Elementos de Máquinas
1.2.2 Tipos de perfis da rosca
O perfil da rosca ou secção do filete varia de acordo com o tipo de aplicação
desejada. Por exemplo, as porcas utilizadas para fixação geralmente apresentam
roscas com perfil triangular. Portanto, é importante saber que de acordo com
o perfil da rosca, se define o seu tipo.
a) Triangular – é o tipo de perfil considerado o mais comum, sendo utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos.
b) Trapezoidal – roscas com este perfil são empregadas em instrumentos
de comando das máquinas operatrizes, na transmissão de movimento
suave e uniforme, fusos e prensas de estampar.
c) Redondo – o perfil redondo é empregado em parafusos com grandes
diâmetros, feito para suportar grandes esforços, geralmente em componentes ferroviários. Este tipo de perfil também é utilizado em lâmpadas e
fusíveis, pela facilidade na estampagem.
d) Dente de serra – este perfil de rosca é empregada quando a força de
solicitação é muito grande em um único sentido, é utilizada em morsas,
macacos, pinças para tornos e fresadoras.
e) Quadrado – praticamente em desuso, sendo ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços, como é o caso das
morsas.
O sentido de direção do filete pode ser definido de dois modos: à direita ou
à esquerda, conforme definidos a seguir.
a) À direita – o sentido de direção do filete será a direita quando, ao avançar, o giro no sentido dos ponteiros do relógio com sentido de aperto à
direita (Figura 1.12).
b) À esquerda – o sentido de direção do filete será a esquerda quando, ao
avançar, o giro ocorrerá em sentido contrário ao dos ponteiros do relógio
com sentido de aperto à esquerda (Figura 1.13).
Aula 1 - Elementos de fixação
27
e-Tec Brasil
Figura 1.12: Direção do filete a direita
Fonte: CTISM
Figura 1.13: Direção do filete a esquerda
Fonte: CTISM
A seguir, é apresentada a simbologia utilizada para a identificação dos principais
elementos de uma rosca.
D – diâmetro maior da rosca interna – corresponde a nominal
d – diâmetro maior da rosca externa – corresponde a nominal
D1 – diâmetro menor da rosca interna
d1 – diâmetro menor da rosca externa
D2 – diâmetro efetivo da rosca interna
e-Tec Brasil
28
Elementos de Máquinas
d2 – diâmetro efetivo da rosca externa
P – passo – corresponde à distância entre uma crista e outra
A – avanço
N = número de voltas por polegada
n – número de filetes (fios por polegada)
H – altura do triângulo fundamental
he – altura do filete da rosca externa
hi – altura do filete da rosca interna
i – ângulo da hélice (α)
rre – arredondamento do fundo da rosca do parafuso
rri – arredondamento do fundo da rosca da porca
1.2.3 Sistemas de roscas
As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados:
o sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema inglês, ou whitworth, e
o sistema americano.
1.2.3.1 Sistema métrico
No sistema métrico, as medidas das roscas são expressas em milímetros, tendo
os filetes forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.
Aula 1 - Elementos de fixação
29
e-Tec Brasil
Figura 1.14: Características das roscas no sistema métrico
Fonte: CTISM
a) Nomenclatura da rosca métrica triangular.
P – passo de rosca
d – diâmetro maior do parafuso
d1 – diâmetro menor do parafuso
d2 – diâmetro efetivo do parafuso
a – ângulo do perfil da rosca
f – folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso
D = diâmetro maior da porca
D1 – diâmetro menor da porca
D2 – diâmetro efetivo da porca
he – altura do filete do parafuso
rre = raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso
rri – raio de arredondamento da raiz do filete da porca
e-Tec Brasil
30
Elementos de Máquinas
Figura 1.15: Rosca métrica triangular
Fonte: CTISM
Pode-se observar neste tipo de rosca, conforme Figura 1.15, o ângulo de 60˚
entre os filetes da rosca.
b) Fórmulas utilizadas para obter a rosca métrica triangular.
Ângulo do perfil da rosca
Diâmetro menor do parafuso
Diâmetro efetivo do parafuso
Aula 1 - Elementos de fixação
31
e-Tec Brasil
Folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso
Diâmetro maior da porca
Diâmetro menor da porca
Diâmetro efetivo da porca
Altura do filete do parafuso
Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso
Raio de arredondamento da raiz do filete da porca
Rosca métrica fina – para o cálculo de roscas triangulares métricas finas,
são usadas as mesmas fórmulas das roscas triangulares métricas normais. A
única diferença está relacionada à medida do passo.
e-Tec Brasil
32
Elementos de Máquinas
1.2.3.2 Sistema withworth
No sistema withworth, as medidas são expressas em polegadas. Nesse sistema
o filete apresenta forma triangular, ângulo de 55º, crista e raiz arredondadas.
O passo é determinado dividindo-se uma polegada (25,4 mm) pelo número
de filetes contidos em uma polegada (Equação 1.14).
No sistema withworth a rosca normal é caracterizada pela sigla BWS (British
Standard Whitwort) e a rosca fina pela sigla BSF (British Standard Fine).
Figura 1.16: Características das roscas no sistema withworth
Fonte: CTISM
a) Fórmulas utilizadas para obter a rosca withworth.
Segue a mesma nomenclatura da rosca métrica.
Aula 1 - Elementos de fixação
33
e-Tec Brasil
Figura 1.17: Rosca withworth
Fonte: CTISM
Pode-se observar, neste tipo de rosca, conforme Figura 1.17, o ângulo de 55˚
entre os filetes da rosca.
1.2.3.3 Sistema americano
Já no sistema americano, as medidas são expressas em polegadas. O filete
tem forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada. O passo
é verificado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em
uma polegada.
No sistema americano a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (National
Coarse) e a rosca fina pela sigla NF (National Fine).
e-Tec Brasil
34
Elementos de Máquinas
Figura 1.18: Características das roscas no sistema americano
Fonte: CTISM
A diferença entre rosca fina e rosca grossa está relacionada ao número de
filetes por polegada, ou seja, a rosca fina possui maior número de filetes.
1.2.3.4 Verificadores de rosca
Inicialmente, para calcular as roscas, é importante que se faça a medição do
passo da rosca. O que pode ser feito utilizando-se um pente de rosca, escala ou
paquímetro (Figura 1.19). Esses instrumentos são definidos como verificadores
de roscas. Eles possibilitam expressar a medida do passo em milímetro, ou em
filetes por polegada, e também a medida do ângulo dos filetes.
Figura 1.19: Verificadores de roscas
Fonte: CTISM
Aula 1 - Elementos de fixação
35
e-Tec Brasil
1.2.4 Tipos de roscas
Definidos pelo perfil da rosca, elas podem ser do tipo triangular (métrica,
whitworth, americana), dente de serra, redonda, quadrada e trapezoidal, etc.
Devido à aplicação, os tipos métrica e a whitworth são consideradas as mais
comuns, sendo normalizadas, ou seja, são predefinidas as suas dimensões,
ângulo do filete, passo, forma de crista e da raiz, etc.
A rosca do tipo métrica é descrita pela letra M maiúscula, acrescida do diâmetro
do parafuso (em mm), dessa forma M8, refere-se a uma rosca métrica de
8 mm de diâmetro. Quando a expressão M20 × 1,5 é usada, significa que
estamos diante de uma rosca métrica fina, ou seja, com passo menor do que
a normal, de 20 mm de diâmetro, e com passo de 1,5 mm.
Em relação aos tipos de passos, podem ser classificada da seguinte forma:
a) Rosca fina (rosca de pequeno passo) – corresponde a uma rosca de
pequeno passo, muito empregada na construção de automóveis e aeronaves, sobretudo porque nesses veículos acontecem choques e vibrações
que tendem a afrouxar a porca. Sua utilização pode ocorrer quando há
necessidade de uma ajustagem fina ou devido à uma maior tensão inicial
de aperto. Ela também é empregada em chapas de pouca espessura e
em tubos, por não diminuir sua secção. Estas roscas são largamente utilizadas em parafusos feitos de aços-liga, tratados termicamente.
b) Rosca média (normal) – este tipo de rosca é empregada normalmente
em construções mecânicas e em parafusos de modo geral, por proporcionar uma boa tensão inicial de aperto. Sua utilização em montagens
sujeitas a vibrações exige, como segurança, o uso de arruelas de pressão.
c) Rosca de transporte ou movimento – caracteriza-se por possuir passo longo transformando o movimento giratório em um deslocamento
longitudinal maior do que os tipos de roscas já citadas anteriormente.
Destacam-se por serem utilizadas normalmente em máquinas, tais como,
tornos, prensas, morsa, etc., ou em casos em que ocorram montagens e
desmontagens frequentes.
e-Tec Brasil
36
Elementos de Máquinas
Resumo
Nesta aula conhecemos os diferentes tipos de elementos de fixação, móveis e
permanentes, suas características e aplicações. Também aprendemos a calcular
as diferentes dimensões de roscas, envolvendo o perfil métrico, whitworth
e americano.
Atividades de aprendizagem
1. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
Normalmente os elementos de fixação exigem muita habilidade e cuidado devido
ao fato de serem os componentes mais ______________ e ______________
em uma união mecânica.
a) frágeis, sensíveis
b) frágeis, maleáveis
c) resistentes, sensíveis
d) frágeis, corrosivos
e) resistentes, maleáveis
2. Assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso nas alternativas a seguir.
(( ) Quando o anel é alojado sobre um eixo, ele é chamado de anel interno.
(( ) Quando o anel é alojado dentro de um furo, ele é chamado de anel
externo.
(( ) As arruelas são utilizadas para acoplar a carga sobre a superfície das
peças unidas.
(( ) Ao projetar um conjunto mecânico, é importante que seja definido o
elemento de fixação apropriado em relação às peças que devem ser
unidas ou retiradas.
(( ) As arruelas de cobre, fibra, couro e alumínio, em particular, são extensivamente utilizadas na vedação de fluidos.
Aula 1 - Elementos de fixação
37
e-Tec Brasil
3. Assinale a alternativa incorreta em relação ao elemento de fixação denominado chaveta.
a) Apresentam um corpo de forma prismática ou cilíndrica.
b) Utilizados para unir elementos mecânicos, tais como: eixo/polia.
c) É considerado um tipo de união desmontável, permitindo a transmissão
de movimentos a outros órgãos, tais como engrenagens e polias.
d) Podem apresentar faces paralelas ou inclinadas, variando de acordo com
a grandeza do esforço solicitado e com o tipo de movimento que deve
ser transmitido.
e) São colocadas em rasgos ou cavidades de peças podendo ser denominadas como elementos de apoio.
4. Em relação ao tipo de porca, relacione as colunas e assinale a alternativa
correta.
(A) Porca castelo
(( ) Porca hexagonal com seis entalhes
radiais, coincidentes dois a dois.
(B) Porca cega
(C) Porca borboleta
(( ) Porca que apresenta uma das extremidades do furo rosqueado encoberta.
a) A – B
b) B – A
c) A – C
d) B – C
e) C – B
e-Tec Brasil
38
Elementos de Máquinas
5. Em relação ao tipo de perfil de rosca, relacione as colunas e assinale a
alternativa correta.
(A) Triangular
(B) Redondo
(C) Trapezoidal
(D) Quadrado
(( ) É o tipo de perfil considerado como o
mais comum, sendo utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos.
(( ) É empregado em parafusos com grandes
diâmetros e suporta grandes esforços,
geralmente em componentes ferroviários.
(( ) Roscas com este perfil são empregadas em instrumentos de comando das
máquinas operatrizes, na transmissão de
movimento suave e uniforme, fusos e
prensas de estampar.
(( ) Utilizado em parafusos e peças sujeitas
a choques e grandes esforços.
a) C – B – A – D
b) A – C – D – B
c) C – B – D – A
d) A – C – B – D
e) C – A – B – D
6. As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados, desta forma, relacione as colunas e assinale a alternativa correta.
(A) Sistema métrico
(B) Sistema withworth
(C) Sistema americano
Aula 1 - Elementos de fixação
(( ) Medidas das roscas são expressas em
milímetros, ângulo de 60º, crista plana
e raiz arredondada.
(( ) Medidas são expressas em polegadas.
Nesse sistema, o filete tem ângulo de 55º,
com crista e raiz arredondadas. O passo
39
e-Tec Brasil
é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos
em uma polegada.
(( ) Medidas são expressas em polegadas.
O filete tem ângulo de 60º, com crista
plana e raiz arredondada. O passo é
determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos
em uma polegada.
a) B – A – C
b) A – C – B
c) B – C – A
d) A – B – C
e) C – A – B
7. Resolva os exercícios a seguir, envolvendo as dimensões da rosca métrica
triangular.
a) Calcular o valor do diâmetro menor de um parafuso (d1) para uma rosca
métrica normal, cujo diâmetro externo é de 6 mm e o passo igual a 1 mm.
b) Calcular o valor do diâmetro menor de um parafuso (d1) para uma rosca
cujo diâmetro externo (d) é de 10 mm e o passo (p) igual a 1,5 mm.
c) Calcule o valor do diâmetro menor de um parafuso (d1), sabendo que o
diâmetro maior é de 12 mm e o passo é de 1 mm.
d) Calcular o valor do diâmetro efetivo (d2) de um parafuso (Ø médio), com
rosca métrica normal, cujo diâmetro é de 12 mm e o passo é de 1,75 mm.
e) Calcule o valor do diâmetro médio de um parafuso com rosca métrica
normal, de diâmetro externo 8 mm e passo 1,25 mm.
f) Calcular o valor do diâmetro menor de uma porca com rosca métrica normal, cujo diâmetro maior do parafuso é de 6 mm e o passo é de 1 mm.
e-Tec Brasil
40
Elementos de Máquinas
g) Calcule o valor do diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal, cujo diâmetro maior do parafuso é de 8 mm e o passo é de 1,25 mm.
h) Calcule a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso, cujo
diâmetro maior (d) é de 10 mm e o passo (p) é de 1,5 mm.
i) Calcule a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso, cujo
diâmetro maior (d) é de 14 mm e o passo (p) é de 2 mm.
j) Calcular a altura do filete de um parafuso com rosca métrica normal,
com diâmetro maior de 4 mm e o passo de 0,7 mm.
k) Calcule a altura do filete de um parafuso com rosca métrica normal, com
diâmetro maior de 20 mm e passo de 2,5 mm.
8. Resolva os exercícios a seguir, envolvendo as dimensões da rosca withworth.
a) Calcular o diâmetro efetivo do parafuso (Ø médio) com rosca whitworth,
cujo diâmetro externo é de 5/16” (7,9375 mm), tendo 18 fios por polegada.
b) Calcular o diâmetro menor de um parafuso com rosca whitworth, cujo
diâmetro é de 1/2 polegada (12,7 mm) e que tem 12 fios por polegada.
c) Calcular o passo em mm de um parafuso com rosca whitworth, sabendo-se que a rosca tem 32 fios por polegada.
d) Calcular a altura de filete (he) de uma rosca whitworth, sabendo-se que
o passo é de 0,793 mm.
e) Calcular o raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso de uma
rosca whitworth com 10 fios por polegada.
Aula 1 - Elementos de fixação
41
e-Tec Brasil
Aula 2 – Elementos de apoio de fixação
Objetivos
Identificar os diferentes elementos de apoio.
Conhecer os tipos de mancais.
Reconhecer suas características e aplicações.
2.1 Elementos de apoio – mancais, buchas
e guias
Os elementos de apoio, utilizados na área da mecânica e abordados nesta
aula, referem-se aos mancais, buchas e guias.
2.2 Mancal
Este elemento é um suporte de apoio de eixos e rolamentos que são elementos
girantes de máquinas, os quais classificam-se em duas categorias: mancais
de deslizamento e mancais de rolamento. A função dos mancais é minimizar
o atrito e, portanto, aumentar o rendimento do sistema mecânico, entre
partes que se movem entre si. A aplicação dos mancais pode ser observada
na relação entre eixos e carcaças de redutores e entre carros e barramentos
de máquinas-ferramentas.
Assista a um vídeo sobre
montagem de mancal em:
http://www.youtube.com/
watch?v=0JjIgeezQz4
2.2.1 Mancais de deslizamentos
Estes mancais referem-se a concavidades nas quais as pontas de um eixo
se apóiam. A principal função dos mancais de deslizamento, existentes em
máquinas e equipamentos, é servir de apoio e guia para os eixos girantes.
Eles são considerados como elementos de máquinas sujeitos às forças de
atrito. Estas forças surgem devido à rotação dos eixos, exercendo cargas nos
alojamentos dos mancais que os contêm. A vida útil dos mancais de deslizamento pode ser prolongada, desde que, alguns parâmetros de construção
sejam observados. Os materiais de construção dos mancais de deslizamento
devem ser bem selecionados e apropriados a partir da concepção do projeto
de fabricação. Geralmente, os mancais de deslizamento são constituídos por
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
43
e-Tec Brasil
uma bucha, fixada num suporte. Esses mancais são usados em máquinas
pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a baixa velocidade
evita o superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.
Neste caso, o uso de buchas e de lubrificantes permite reduzir esse atrito,
melhorando a rotação do eixo.
2.2.2 Mancais de rolamento
Estes tipos de mancais são empregados para comportar esferas ou rolos nos
quais o eixo se apoia, de forma que quando o eixo gira as esferas ou rolos,
também giram confinados dentro do mancal. Em geral, um mancal de rolamento é um tipo de mancal, em que a carga principal é transferida por meio
de elementos de contato, por rolamento em vez de deslizamento.
Os mancais de rolamento, fabricados para suportar cargas que atuam perpendicularmente ao eixo, tais como os rolamentos dos cubos de rodas, são
chamados de rolamentos radiais. Já os projetados para suportar cargas que
atuam na direção do eixo são chamados de rolamentos axiais. Um rolamento
axial, por exemplo, pode ser utilizado para suportar o empuxo da hélice
propulsora de um navio. Alguns tipos de rolamento radiais são capazes de
suportar, cargas combinadas, isto é, cargas radiais e axiais. Para casos em que
se deseja um mancal com maior velocidade e menos atrito, o de rolamento é o
mais adequado. Em relação à classificação dos rolamentos, esta é estabelecida
em função dos seus elementos rolantes. De forma que o mancal de rolamento
trabalha com atrito de rolamento, sendo esta a principal causa de seu menor
atrito, em relação ao mancal de deslizamento.
Os mancais de rolamento limitam, ao máximo, as perdas de energia em consequência do atrito. São geralmente constituídos de dois anéis concêntricos,
entre os quais são colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas.
A poeira, sobrecarga, umidade, corrosão, defeito de montagem, temperatura
elevadas e lubrificação deficiente são fatores que podem influenciar na vida
do rolamento.
2.2.2.1 Vantagens e desvantagens dos rolamentos
e-Tec Brasil
•
Menor atrito e aquecimento.
•
Maior sensibilidade aos choques.
44
Elementos de Máquinas
•
Baixa exigência de lubrificação.
•
Maiores custos de fabricação.
•
Intercambiabilidade internacional.
•
Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo.
•
Não há desgaste do eixo.
•
Pequeno aumento da folga.
•
Não suporta cargas tão elevadas durante a vida útil, como os mancais de
deslizamento.
•
Ocupa maior espaço radial.
2.2.2.2 Tipos e seleção
Os rolamentos são selecionados conforme:
•
As medidas do eixo.
•
O diâmetro interno (d).
•
O diâmetro externo (D).
•
A largura (L).
•
O tipo de solicitação.
•
O tipo de carga.
•
O número de rotação.
As funções requeridas para os rolamentos diferem de acordo com a aplicação,
e devem ser mantidas necessariamente por um período além do determinado.
O rolamento, mesmo que utilizado corretamente, com o passar do tempo
deixa de desempenhar de forma satisfatória a sua função. Isso deve-se a vários
fatores, o aumento de ruído e vibração, a redução da precisão pelo desgaste,
a deterioração da graxa lubrificante, e pelo escamamento que ocorre por
fadiga e que pode surgir na superfície do rolamento.
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
45
e-Tec Brasil
2.2.2.3 Limite de rotação
Corresponde à velocidade máxima permissível obtida empiricamente, que
permite a operação contínua do rolamento, sem que ocorra o travamento
por superaquecimento ou a geração de calor acima de determinado limite.
Assista a um vídeo sobre como
funcionam os rolamentos
autocompensadores de esferas
em:
www.youtube.com/
watch?v=wvd8OuHH1AU
Rolamentos autocompensadores são componentes de duas carreiras,
autossustentáveis, compostos por anéis externos maciços, cuja pista é oca,
tendo, em seu interior, anéis internos maciços, assim como rolamento de
rolos com gaiolas. Os anéis internos têm perfurações cilíndricas ou cônicas.
Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças que eles suportam e
podem ser radiais, axiais e mistos.
•
Radiais – não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no
sentido transversal ao eixo.
•
Axiais – não podem ser submetidos a cargas radiais e impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo.
•
Mistas – suportam tanto carga radial, como axial. Impedem o deslocamento tanto no sentido transversal, quanto no axial.
Conforme a solicitação, os mancais apresentam uma infinidade de tipos
empregados em aplicações específicas, tais como: máquinas agrícolas, motores
elétricos, máquinas ferramentas, compressores, construção naval, etc.
Quanto aos elementos rolantes, os rolamentos podem ser:
a) De esferas – neste caso, os corpos rolantes são esferas, considerados
mais apropriados para rotações mais elevadas.
b) De rolos – quando os corpos rolantes são formados de rolos cilíndricos,
cônicos ou barriletes, suportam cargas maiores e devem ser usados em
velocidades menores.
Os rolamentos de rolos cilíndricos tem um contato linear com as pistas, e
podem acomodar altas cargas radiais. Os rolos são guiados pelas bordas,
através do anel interno ou externo, sendo adequados para aplicações com
altas rotações. Além disso, os rolamentos de rolos cilíndricos são separáveis
e relativamente de fácil montagem e desmontagem, mesmo quando são
necessários ajustes por interferência.
e-Tec Brasil
46
Elementos de Máquinas
Os rolamentos de rolos cônicos são construídos de tal forma que as linhas
centrais das pistas e dos rolos convergem para um ponto.
c) De agulhas – apresentam corpos rolantes de pequeno diâmetro e grande comprimento, sendo recomendados para mecanismos oscilantes,
onde a carga não é constante e o espaço radial é limitado.
Algumas vantagens e desvantagens existentes entre os mancais de deslizamento
e rolamento podem ser definidas de acordo com determinadas ocorrências.
•
Em relação ao nível de ruído – neste caso, o mancal de deslizamento
apresenta um nível de ruído menor do que o de rolamento.
•
Vida útil – o mancal de deslizamento apresenta uma vida ilimitada recuperável, enquanto a vida útil do mancal de rolamento é limitada pela fadiga.
•
Consumo de lubrificante – maior no caso do mancal de deslizamento,
quando comparado com o de deslizamento.
•
Quanto às combinações de cargas radiais e axiais – em relação ao
mancal de deslizamento é mais difícil do que em comparação ao mancal
de rolamento.
2.3 Buchas
São elementos de máquinas que servem de apoio para a realização de outras
funções, cuja forma pode ser cilíndrica ou cônica, servindo de apoio para
eixos, assim como para guiar brocas e alargadores. As buchas de fixação são
utilizadas para obter uma fixação segura e de fácil montagem e desmontagem
em volantes, polias, engrenagens, conjuntos de freios-embreagem, manivelas,
em eixos ou pinos, sem a necessidade de rasgos e chavetas. Em situações em
que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação.
As buchas podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos.
Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material que apresente uma
dureza inferior ao material do eixo, como por exemplo, feitas de materiais
macios, como o bronze e ligas de metais leves. As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação e podem ser de fricção radial para esforços
radiais, de fricção axial para esforços axiais e cônicos para os esforços que
ocorrem nos dois sentidos.
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
47
metal antifricção
É uma liga de cobre, zinco,
estanho, chumbo e antimônio.
É conhecido também por metal
patente ou metal branco.
e-Tec Brasil
Estes elementos de máquinas estão sujeitos às forças de atrito. Portanto,
devem apresentar um sistema de lubrificação eficiente.
As forças de atrito geram desgastes e calor e opõem-se, também, ao deslocamento dos eixos.
Figura 2.1: Bucha acoplada a peça e ao eixo
Fonte: CTISM
2.3.1 Tipos de buchas
As buchas divergem em relação à suas formas e aplicações.
•
Essas buchas são empregadas em peças utilizadas para cargas pequenas
e em lugares de fácil manutenção. Em alguns casos, essas buchas são
cilíndricas na parte interior e cônicas na parte externa. Os extremos são
roscados e possuem três rasgos longitudinais, que permitem o reajuste
das buchas nas peças.
Assista a um vídeo sobre buchas
de fixação e suas aplicações em:
http://www.youtube.com/
watch?v=aQzCpA4Z16c
e-Tec Brasil
Buchas de fricção radial – apresentam várias formas e as mais comuns
são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a
entrada de lubrificantes.
•
Bucha de fricção axial – esse tipo de bucha é usada para suportar o
esforço de um eixo em posição vertical.
•
Bucha cônica – utilizada para suportar um eixo onde esforços radiais e
axiais são exigidos, em que normalmente são requeridos dispositivos de
fixação, sendo por isso, pouco empregadas.
48
Elementos de Máquinas
•
Bucha-guia para furação e alargamento – nos dispositivos para furação, o tipo de bucha-guia orienta e possibilita o autoposicionamento da
ferramenta que atua na peça, permitindo obter a posição correta das
superfícies usinadas. São consideradas elementos de precisão, sujeitas ao
desgaste por causa do atrito. Por essa razão, são produzidas em aço duro,
com superfícies bem lisas, de preferência retificadas.
As buchas pequenas com até 20 mm de diâmetro são produzidas em aço-carbono, temperado ou nitretado, já, as maiores, em aço cementado.
A nitretação de metais é um processo que possibilita alterar as propriedades de
dureza superficial, resistência térmica, corrosão e de dureza superficial do material.
A distância existente entre a bucha-guia e a peça baseia-se em dois parâmetros:
•
Quando o cavaco tiver que passar pelo interior da bucha-guia, a distância
será de 0,2 mm (Figura 2.2).
Figura 2.2: Bucha guia com distância de 0,2 mm
Fonte: CTISM
•
Quando o cavaco tiver que sair por baixo da bucha-guia, a distância será
igual ou maior que 0,5 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo da bucha
(Figura 2.3).
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
49
e-Tec Brasil
Figura 2.3: Bucha guia com distância de 0,5 mm
Fonte: CTISM
A principal finalidade da bucha-guia é a de manter um eixo comum (coaxilidade)
entre ela e o furo, fazendo com que as buchas-guia apresentem tipos variados.
Quando a distância entre a peça e a base de sustentação da bucha-guia é
grande, usam-se buchas-guia longas com as seguintes características:
•
Distância (e) com saída por baixo do cavaco.
•
Bucha com borda para limitação da descida.
•
Diâmetro (d) conforme a ferramenta rotativa.
•
Diâmetro (D) maior que a ferramenta rotativa.
2.4 Guias
Elemento de máquina que sustenta, com certo rigor, a trajetória de determinadas peças. Neste caso, temos como exemplo o trilho, que serve como guia
da porta corrediça, conforme Figura 2.4.
e-Tec Brasil
50
Elementos de Máquinas
Figura 2.4: Guia de porta corrediça
Fonte: CTISM
No caso de se desejar movimento retilíneo, geralmente utiliza-se guias constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas. De forma que essas peças deslizem
dentro de outra peça, com forma geométrica semelhante. As guias podem
ser abertas ou fechadas, como pode ser visto nas Figuras 2.5 e 2.6.
Figura 2.5: Guia fechada tipo rabo de andorinha
Fonte: CTISM
Figura 2.6: Guia aberta
Fonte: CTISM
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
51
e-Tec Brasil
2.4.1 Classificação das guias
As guias classificam-se em dois grupos: guias de deslizamento e de rolamento,
sendo que as guias de deslizamento apresentam-se, geralmente, nas formas
mostradas na Figura 2.7.
Figura 2.7: Tipos de guias de deslizamento
Fonte: CTISM
Nas máquinas operatrizes são empregadas combinações de vários perfis de
guias de deslizamentos, conhecidos como barramento.
As guias de rolamento originam menor atrito se comparado com as guias de
deslizamento, isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias.
Estes elementos rolantes podem ser especificados através de esferas ou roletes.
2.4.2 Lubrificação
Assista a um vídeo sobre
lubrificação de guias e
barramentos em:
www.youtube.com/
watch?v=2CtIXVBQZh4
Em geral, as guias são lubrificadas com óleo, o qual é introduzido entre as
superfícies em contato através de ranhuras ou canais de lubrificação. O óleo
deve correr pelas ranhuras de forma que atinja toda a extensão da pista e
crie uma película lubrificante.
2.4.3 Conservação de guias
Para manter as guias de deslizamento e de rolamento em bom estado, são
sugeridas as seguintes medidas:
e-Tec Brasil
•
Manter as guias sempre lubrificadas.
•
Protegê-las quando são expostas a um meio abrasivo.
52
Elementos de Máquinas
•
Protegê-las com madeira quando forem utilizadas como apoio de algum
objeto.
•
Providenciar a manutenção do ajuste da régua, sempre que necessário.
Resumo
Nesta aula aprendemos a identificar os diferentes elementos de apoio. Conhecemos os tipos de mancais e suas aplicações, assim como a utilização e
classificação de buchas e guias.
Atividades de aprendizagem
1. Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças que eles suportam
e estão citados na primeira coluna. Desta forma, associe as colunas e
assinale a alternativa que contém a sequência correta.
(A) Radiais
(B) Axiais
(C) Mistos
(( ) Não podem ser submetidos a cargas radiais.
Impedem o deslocamento no sentido axial,
isto é, longitudinal ao eixo.
(( ) Não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido transversal ao eixo.
(( ) Não suportam carga radial, nem axial.
Impedem o deslocamento tanto no sentido
transversal, quanto no axial.
a) A – B – C
b) A – C – B
c) C – B – A
d) B – A – C
e) B – C – A
2. Defina rolamentos autocompensadores.
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
53
e-Tec Brasil
3. Marque (V) para verdadeiro ou (F) para falso para as afirmativas a seguir
e assinale a alternativa correta.
(( ) Os mancais de rolamento limitam, ao máximo, as perdas de energia em
consequência do atrito.
(( ) Mancais de deslizamento são usados em máquinas pesadas e em equipamentos de alta rotação.
(( ) A principal finalidade da bucha-guia é a de manter um eixo comum
(coaxilidade) entre ela e o furo.
(( ) Buchas de fricção radial apresentam várias formas, e as mais comuns
são feitas de um corpo cilíndrico furado, sendo que o furo possibilita a
entrada de lubrificantes.
(( ) As buchas são elementos de máquinas cuja forma pode ser cilíndrica
ou cônica, servindo de apoio para eixos, assim como para guiar brocas
e alargadores.
a) V – V – V – V – F
b) V – F - V – V – V
c) V – V – F – V – V
d) F – V – V – V – V
e) V – V – V – F – V
4. De acordo coma as frases a seguir, assinale as alternativas corretas.
A distância existente entre a bucha-guia e a peça baseia-se em dois parâmetros:
(A) Quando o cavaco tiver que passar pelo interior da bucha-guia, a distância
será de 0,4 mm.
(B) Quando o cavaco tiver que passar pelo interior da bucha-guia, a distância
será de 0,2 mm.
e-Tec Brasil
54
Elementos de Máquinas
(C) Quando o cavaco tiver que passar pelo interior da bucha-guia, a distância
será de 0,5 mm.
(D) Quando o cavaco tiver que sair por baixo da bucha-guia, a distância será
igual ou maior que 0,5 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo da bucha.
(E) Quando o cavaco tiver que sair por baixo da bucha-guia, a distância será
igual ou maior que 0,2 mm, multiplicado pelo diâmetro do furo da bucha.
a) A e B
b) A e C
c) B e D
d) D e E
e) C e D
Aula 2 - Elementos de apoio de fixação
55
e-Tec Brasil
Aula 3 – Elementos flexíveis elásticos
– molas
Objetivos
Conhecer os elementos flexíveis elásticos.
Definir os tipos e suas aplicações.
Identificar as várias medidas na dimensão de molas.
3.1 Elementos flexíveis elásticos
As molas da Figura 3.1 são elementos de máquinas que tem a função de
armazenar energia, assim como absorver ou amortecer choques e vibrações.
Possuem também a capacidade de sofrer grandes deformações voltando ao
seu estado inicial. Estes elementos flexíveis tem a característica de transmitir
potência através de distâncias relativamente grandes, substituindo engrenagens,
eixos, mancais ou dispositivos similares de transmissão de potência.
Figura 3.1: Molas helicoidais
Fonte: http://www.freeimages.com/browse.phtml?f=view&id=643414
As molas são órgãos mecânicos usados para exercer forças, para prestar
flexibilidade, e para armazenar energia na forma de energia mecânica de
deformação elástica. Podem ser classificadas quanto à sua forma e natureza
Aula 3 - Elementos flexíveis elásticos – molas
57
e-Tec Brasil
dos esforços que as solicitam. Quanto à forma geométrica, as molas podem
ser helicoidais (forma de hélice) ou planas e, quanto ao esforço que suportam,
as molas podem ser de tração, de compressão ou de torção (Figura 3.2).
Figura 3.2: Tipos de esforços suportados pelas molas
Fonte: CTISM
A flexibilidade (φ), de uma mola quantifica-se pelo valor constante da relação
entre o deslocamento y do ponto de aplicação da força atuante e a intensidade P da força atuante. A rigidez de uma mola, designada por constante
de mola k, é o inverso da flexibilidade, determinada através da relação entre
a intensidade da força atuante e o seu respectivo deslocamento.
e-Tec Brasil
58
Elementos de Máquinas
Figura 3.3: Flexibilidade e rigidez em uma mola
Fonte: CTISM
No dimensionamento de uma mola há, em geral, a necessidade de atender
aos seguintes fatores:
•
Permitir o alojamento da mola no espaço disponível.
•
Satisfazer os requisitos de rigidez.
•
Enquadrar os valores do deslocamento e da força máximos aos valores
impostos pelo projeto.
•
Satisfazer a condição de resistência nas condições estáticas e de fadiga.
3.2 Tipos de molas
De acordo com o tipo de aplicação e material de fabricação, as molas podem
apresentar diferentes formas e tamanhos.
Aula 3 - Elementos flexíveis elásticos – molas
59
e-Tec Brasil
3.2.1 Molas helicoidais
Correspondem ao tipo de mola mais usada na área da mecânica. Em geral, elas
são produzidas a partir de barra de aço, sendo enrolada em forma de hélice
cilíndrica ou cônica e cuja seção pode ser retangular, circular, quadrada, etc.
Figura 3.4: Molas helicoidais
Fonte: CTISM
Em geral, a mola helicoidal é enrolada à direita. Caso for enrolada à esquerda,
o sentido da hélice deve ser indicado no desenho. As molas helicoidais podem
atuar por meio de compressão, tração ou por torção.
3.2.1.1 Classificação das molas helicoidais
Assista a um vídeo sobre o
processo de confecção de molas
helicoidais em:
www.youtube.com/
watch?v=VqELBYe_aA8
a) Mola helicoidal de compressão – formada por espirais, de forma que,
quando comprimida por alguma força, o espaço existente entre as espiras diminui, reduzindo o comprimento da mola.
b) Mola helicoidal de tração – esta mola, além das espiras, possui ganchos nas extremidades, os quais são chamados de olhais. Para que este
tipo de mola possa realizar a sua função, é necessário que seja esticada,
aumentando o seu comprimento. Já, em estado de repouso, volta ao seu
comprimento normal.
c) Mola helicoidal de torção – além das espiras, também apresenta dois
braços de alavancas. É através desses braços que as molas de torção são
solicitadas, de forma que, durante o seu funcionamento, a mola apresente uma pequena deformação em seu diâmetro de enrolamento.
e-Tec Brasil
60
Elementos de Máquinas
A mola helicoidal cônica refere-se a uma construção diferente da mola helicoidal comum, tendo praticamente o mesmo funcionamento, onde a principal
diferença ocorre devido ao seu “empacotamento”.
3.2.1.2 Dimensão de uma mola helicoidal
No caso de uma mola helicoidal de compressão cilíndrica, temos as seguintes
dimensões.
Figura 3.5: Dimensões de uma mola helicoidal
Fonte: CTISM
De – diâmetro externo
Di – diâmetro interno
H – comprimento da mola
d – diâmetro da seção do arame
P – passo da mola
n° de espiras – número de espiras da mola
Passo – corresponde à distância referente aos centros de duas espiras consecutivas, a qual é medida paralelamente ao eixo da mola.
Aula 3 - Elementos flexíveis elásticos – molas
61
e-Tec Brasil
3.2.2 Molas planas
São molas produzidas a partir de material plano ou em fita, com formato
simples e podem ser definidas como: feixe de molas, prato e espiral.
Figura 3.6: Representação de um feixe de molas planas
Fonte: CTISM
a) O feixe de molas é obtido através de diversas peças planas cujo comprimento é variável, acomodadas de forma que permaneçam retas sob a
ação de uma dada força.
b) As molas prato possuem a forma de um tronco de cone cujas paredes
apresentam seção retangular. De uma forma geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas, as quais dependem da necessidade que se tem em vista.
c) A mola em espiral apresenta a forma de espiral ou caracol, sendo produzida, em geral, sob forma de barra ou lâmina com seção retangular. A
mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares.
Resumo
Nesta aula, aprendemos a conhecer os elementos flexíveis elásticos, ou seja,
as molas, seus tipos e aplicações. Assim como a identificar as especificações
de medidas existentes na dimensão dessas molas.
Atividades de aprendizagem
1. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa correta.
(( ) As molas possuem a capacidade de sofrer grandes deformações voltando
ao seu estado inicial.
e-Tec Brasil
62
Elementos de Máquinas
(( ) A constante de mola k, é o inverso da flexibilidade, determinada através da relação entre a intensidade da força atuante e o seu respectivo
deslocamento.
(( ) Mola helicoidal corresponde a um dos tipos de molas mais usadas na
área da mecânica.
(( ) Mola helicoidal de torção apresenta uma grande deformação em seu
diâmetro de enrolamento.
a) V – F – F – V
b) V – V – F – F
c) F – V – F – V
d) F – F – V – V
e) V – F – V – F
2. As molas planas são molas produzidas a partir de material plano ou em
fita, com formato simples. Relacione as colunas e assinale a alternativa
com a sequência correta.
(A) Espiral
(( ) Acomodadas de forma que permaneçam retas
sob a ação de uma dada força.
(B) Feixe de molas
(C) Prato
(( ) Funcionam associadas entre si, empilhadas,
formando colunas, as quais dependem da
necessidade que se tem em vista.
(( ) Enrolada de tal forma que todas as espiras
ficam concêntricas e coplanares.
a) B – A – C
b) A – C – B
c) B – C – A
Aula 3 - Elementos flexíveis elásticos – molas
63
e-Tec Brasil
d) C – A – B
e) A – B – C
3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
A mola helicoidal ____________ refere-se a uma construção diferente da
mola helicoidal comum, tendo praticamente o mesmo ____________, onde
a principal ____________ ocorre devido ao seu ____________.
a) cônica – dimensionamento – diferença – enrolamento
b) de tração – funcionamento – semelhança – empacotamento
c) de torção – dimensionamento – diferença – enrolamento
d) cônica – funcionamento – diferença – empacotamento
e) de tração – dimensionamento – semelhança – empacotamento
4. De acordo com a Figura 3.7, assinale a alternativa correta.
Figura 3.7: Dimensões de uma mola helicoidal – exercício
Fonte: CTISM
a) De – diâmetro efetivo; H – comprimento da mola; Di – diâmetro inferior.
e-Tec Brasil
64
Elementos de Máquinas
b) De – diâmetro externo; d – diâmetro da seção do arame; Di – diâmetro
inferior.
c) De – diâmetro efetivo; H – altura da mola; P – passo da mola.
d) De – diâmetro externo; d – diâmetro da mola; Di – diâmetro interno.
e) De – diâmetro externo; H – altura da mola; P – passo da mola.
Aula 3 - Elementos flexíveis elásticos – molas
65
e-Tec Brasil
Aula 4 – Elementos de
transmissão flexíveis
Objetivos
Conhecer os diferentes tipos e aplicações na transmissão por correias,
polias e correntes.
Identificar as formas de calcular o comprimento de correias.
Conhecer os diferentes tipos e aplicações na transmissão por cabos
e eixos.
4.1 Elementos de transmissão
A transmissão de potência ou movimento pode ser transmitida por elementos
flexíveis, os quais podem ser assim relacionados: correias, polias, correntes,
cabos e eixos. Sendo que a utilização dos mesmos, pode ser evidenciada de
acordo com a sua respectiva aplicação, nas mais diversas situações, envolvendo
máquinas e equipamentos.
4.2 Transmissão por correias
Corresponde aos elementos de máquinas que transmitem movimento de
rotação entre dois eixos (motor e movido) por intermédio de polias.
Figura 4.1: Transmissão de correias
Fonte: CTISM
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
67
e-Tec Brasil
Polia que transmite movimento e força corresponde à polia motora ou condutora. Polia que recebe movimento e força corresponde à polia movida ou
conduzida.
Existem diversos tipos de correias, de forma que as mais empregadas são
planas e as trapezoidais. A correia em V ou trapezoidal é inteiriça, produzida
com seção transversal em forma de trapézio, feita de borracha revestida de
lona e constituída em seu interior por cordonéis vulcanizados utilizados para
suportar as forças de tração.
A escolha do emprego da correia trapezoidal ou em V, em relação a correia
plana, é justificável porque:
•
Praticamente não apresenta deslizamento.
•
Permite a proximidade das polias.
•
Elimina choques e ruídos presentes em correias emendadas (planas).
A seguir são visualizados os diferentes perfis padronizados de correias trapezoidais.
Figura 4.2: Perfis de correias trapezoidais
Fonte: CTISM
Para transmitir potência de uma árvore à outra, alguns dos elementos mais
antigos e mais usados são as correias e as polias (Figura 4.3).
e-Tec Brasil
68
Elementos de Máquinas
Figura 4.3: Transmissão por correias e polias
Fonte: CTISM
As transmissões por correias e polias apresentam as seguintes vantagens:
•
Possuem baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistência
ao desgaste e funcionamento silencioso.
•
São flexíveis, elásticas e adequadas para grandes distâncias entre centros.
Figura 4.4: Transmissão por correias e polias
Fonte: CTISM
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
69
e-Tec Brasil
Árvores ou eixos referem-se aos componentes mecânicos responsáveis por
sustentarem os elementos de máquinas. Eles podem apresentar perfis lisos
ou compostos, nos quais são montadas as engrenagens, polias, volantes,
manípulos, rolamentos, e outros elementos de máquinas.
4.2.1 Relação de transmissão
Corresponde à relação existente entre o número de voltas das polias (n) numa
unidade de tempo e os seus respectivos diâmetros. De forma que a velocidade
periférica (V) é a mesma para as duas polias.
Partindo da ideia de que, em ambas as polias, a velocidade é a mesma, teremos:
Onde: D1 – ∅ (diâmetro) da polia menor
D2 – ∅ (diâmetro) da polia maior
n1 – RPM (Rotações Por Minuto) da polia menor
n2 – RPM (Rotações Por Minuto) da polia maior
A correia corresponde ao elemento da máquina que, sendo movimentado
por meio de uma polia motriz, transmite força e velocidade à polia que esta
sendo movida. É um sistema muito utilizado no transporte de mercadorias,
sendo considerado um dos mais eficientes já inventados, cujo emprego pode
ser realizado em uma grande variedade de máquinas e aplicações.
As transmissões realizadas por meio de correias podem ser analisadas sob
dois grandes grupos.
4.2.1.1 Correias utilizadas para transporte (transportadoras)
Estes tipos de correias são geralmente largas esteiras, empregadas para transportar objetos, mercadorias, etc.
4.2.1.2 Correias de transmissão
São correias usadas para movimentar acionamentos que exigem força, velocidade, sincronismo de movimento e/ou ambas.
e-Tec Brasil
70
Elementos de Máquinas
Os principais tipos de correias de transmissão podem ser determinados como:
a) Correias em perfil “V” – possui formato que lembra a forma da letra “V”.
b) Correias sincronizadoras (Figura 4.5) – referem-se às correias dentadas, em que os dentes da correia engrenam nos dentes das polias, utilizados em acionamentos que solicitam sincronismo de movimentos e força.
Figura 4.5: Correias sincronizadas
Fonte: CTISM
Nestes tipos de correias, a base apresenta dentes transversais em relação
à largura da correia, de modo que estes dentes são ajustados nos sulcos
ou dentes das polias. Este tipo de acionamento permite que seja realizado
um trabalho silencioso em ambas às rotações, baixa e alta sem que haja a
necessidade de lubrificação do acionamento. Isso possibilita a realização
de um trabalho completamente limpo, sem contaminação e silencioso.
Passo (P) conforme Figura 4.6 corresponde à distância do centro de um
dente até o centro de outro dente.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
71
e-Tec Brasil
Figura 4.6: Identificação do passo em correia
Fonte: CTISM
c) Correias micro V ou poly V – são correias que apresentam em sua
superfície pequenos frisos em V, são mais compactas que as correias em
“V” convencionais.
Estas correias apresentam em sua base frisos longitudinais, dispostos no
sentido do comprimento da correia. São projetadas para combinar com a
ampla flexibilidade das correias planas e com a eficiência das transmissões
de correias em “V”. Essas correias são vantajosas por trabalharem com
polias de diâmetros menores do que os diâmetros das correias de perfil
em “V” convencionais, e também por trabalharem em alta velocidade.
d) Correias variadoras de velocidade – estas correias devido ao seu formato lembram o perfil das correias em “V”, construídas de forma mais
reforçada, devido ao fato de serem utilizadas em acionamentos que demandam por mudanças periódicas de rotações.
Estas correias apresentam um formato semelhante ao das correias em
“V”, devido ao seu perfil, mas com uma constituição mais reforçada,
pois trabalham com variação de velocidade, ou seja, com o aumento ou a
diminuição da velocidade transmitida do motor para máquina, de acordo
com a necessidade.
4.3 Transmissão por polias
São definidas como peças cilíndricas, as quais são movimentadas por meio
da rotação do eixo do motor e correias. A polia é constituída de uma coroa
ou face, na qual se envolve a correia, sendo que a face é conectada a um
cubo de roda através do disco ou braços. Podem apresentar várias formas
em função da correia que será utilizada.
Todas as polias (sem exceção) devem respeitar as normas técnicas de construção, e também respeitar as normas de tolerância, sempre evitando polias
com construção de tolerância zerada.
e-Tec Brasil
72
Elementos de Máquinas
4.3.1 Polias tensoras (esticadores)
Estes tipos de polias podem ser do tipo dentado ou liso, cuja característica
é definida pela não transmissão de potência no acionamento. É empregada
no tencionamento de correias, quando as distâncias entre centros são muito
pequenas, ou quando a correia utilizada é muito grande. As polias tensoras
são definidas como interna ou externa.
4.3.1.1 Polia tensora interna
Caracteriza-se por ter o diâmetro igual ou maior que a menor polia do acionamento. Caso for utilizado no acionamento a correia do tipo V, o mesmo
deve ocorrer com a polia tensora, assim como com os demais tipos de correias. É importante que a polia tensora interna esteja disposta no meio do
acionamento, conforme Figura 4.7, evitando dessa forma a minimização do
ângulo de contato da polia motora com a respectiva correia. Outro importante
procedimento está relacionado ao alinhamento correto da polia tensora,
evitando o comprometimento da vida útil da correia.
Figura 4.7: Polia tensora interna
Fonte: CTISM
4.3.1.2 Polia tensora externa
Este tipo de polia deve ter o seu diâmetro no mínimo correspondente a 1,5
vezes maior do que o diâmetro da menor polia do acionamento. A sua largura
deve ser igual ou maior que a largura da correia. É importante que se tenha
alguns cuidados na utilização deste tipo de polia, conforme citados a seguir:
•
A polia tensora externa deve ser sempre lisa, pois trabalha nas costas da
correia, independente do tipo de correia.
•
A polia tensora externa deve ser colocada próxima à polia motora (Figura
4.8) aumentando, dessa forma, o ângulo de contato da polia motora
com a correia.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
73
e-Tec Brasil
Figura 4.8: Polia tensora externa
Fonte: CTISM
4.3.2 Cálculo do comprimento de correias
Neste caso, é necessário que, inicialmente, seja obtido o valor dos diâmetros das
polias, assim como a distância entre os centros dos eixos. Os conjuntos mecânicos, contendo varias polias e correias, podem apresentar várias combinações.
Figura 4.9: Dimensionamento de correias
Fonte: CTISM
Através do cálculo do comprimento de correias, é possível combinar (Figuras
4.10 e 4.11) polias de diâmetros iguais, movimentadas por correias abertas
ou cruzadas.
Figura 4.10: Polias de diâmetros iguais com correia aberta
Fonte: CTISM
e-Tec Brasil
74
Elementos de Máquinas
Figura 4.11: Polias de diâmetros iguais com correia cruzada
Fonte: CTISM
A utilização de correias cruzadas, está relacionada à necessidade de inverter a
rotação da polia. Dessa forma, são combinadas polias de diâmetros diferentes,
com a finalidade de alterar a relação de transmissão, ou seja, modificar a
velocidade, aumentando-a ou diminuindo-a. Este tipo de conjunto de polias
pode ser igualmente movimentado por meio de correias abertas ou correias
cruzadas.
4.3.2.1 Polias de diâmetros iguais
A Figura 4.12 permite verificar que o comprimento da correia corresponde ao
perímetro da circunferência (área de contato da correia com a polia localizada
nas duas semicircunferências), e que os dois segmentos de reta correspondentes
à distância entre os centros dos eixos.
Figura 4.12: Polias de diâmetros iguais
Fonte: CTISM
As duas semicircunferências são consideradas uma única circunferência, pois
assim, o comprimento das partes curvas será o perímetro da circunferência.
Dessa forma, calcula-se o perímetro da circunferência e depois soma se os
dois segmentos de reta correspondentes à distância entre os centros dos eixos.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
75
e-Tec Brasil
Para isso, utiliza-se a seguinte expressão:
Onde: L – comprimento total da correia
π × d – perímetro da circunferência
C – distância entre os centros dos eixos
Exemplo
Calcular o comprimento de correia de acordo com as informações dispostas
na Figura 4.12.
Solução
L = 3,14 × 20 + 2 × 40
L = 62,8 + 80
L = 142,8 cm ≅ 143 cm
4.3.2.2 Polias de diâmetros diferentes
Para calcular o comprimento de correias com polias de diâmetros diferentes,
é necessário medir o diâmetro das polias e a distância (c) entre os centros dos
eixos. Para isso, deve-se definir o perímetro, o qual é obtido através do comprimento das semicircunferências, somado ao comprimento c multiplicado por 2.
O cálculo do perímetro é aproximado, porque a região de contato da polia
com a correia não corresponde exatamente a uma circunferência.
Figura 4.13: Correia aberta
Fonte: CTISM
e-Tec Brasil
76
Elementos de Máquinas
Para o calculo do comprimento da correia aberta, utilizada em polias de
diâmetros diferentes, Figura 4.13, utiliza-se a seguinte expressão:
4.3.2.3 Correias cruzadas
Para calcular o comprimento de correias cruzadas, é necessário utilizar as
Equações 4.4 e 4.5, de forma que, sua utilização é restrita, devido ao atrito
gerado no sistema, o qual provoca um desgaste muito rápido das correias.
Equação 4.4, utilizada para o cálculo de polias de diâmetros iguais:
Equação 4.5, utilizada para o cálculo de polias de diâmetros diferentes:
A seguir é apresentado um resumo das fórmulas utilizadas para o cálculo de
dimensionamento de correias.
Figura 4.14: Fórmulas – dimensionamento de correias
Fonte: CTISM
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
77
e-Tec Brasil
4.4 Transmissão por correntes
As correntes são empregadas para transmitirem força e movimento permitindo
que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário.
4.4.1 Tipos de correntes utilizadas
A seguir estão relacionados diversos tipos de correntes e suas respectivas
aplicações.
a) Corrente passo longo – é assim denominada por ter as mesmas características de uma corrente standard, porém com passo duplo. Empregadas em transmissão de pouca carga, a baixa velocidade, são muito
usadas para transportadores leves, podendo-se adaptar diversos tipos de
adicionais.
b) Corrente pino oco – usada normalmente como transportadores, com a
adaptação de valetas ou pinos, trabalham em pares para transportar os
mais variados tipos de produto.
c) Correntes agrícolas – atualmente podem ser definidas por correntes da
série “S” e “CA”; projetadas para atender as exigências das modernas
colheitadeiras, semeadeiras e plantadeiras existentes no mercado.
d) Correntes silenciosas – estas correntes foram projetadas para operarem com eficiência e suavidade. Isto ocorre pois a corrente está em torno
de uma engrenagem, sendo que seus elos engataram-se nos dentes da
engrenagem, em ambos os lados, simultaneamente, garantindo um funcionamento silencioso em baixa e alta velocidade.
e) Correntes especiais – apresentam como principal característica a alta
carga de ruptura.
f) Correntes de transmissão – são formadas por elos externos que se
repetem alternadamente.
g) Corrente de rolos – esta corrente é composta por elementos internos e
externos, sendo que as talas são permanentemente conectadas através
de pinos e buchas, nas quais são, ainda, colocados rolos. Sua aplicação é
feita em transmissões, em movimentação e em sustentação de contrapeso e em transportadores, assim como em locais de difícil acesso e ambientes abrasivos ou poeirentos. Este tipo de corrente oferece resultados satisfatórios, principalmente quando existe a necessidade de transmitir força.
e-Tec Brasil
78
Elementos de Máquinas
h) Corrente comum – muito usada em talhas manuais, transportadores e
em uma infinidade de aplicações.
4.5 Transmissão por cabos
Os cabos correspondem aos elementos de transmissão que suportam cargas,
ou seja, são submetidos à força de tração, pois têm a função de sustentar ou
elevar cargas, cujo deslocamento pode ser realizado nas posições horizontal,
vertical ou inclinado. Muito empregados em equipamentos de transporte e
na elevação de cargas, como em elevadores, escavadeiras e pontes rolantes.
Fabricados a partir de aço, são feitos de arames esticados a frio e enrolados
entre si formando pernas, as quais são enroladas em volta de um núcleo,
formando o cabo de aço. Os cabos de aço que trabalham como sustentação
são submetidos a uma solicitação estática, devendo ser dimensionados como
elementos estruturais. Já, os cabos de aço que se movimentam durante o ciclo
de trabalho, sofrem desgaste devido ao atrito e necessitam ser dimensionados
como elementos de máquinas submetidos à fadiga.
Norma Regulamentadora 18 – Item 18.16 – Cabos de aço e cabos de fibra
sintética. A seguir estão citados alguns subitens desta NR.
18.16.1 É obrigatória a observância das condições de utilização, dimensionamento e conservação dos cabos de aço utilizados em obras de construção,
conforme o disposto na norma técnica vigente NBR 6327/83 - Cabo de Aço/
Usos Gerais da ABNT.
18.16.2 Os cabos de aço de tração não podem ter emendas nem pernas
quebradas que possam vir a comprometer sua segurança.
18.16.2.1 Os cabos de aço devem ter carga de ruptura equivalente a, no
mínimo, 5 (cinco) vezes a carga máxima de trabalho a que estiverem sujeitos
e resistência à tração de seus fios de, no mínimo, 160 kgf/mm² (cento e
sessenta quilogramas-força por milímetro quadrado).
Um cabo pode ser construído em uma ou mais operações, dependendo da
quantidade de fios e, especificamente, do número de fios da perna.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
79
e-Tec Brasil
Figura 4.15: Elementos constituintes de um cabo de aço
Fonte: CTISM
Exemplo
Um cabo de aço que apresente a denominação 6/19 apresenta a seguinte
característica: uma perna de 6 fios, enrolada com 12 fios em duas operações,
conforme mostra a Figura 4.16.
Figura 4.16: Disposição dos elementos constituintes de um cabo de aço
Fonte: CTISM
Alma – corresponde ao centro em torno do qual as pernas estão dispostas.
Pode ser constituída de fibra natural ou artificial, podendo ser ainda formada
por uma perna ou um cabo de aço independente.
Identificação da alma do cabo de aço:
af – alma de fibra natural.
afa – alma de fibra artificial.
aa – alma de aço formada por uma perna.
aaci – alma de cabo de aço independente.
Fibra natural – este tipo de fibra pode ser produzido com sisal, abacá ou
rami, sendo a qualidade estabelecida pelo fabricante do cabo de aço. Os fios
destas fibras devem ser tratados com lubrificante especial.
e-Tec Brasil
80
Elementos de Máquinas
4.5.1 Construções de cabos
O cabo de aço é constituído basicamente de alma e perna, sendo que a
perna se compõe de vários arames situados em torno de um arame central.
Portanto, na construção de um cabo de aço deve ser indicado o número de
pernas, a quantidade de arames em cada perna, a sua composição e o tipo
de alma. Na Figura 4.17, podem ser observadas as partes de um cabo de aço.
As pernas dos cabos podem ser produzidas em uma, duas ou mais operações,
de acordo com a sua composição. Na produção de cabos, existem máquinas
que possibilitam a confecção das pernas em uma única operação, permitindo
que sejam realizadas todas as camadas do mesmo passo.
Figura 4.17: Partes de um cabo de aço
Fonte: CTISM
Em relação as suas composições existem as denominações do tipo: “seale”,
“filler” e “warrington”, formadas de arames de distintos diâmetros.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
81
e-Tec Brasil
A composição “seale” apresenta pelo menos duas camadas adjacentes com
o mesmo número de arames (Figura 4.18), sendo que todos os arames de
uma mesma camada possuem alta resistência ao desgaste.
Figura 4.18: Composição de cabo seale
Fonte: CTISM
A composição “filler” possui em sua composição arames principais e arames
finos (Figura 4.19), os quais servem de enchimento para facilitar a acomodação
dos outros arames. Os cabos de aço produzidos com essa composição têm
boa resistência ao desgaste, à fadiga e alta resistência ao amassamento.
Figura 4.19: Composição de cabo filler
Fonte: CTISM
Na composição “warrington” existe pelo menos uma camada constituída de
arames com dois diâmetros diferentes e alternados (Figura 4.20). Os cabos
fabricados com essa composição possuem boa resistência ao desgaste e à fadiga.
Figura 4.20: Composição de cabo warrington
Fonte: CTISM
4.5.2 Tipos de torção dos cabos
O tipo de torção dos cabos é definido em função dos arames de cada perna
e podem ser do tipo regular ou lang.
e-Tec Brasil
82
Elementos de Máquinas
No cabo de torção regular, os arames de cada perna são torcidos em sentido
oposto à torção das próprias pernas (em cruz). Os cabos com este tipo de torção
caracterizam-se por serem mais estáveis, apresentando uma boa resistência
ao desgaste interno, considerável resistência ao amassamento e deformações,
devido ao reduzido comprimento dos arames expostos.
Já, no cabo de torção lang, os arames de cada perna são torcidos no mesmo
sentido que o das próprias pernas. Como os arames externos possuem maior
área exposta, a torção lang proporciona ao cabo de aço maior resistência
à abrasão, sendo também mais flexíveis e com maior resistência à fadiga.
Este tipo de torção faz com que estejam mais sujeitos ao desgaste interno,
distorções e deformações, sendo que também possuem baixa resistência aos
amassamentos.
Passo de um cabo – corresponde à distância entre dois pontos de um fio
em torno da alma do cabo.
Figura 4.21: Passo de um cabo
Fonte: CTISM
4.5.3 Substituição dos cabos de aço
Alguns sinais denunciam o momento certo para substituição dos cabos de
aço, os quais podem ser evidenciados conforme citado abaixo:
•
Quando os arames rompidos visíveis atingirem 6 fios em um passo ou 3
fios em uma perna.
•
Quando a corrosão for acentuada no cabo.
•
Caso o desgaste dos arames externos for maior do que 1/3 de seu diâmetro original.
•
Quando houver diminuição no diâmetro do cabo, maior do que 5 % em
relação ao seu diâmetro nominal.
•
Quando forem perceptíveis os danos, tais como a dobra, amassamento
ou “gaiola de passarinho”.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
83
e-Tec Brasil
Em relação ao diâmetro de um cabo de aço é importante que seja observado a
sua circunferência máxima. Esta observação se faz necessária quando se deve
realizar a medida do diâmetro, a qual, segundo as Figuras 4.22, apresentam
as formas errada e correta de efetuar a sua medição.
Figura 4.22: Forma errada de medição e forma correta de medição
Fonte: CTISM
Já, em relação à colocação dos grampos, esta deve ser realizada respeitando a
forma correta de colocação, ou seja, observando as suas extremidades. Existe
apenas uma única maneira correta de realizar esta operação, devendo a base
do grampo ser colocada no segmento mais comprido do cabo, conforme
Figura 4.23.
Figura 4.23: Formas de colocação dos grampos no cabo de aço
Fonte: CTISM
Em cabos com diâmetro de até 5/8” (16 mm), devem ser usados, no mínimo,
três grampos, sendo este número aumentado quando se trabalha com cabos
de diâmetros superiores.
e-Tec Brasil
84
Elementos de Máquinas
4.5.4 Lubrificação e limpeza dos cabos de aço
A lubrificação dos laços e cabos de aço deve ser realizada periodicamente, de
forma a protegê-los da corrosão, minimizando os atritos interno e externo, e
aumentando a sua durabilidade. Em hipótese alguma deve ser utilizado o óleo
queimado para tal operação, somente utilizar os lubrificantes desenvolvidos
para esse fim.
A não utilização do óleo queimado ocorre, por tratar-se de um material ácido
que precipita o processo de corrosão, devido ao fato de apresentar partículas
que potencializam o desgaste do cabo por abrasão. A forma de lubrificação
pode ser realizada de diversas maneiras, mas a considerada mais eficiente é
a realizada por gotejamento ou pulverização, pois o lubrificante é aplicado
na região do cabo que passa pelas polias e tambores.
Nunca deixar o cabo adquirir a forma de um pequeno laço, porque ele é
o inicio de um nó, devendo ser imediatamente desfeito, impedindo que a
resistência do cabo seja reduzida ao mínimo.
A limpeza é um procedimento que deve ser realizado antes de iniciar uma
inspeção, pois os cabos precisam estar limpos. De forma que a mais importante
consideração refere-se ao fato de não ser utilizado solvente para a limpeza
dos cabos de aço. Esta importante observação se faz, porque o solvente dilui
o lubrificante que está situado entre as pernas dos cabos, fazendo com que o
lubrificante diluído, seja drenado pelo meio dos arames e pernas, escorrendo
durante o funcionamento, e pingando incessantemente.
4.6 Transmissão por eixos
Os eixos são elementos de máquinas cuja função está relacionada à capacidade
de suportar outros componentes mecânicos, não transmitindo potência. São
denominados como os principais elementos de transmissão, pois podem estar
presentes em qualquer máquina.
Geralmente são fabricados em aço ou ligas de aço, pelo fato de os materiais
metálicos apresentarem propriedades mecânicas superiores a de outros materiais.
Considerados, por isso, os mais adequados para a fabricação de elementos
de transmissão os eixos:
•
Submetidos à pequena solicitação mecânica. São produzidos em aço ao
carbono.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
85
e-Tec Brasil
•
De máquinas e veículos são produzidos em aço-níquel.
•
Utilizados em altas rotações ou para bombas e turbinas são produzidos
em aço cromo-níquel.
•
Empregados em vagões são produzidos em aço-manganês.
Resumo
Nesta aula conhecemos os diferentes tipos e aplicações das correias, polias
e correntes. Também aprendemos a identificar as diversas formas de calcular
o comprimento de correias, assim como conhecemos as diversas formas de
transmissão, realizadas por meio de cabos e eixos.
Atividades de aprendizagem
1. Relacione as colunas com as informações sobre os principais tipos de
correias de transmissão e assinale a alternativa com a sequência correta.
(A) De perfil
(B) Sincronizadora
(C) Variadora de velocidade
(( ) Estas correias, devido ao seu formato,
lembram o perfil das correias em “V”,
construídas de forma mais reforçada.
(( ) São correias que apresentam em sua
superfície pequenos frisos em V.
(D) Micro V
(( ) Possuem formato que lembra a forma
da letra V.
(( ) São utilizadas em acionamentos que solicitam sincronismo de movimentos e força.
a) C – A – B – D
b) A – C – D – B
c) B – D – A – C
d) C – B – A – D
e) B – D – C – A
e-Tec Brasil
86
Elementos de Máquinas
2. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta.
(( ) As transmissões por correias e polias possuem baixo custo inicial, alto
coeficiente de atrito, elevada resistência ao desgaste e funcionamento
silencioso.
(( ) Correias de transmissão são geralmente largas esteiras, empregadas para
transportar objetos, mercadorias, etc.
(( ) As transmissões por correias e polias são flexíveis, elásticas e adequadas
para grandes distâncias entre centros.
(( ) A escolha do emprego da correia trapezoidal ou em V, em relação a
correia plana, é justificável porque permite a proximidade das polias
bem afastadas.
a) V – F – F – V
b) V – F – V – F
c) F – V – F – V
d) F – V – V – F
e) V – F – V – V
3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
As polias tensoras podem ser do tipo _____________ ou liso, cuja característica
é definida pela não transmissão de _____________ no acionamento. É empregada no tencionamento de correias, quando as distâncias entre centros são
muito _____________, ou porque a correia utilizada é muito _____________.
a) estriado – energia – pequenas – grande
b) dentado – potência – grandes – pequena
c) estriado – energia – grandes – pequena
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
87
e-Tec Brasil
d) dentado – potência – pequenas – grande
e) dentado – trabalho – grandes – pequena
4. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
A polia tensora _____________ deve ser sempre lisa, devido ao fato de trabalhar nas costas da correia, também deve ser colocada _____________ à
polia motora _____________, dessa forma, o ângulo de contato da polia
_____________ com a correia.
a) externa – próxima – aumentando – motora
b) interna – afastada – aumentando – motora
c) externa – próxima – diminuindo – movida
d) externa – afastada – diminuindo – motora
e) interna - afastada – aumentando – movida
5. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta.
(( ) As correntes são empregadas para transmitir força e movimento, permitindo que a rotação do eixo ocorra nos sentidos horário e anti-horário.
(( ) Corrente passo longo, empregada em transmissão de grande carga, a
alta velocidade, é muito usada para transportadores leves.
(( ) Os cabos de aço que trabalham como sustentação são submetidos a
uma solicitação estática, devendo ser dimensionados como elementos
estruturais
(( ) Caso o desgaste dos arames externos seja maior do que 1/4 de seu
diâmetro original o cabo de aço deve ser substituído.
a) V – F – F – V
b) F – V – F – V
e-Tec Brasil
88
Elementos de Máquinas
c) V – F – V – F
d) F – V – F – V
e) F – V – V – F
6. Qual a aplicação da corrente de rolos?
7. O que a torção lang proporciona ao cabo de aço?
8. O que deve ser observado em relação ao diâmetro de um cabo e quando
esta observação se faz necessária?
9. Por que os eixos são denominados como os principais elementos de
transmissão?
10. Calcule o comprimento das correias abaixo.
Figura 4.24: Cálculo do comprimento da correia – exercício
Fonte: CTISM
11. Calcule o comprimento da correia aberta que liga duas polias iguais com
30 cm de diâmetro e com distância entre eixos de 70 cm.
Aula 4 - Elementos de transmissão flexíveis
89
e-Tec Brasil
12. Calcule o comprimento da correia aberta necessária para movimentar
duas polias iguais, com 25 cm de diâmetro e com distância entre eixos
de 60 cm.
13. Calcule o comprimento de uma correia aberta que deverá ligar duas polias de diâmetros diferentes (ø 15 cm e ø 20 cm) e com distância entre
eixos de 40 cm.
14. Calcule o comprimento de uma correia aberta que deverá ligar duas polias de diâmetros diferentes (ø 30 cm e ø 80 cm) e com distância entre
eixos de 100 cm.
15. Calcule o comprimento de uma correia cruzada que liga duas polias
iguais, com 35 cm de diâmetro e distância entre eixos de 60 cm.
16. Calcule o comprimento de uma correia cruzada que deverá ligar duas
polias de diâmetros diferentes (ø 15 cm e ø 20 cm) e com distância entre
eixos de 40 cm.
e-Tec Brasil
90
Elementos de Máquinas
Aula 5 – Elementos de transmissão
– engrenagens
Objetivos
Conhecer e classificar os diferentes tipos de engrenagens.
Definir as diferentes formas de obtenção de engrenagens.
Realizar cálculos referentes às engrenagens de dentes retos e helicoidais.
5.1 Engrenagens
São rodas com dentes padronizados internos ou externos, utilizados para
transmitir movimento e força entre dois eixos. Sendo muitas vezes usadas
quando se deseja variar o número de rotações e/ou sentido da rotação de
um eixo para outro. A transmissão de movimento tem normalmente como
finalidade aproveitar o máximo de potência gerada em trabalho mecânico útil.
Dentre as maneiras mais comuns de movimentação de peças, o processo por
meio de engrenamento é o que apresenta o melhor rendimento. O processo de
engrenamento possibilita a transmissão do movimento entre eixos paralelos,
cruzados ou a 90º, assim como a redução ou ampliação de rotações com uma
perda de potência muito reduzida.
O movimento de rotação entre as engrenagens ocorre quando as rodas (engrenagens) estão engrenadas, ou seja, em contato por meio de seus dentes,
permitindo que haja rotação. As engrenagens de um mesmo conjunto podem
ter tamanhos diferentes, de forma que, quando um par de engrenagens tem
rodas de tamanhos diferentes, a engrenagem maior chama-se coroa, e a
menor de pinhão.
Os materiais mais usados na fabricação de engrenagens são: aço-liga-fundido,
ferro fundido, cromo níquel, alumínio, bronze fosforoso, náilon.
Engrenamento – é o processo através do qual é possível acionar rodas
dentadas e gerar trabalho mecânico útil.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
91
e-Tec Brasil
Engrenamento indireto – é aquele no qual a movimentação das rodas se
realiza através de correntes, conforme Figura 5.1.
Figura 5.1: Engrenamento indireto
Fonte: Autor
Engrenamento direto – neste processo o movimento das rodas se realiza sem
auxílio de correntes, ou seja, as rodas se acoplam diretamente, obedecendo
ao perfil do dentado de cada uma delas.
Existe um sistema de transmissão composto pela coroa e pelo parafuso com
rosca sem-fim muito utilizado na mecânica, principalmente em casos em que
é necessária a redução de velocidade ou um acréscimo de força. Neste caso,
temos como exemplos, os redutores de velocidade, as talhas e as pontes
rolantes.
As engrenagens podem ser manufaturadas em máquinas especiais e também
nas fresadoras, onde as engrenagens são usinadas com fresas de perfil constante
denominadas fresas módulo.
5.2 Classificação das engrenagens
Os principais tipos de engrenagens empregadas na indústria e em equipamentos são:
e-Tec Brasil
•
Engrenagens cilíndricas de dentes retos ou frontais.
•
Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais.
•
Engrenagens cônicas.
92
Elementos de Máquinas
5.2.1 Engrenagens cilíndricas de dentes retos
ou frontais
São engrenagens que apresentam dentados paralelos ao eixo geométrico da
roda, sendo empregadas para transmitir potências médias, com rotação variada.
A engrenagem cilíndrica de dentes retos é considerada o tipo mais comum.
A seguir estão dispostos, conforme as Figuras 5.2 e 5.3, as partes de uma
engrenagem de dentes retos. Os dentes de uma engrenagem são considerados
a parte mais importante.
Figura 5.2: Partes de uma engrenagem de dentes retos
Fonte: CTISM
Figura 5.3: Altura do dente de uma engrenagem de dentes retos
Fonte: CTISM
Cremalheira – é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar uma
roda dentada. Através desse sistema, pode-se transformar movimento de
rotação em movimento retilíneo e vice-versa.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
93
e-Tec Brasil
Há dois tipos de cremalheira, as cremalheiras de dentes inclinados que acoplam-se a rodas helicoidais e as de dentes perpendiculares que engrenam-se
com as rodas de dentes retos.
5.2.1.1 Dimensões de uma engrenagem
A Figura 5.4 a seguir apresenta as dimensões de uma engrenagem de dentes
retos.
Figura 5.4: Dimensões de engrenagens de dentes retos
Fonte: CTISM
De – diâmetro externo – corresponde ao diâmetro máximo da engrenagem.
Di – diâmetro interno – corresponde o diâmetro menor da engrenagem.
Dp – diâmetro primitivo – corresponde o diâmetro intermediário entre De
e Di.
C – cabeça do dente – corresponde a parte do dente que fica entre o Dp
e o De.
f – pé do dente – corresponde a parte do dente que fica entre o Dp e o Di.
h – altura do dente – corresponde a altura total do dente.
e – espessura de dente – corresponde à distância entre os dois pontos
extremos de um dente, medida à altura do Dp.
e-Tec Brasil
94
Elementos de Máquinas
V – vão do dente – corresponde ao espaço entre dois dentes consecutivos.
Não é a mesma medida de espessura do dente.
P – passo – medida que corresponde à distância entre dois dentes consecutivos,
medida à altura do Dp (Figura 5.5).
Figura 5.5: Medidas correspondestes ao passo, vão e dente de uma engrenagem de
dentes retos
Fonte: CTISM
Ângulo de ação ou de pressão (φ) – é o ângulo que define a direção da
força que a engrenagem motora exerce sobre a engrenagem movida. A Figura
5.6 a seguir mostra que o pinhão exerce uma força na coroa, formando
um ângulo (φ) com a tangente comum às circunferências primitivas (linhas
tracejadas na Figura 5.6).
Figura 5.6: Ângulo de ação ou de pressão
Fonte: CTISM
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
95
e-Tec Brasil
Figura 5.7: Nomenclatura de uma engrenagem de dentes retos ou frontais
Fonte: CTISM
5.2.2 Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais
Estas engrenagens se caracterizam pela inclinação do dentado em relação ao
eixo geométrico da roda, tendo como vantagens a alta resistência e trabalho
silencioso. São utilizadas quando há necessidade de grandes esforços como em
caixa de redução, de câmbio, etc. Além disso, permitem transmitir potências
maiores com rotação variada.
Assista a um vídeo sobre
engrenagens helicoidais em:
https://www.youtube.com/
watch?v=FRk9E7QgfY8
e-Tec Brasil
Entre as engrenagens helicoidais, a aplicação da engrenagem para rosca sem
fim se destaca quando se deseja uma redução de velocidade na transmissão do
movimento. As engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais possuem como
característica a transmissão de rotação entre eixos diversos (não paralelos),
além de apresentarem um ruído menor do que as engrenagens cilíndricas
com dentes retos.
96
Elementos de Máquinas
Figura 5.8: Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais
Fonte: https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pics/e8ad9e8fb2917c08939a5f043e76b7a2/medium.JPG
5.2.3 Engrenagens cônicas
As engrenagens cônicas apresentam a forma de tronco de cone, e podem ter
dentes retos ou helicoidais, porém apresentam uma grande característica que
é a transmissão de movimento entre eixos ortogonais. Nestas engrenagens,
o dente apresenta espessura variada decrescendo da periferia para o centro
da engrenagem.
Figura 5.9: Engrenagem cônica de dentes helicoidais
Fonte: http://yilmazfreze.com/wp-content/gallery/resim-galerisi/yilmaz11.jpg
De acordo com a inclinação do dente da roda, em relação ao seu eixo geométrico, pode se adotar a seguinte classificação:
a) Roda de baixa rotação – ângulo de inclinação 10º.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
97
e-Tec Brasil
b) Roda de média rotação – ângulo de inclinação 30º.
c) Roda de alta rotação – ângulo de inclinação 45º.
5.3 Obtenção de engrenagens
Rodas dentadas podem ser obtidas através de dois processos básicos, que são:
5.3.1 Obtenção de engrenagens com remoção
de material
É o processo mais comum e pode ser realizado através de:
Fresa módulo – é considerado o processo mais simples, normalmente empregado para rodas frontais. Neste processo, o dentado obtido pela usinagem
total de cada dente, é realizado isoladamente, sendo isto uma desvantagem.
Escolha da fresa – para se usinar as engrenagens, são utilizadas as fresas
módulo, sendo a escolha condicionada ao número de dentes das engrenagens.
Fresa caracol – este processo faz parte de um processo conhecido como
geração, no qual o dentado da roda vai surgindo como um todo, porém o
perfil do dente, só é definido no final do processo, quando a engrenagem
se encontra concluída.
Figura 5.10: Fabricação de engrenagem com fresa caracol
Fonte: http://4.bp.blogspot.com/-QbfSzPWjz20/TfpUtYs-M1I/AAAAAAAAAIA/RN0utOS15-o/s1600/DSC00023.JPG
e-Tec Brasil
98
Elementos de Máquinas
5.3.2 Obtenção de engrenagens sem remoção
de material
A produção de rodas dentadas, sem remoção de material, pode ser feita
através dos seguintes processos:
a) Fundição – processo empregado para obter engrenagens de grande
porte, com reduzido número de rotações, e que atuarão mais em função
do peso do que pelo esforço.
b) Extrusão – o processo de extrusão se aplica em engrenagens com grande
número de dentes, pequeno diâmetro e espessura, onde o esforço de trabalho é extremamente reduzido. Exemplos de materiais utilizados na fabricação destes tipos de engrenagens: latão, bronze, materiais não ferrosos.
c) Estampagem – se destina a produzir engrenagens de diâmetro médio,
com elevado número de dentes e espessura reduzida.
d) Forjamento – esse processo é utilizado para engrenagens cônicas, cujo
número de dentes é variado, porém com maior quantidade de material.
5.4 Cálculo de engrenagens de dentes retos
ou frontais
A seguir é abordado os cálculos referentes às engrenagens cilíndricas de dentes
retos, helicoidais e parafusos com rosca sem fim.
5.4.1 Engrenagens cilíndricas de dentes retos
ou frontais
O módulo de uma engrenagem refere-se ao quociente resultante da divisão
do diâmetro primitivo, em relação ao número de dentes, sempre expresso em
milímetros (mm). O módulo é normalizado e expresso com números inteiros
ou decimais. É com base no módulo e no número de dentes que o fresador
escolhe a ferramenta que irá utilizar para usinar os dentes da engrenagem.
Posteriormente, a verificação da peça executada também é feita em função
dessas características.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
99
e-Tec Brasil
Figura 5.11: Vista em corte de uma engrenagem de dentes retos ou frontais
Fonte: CTISM
A seguir estão citados os nomes dos componentes de uma engrenagem de
dentes retos ou frontais.
De – diâmetro externo
Di – diâmetro interno
Dp – diâmetro primitivo
h – altura total do dente
ha – altura do dente do diâmetro externo ao primitivo
hd – altura do dente do diâmetro primitivo ao interno
e – espessura do dente
c – intervalo entre dentes
P – passo da engrenagem
b – largura da engrenagem
R – raio do fundo do vão
e-Tec Brasil
100
Elementos de Máquinas
N – número de dentes da engrenagem
m – módulo da engrenagem
F – folga do fundo do vão
A – distância entre centros de duas engrenagens – essa medida se baseia
no ponto de contato entre as engrenagens (Figura 5.12). Esse ponto está
localizado na tangente (Figura 5.13) das circunferências que correspondem
aos diâmetros primitivos das engrenagens.
A seguir esta disposta a fórmula utilizada para obter o valor da distância entre
centros de duas engrenagens:
Figura 5.12: Distância entre centros de engrenagens
Fonte: CTISM
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
101
e-Tec Brasil
Figura 5.13: Tangente de uma circunferência
Fonte: CTISM
Estas fórmulas são utilizadas para obter os valores dimensionais referentes a
engrenagens de dentes retos ou frontais.
e-Tec Brasil
102
Elementos de Máquinas
5.4.1.1 Cálculo do diâmetro externo
O diâmetro externo corresponde ao diâmetro primitivo (dp), mais duas vezes
a altura da cabeça do dente (a) que, por sua vez, é igual a um módulo (m).
Isso é fácil de verificar, observando a Figura 5.14.
Ou seja, matematicamente:
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
103
e-Tec Brasil
Figura 5.14: Diâmetro externo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos
Fonte: CTISM
A altura total (h) do dente de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos,
conforme Figura 5.15, é igual a 2 módulos mais 1/6 de um módulo.
O que pode ser comprovado tematicamente por:
Figura 5.15: Altura total do dente de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos
Fonte: CTISM
A altura total do dente da engrenagem, de acordo com a Figura 5.16, é
obtida através da soma da altura da cabeça do dente (a), mais a altura do pé
do dente (b), ou seja, h = a + b
e-Tec Brasil
104
Elementos de Máquinas
Figura 5.16: Altura total do dente de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos
Fonte: CTISM
5.5 Engrenagens helicoidais
Em função da inclinação do dente da engrenagem e em relação ao seu eixo
geométrico, pode-se adotar a seguinte classificação para as engrenagens
helicoidais:
a) Roda de baixa rotação – ângulo de inclinação 10º.
b) Roda de média rotação – ângulo de inclinação 30º.
c) Roda de alta rotação – ângulo de inclinação 45º.
Características dimensionais de uma engrenagem cilíndrica com dentes helicoidais.
Figura 5.17: Vista em corte de uma engrenagem de dentes helicoidais
Fonte: CTISM
Na engrenagem cilíndrica, com dentes helicoidais, a característica em sua
conformação é evidenciada conforme Figura 5.18, através do ângulo α, ou
seja, o ângulo de inclinação da hélice.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
105
e-Tec Brasil
Nomenclatura de uma engrenagem helicoidal
De – diâmetro externo
Di – diâmetro interno
Dp – diâmetro primitivo
Pa – passo aparente
Pr – passo real
ma – módulo aparente
m – módulo
h – altura total do dente
Ph – passo da hélice – distância reta, paralela ao eixo, corresponde ao avanço
completo da hélice de um dos dentes.
– ângulo de inclinação do dente da roda em relação ao eixo geométrico
da mesma.
Figura 5. 18: Trajetória do Passo da hélice
Fonte: CTISM
5.5.1 Cálculo de engrenagens dentes helicoidais
Estas fórmulas são utilizadas para obter os valores dimensionais referentes a
engrenagens de dentes helicoidais.
e-Tec Brasil
106
Elementos de Máquinas
5.6 Engrenagens cônicas
Em uma engrenagem cônica, o diâmetro externo (De) pode ser medido, o
número de dentes (Z) pode ser contado e o ângulo primitivo (δ) pode ser
calculado. Na Figura 5.19, podemos ver a posição dessas cotas.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
107
e-Tec Brasil
Figura 5.19: Vista em corte de uma engrenagem helicoidal
Fonte: CTISM
5.7 Parafuso com rosca sem-fim
É o tipo de parafuso que pode apresentar uma ou mais entradas, sendo que
este número tem influência no sistema de transmissão. Se um parafuso com
rosca sem-fim tem apenas uma entrada e está acoplado a uma coroa de 60
dentes, em cada volta dada no parafuso a coroa vai girar apenas um dente.
Neste caso, então, como a coroa tem 60 dentes, será necessário realizar 60
voltas no parafuso para que a coroa gire uma volta. Desta forma, a rpm da
coroa é 60 vezes menor que a do parafuso.
Figura 5.20: Parafuso com rosca sem-fim com 4 entradas
Fonte: CTISM
e-Tec Brasil
108
Elementos de Máquinas
Se, por exemplo, o parafuso com rosca sem-fim está girando a 1.800 rpm, a
coroa girará a 1.800 rpm, divididas por 60, que resultará em 30 rpm. Suponha,
agora, que o parafuso com rosca sem-fim tenha duas entradas e a coroa tenha
60 dentes. Assim, a cada volta dada no parafuso com rosca sem-fim, a coroa
girará dois dentes. Portanto, será necessário dar 30 voltas no parafuso para
que a coroa gire uma volta.
Assim, a rpm da coroa é 30 vezes menor que a rpm do parafuso com rosca
sem-fim. Se, por exemplo, o parafuso com rosca sem-fim está girando a
1.800 rpm, a coroa girará a 1.800, divididas por 30, que resultará em 60 rpm.
A rpm da coroa pode ser expressa pela Equação 5.26:
Onde: NC – rpm da coroa
Np – rpm do parafuso com rosca sem-fim
Ne – número de entradas do parafuso
Zc – número de dentes da coroa
Exemplo
Em um sistema de transmissão, composto de coroa e parafuso com rosca
sem-fim, o parafuso tem 3 entradas e desenvolve 800 rpm. Qual será a rpm
da coroa, sabendo-se que ela tem 40 dentes?
Dados disponíveis, retirados do exercício (exemplo).
Np = 800 rpm
Ne = 3 entradas
Zc = 40 dentes
Substituindo os valores na Equação 5.26, temos:
Portanto, a coroa deverá girar a 60 rpm.
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
109
e-Tec Brasil
Resumo
Nesta aula, aprendemos a classificar os diferentes tipos de engrenagens, suas
aplicações, formas de obtenção, assim como realizar cálculos com a finalidade
de obter valores referentes às suas dimensões.
Atividades de aprendizagem
1. Em relação ao processo para obtenção de engrenagens sem remoção
de material, relacione as colunas e assinale a alternativa que contém a
sequência correta.
(A) Estampagem
(( ) Se destina a produzir engrenagens de diâmetro médio,
com elevado número de dentes e espessura reduzida.
(B) Forjamento
(C) Fundição
(D) Extrusão
(( ) O processo de extrusão se aplica em engrenagens
com grande número de dentes, pequeno diâmetro e
espessura, onde o esforço de trabalho é extremamente
reduzido.
(( ) Processo empregado para obter engrenagens de
grande porte, com reduzido número de rotações, e
que atuarão mais em função do peso do que pelo
esforço.
(( ) Esse processo é utilizado para engrenagens cônicas,
cujo número de dentes é variado, porém com maior
quantidade de material.
a) B – C – A – D
b) D – A – B – C
c) A – D – C – B
d) D – A – C – B
e) B – A – C – D
e-Tec Brasil
110
Elementos de Máquinas
2. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa com a sequencia correta.
(( ) O sistema de transmissão composto pela coroa e pelo parafuso com rosca
sem-fim é muito utilizado na mecânica, principalmente, em casos em que
é necessária a ampliação de velocidade ou uma redução de força.
(( ) Cremalheira é um sistema que pode transformar movimento de rotação
em movimento retilíneo e vice-versa
(( ) Espessura de dente – corresponde à distância entre os dois pontos extremos de um dente, medida à altura do Di.
(( ) Estas engrenagens se caracterizam pela inclinação do dentado em relação
ao eixo geométrico da roda, tendo como vantagens a alta resistência e
trabalho silencioso.
a) V – F – F – V
b) V – F – V – F
c) F – V – F – V
d) F – V – V – F
e) V – V – F – V
3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
Em uma engrenagem ___________ o diâmetro ___________ pode ser medido,
o número de dentes (Z) pode ser contado e o ângulo ___________ pode ser
calculado.
a) cônica – externo – de pressão
b) helicoidal – interno – de inclinação
c) helicoidal – externo – de pressão
Aula 5 - Elementos de transmissão – engrenagens
111
e-Tec Brasil
d) cônica – primitivo – inclinação
e) cônica – externo – primitivo
4. Sendo o valor da cabeça do dente igual a 12 mm, e o Dp igual a 108 mm,
determine qual o valor de De?
5. Sendo o valor do pé do dente igual a 14 mm, e o Dp igual a 108 mm,
determine qual o valor de Di?
6. O diâmetro interno de uma engrenagem frontal vale 90 mm. A folga do
fundo do vão vale 0,48 mm. Determine os seus demais componentes.
7. Uma engrenagem helicoidal de alta velocidade (45°) possui número de
dentes igual a 30. Determine os demais componentes desta roda dentada,
sendo o módulo igual a 3 mm.
8. Calcule qual será a rpm da coroa com 80 dentes de um sistema de transmissão, cujo parafuso com rosca sem-fim tem 4 entradas e gira a 3.200
rpm?
9. Uma engrenagem helicoidal de média velocidade possui número de dentes
igual a 40. Determine os demais componentes desta roda dentada, sendo
o módulo igual a 4 mm.
10. Uma engrenagem helicoidal de alta velocidade (45°) possui número de
dentes igual a 40. Determine os demais componentes desta roda dentada,
sendo o módulo aparente igual a 4,243 mm.
11. Uma engrenagem helicoidal de alta velocidade (45°) possui Pa = 17,774 mm
e N = 25. Determine os demais componentes desta roda dentada, sendo
o h = 8,668 mm.
12. Qual será a rpm da coroa com 80 dentes de um sistema de transmissão,
cujo parafuso com rosca sem-fim tem 4 entradas e gira a 3.200 rpm?
e-Tec Brasil
112
Elementos de Máquinas
Aula 6 – Elementos de acoplamento
Objetivos
Definir os principais elementos de acoplamento.
Identificar os tipos e as diversas aplicações dos acoplamentos.
Conhecer as formas de desalinhamento dos acoplamentos.
6.1 Acoplamento
Acoplamento é um conjunto mecânico, constituído de elementos de máquinas,
empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou
eixo-árvores, conforme Figura 6.1.
Assista a um vídeo sobre
acoplamentos em:
https://www.youtube.com/
watch?v=_xF5pcD0kRQ#t=123
Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um momento de rotação
de um eixo motor a outro elemento de máquina, situado coaxialmente (eixo
comum) a ele. Também podem ser definidos como elementos de transmissão
de máquinas, cujo objetivo é unir duas extremidades (eixos) de equipamentos
distintos na transmissão de força.
Figura 6.1: Acoplamento entre eixos-árvores – motor e bomba
Fonte: CTISM
Aula 6 - Elementos de acoplamento
113
e-Tec Brasil
Os acoplamentos apresentam outras funções, tais como:
•
Absorver desalinhamento entre os eixos.
•
Absorver, parcialmente, choques em um dos eixos.
•
Amortecer vibrações torcionais.
•
Proteger máquinas e equipamentos de sobrecarga funcionando como
fusível.
Os acoplamentos que operam por atrito são chamados de embreagem (fricção)
ou freios.
6.2 Classificação e tipos de acoplamentos
Os acoplamentos classificam-se em permanentes e comutáveis, sendo que os
permanentes atuam continuamente e dividem-se em rígidos e flexíveis. Já, os
comutáveis atuam obedecendo a um comando.
6.2.1 Acoplamentos permanentes
Os acoplamentos permanentes são usados para conectar eixos em que não
há necessidade de desconexão durante o funcionamento da máquina ou
equipamento, o que pode ocorrer em caso de manutenção.
Estes tipos de acoplamentos são utilizados em situações em que os eixos das
árvores:
a) São colineares; por exemplo: acoplamento de flange.
b) Se cruzam; por exemplo: junta universal.
c) São paralelos; por exemplo: junta oldham conforme Figura 6.2.
e-Tec Brasil
114
Elementos de Máquinas
Figura 6.2: Junta oldham
Fonte: CTISM
6.2.1.1 Acoplamentos permanentes rígidos – flanges
Este tipo de acoplamento (Figura 6.3) é considerado como o método clássico
de conectar árvores, sendo adequado na transmissão de potência elevada em
baixa velocidade. Para garantir um alinhamento conciso, estes acoplamentos
são feitos frequentemente, com uma protuberância com a finalidade de
encaixar em um rebaixo.
Figura 6.3: Acoplamento permanente rígido
Fonte: CTISM
A união das luvas ou flanges à árvore é realizada por meio de chaveta, encaixe
com interferência ou cones. Quando se deseja transmissões de grandes potências, são utilizados acoplamentos de disco ou de pratos.
6.2.1.2 Acoplamento com luva de compressão ou de aperto
A utilização deste tipo de luva, conforme (Figura 6.4), facilita na manutenção de
máquinas e equipamentos, pois não interfere no posicionamento das árvores,
e pode ser montado e removido sem que haja problemas de alinhamento.
Aula 6 - Elementos de acoplamento
115
e-Tec Brasil
Figura 6.4: Luva de compressão ou aperto
Fonte: CTISM
6.2.1.3 Acoplamentos permanentes flexíveis
São empregados para tornar mais suave a transmissão do movimento em
árvores submetidas a movimentos bruscos e pelo fato de haver garantia de
um perfeito alinhamento entre as árvores.
a) Acoplamento elástico de garras – neste caso, as garras, constituídas por
tocos de borracha, encaixam-se nas aberturas do contra disco (Figura 6.5)
e transmitem o movimento de rotação.
Figura 6.5: Acoplamento elástico de garras
Fonte: CTISM
b) Acoplamento de dentes arqueados – este acoplamento apresenta dentes
que possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, permitindo até
3 graus de desalinhamento angular. A peça transmissora do movimento,
ou seja, o anel dentado possui duas carreiras de dentes separadas por uma
saliência central.
e-Tec Brasil
116
Elementos de Máquinas
c) Acoplamentos elásticos – são elementos utilizados com a função de
tornar mais suave a transmissão do movimento em árvores que apresentam
movimentos bruscos. Estes acoplamentos permitem o funcionamento do
conjunto com desalinhamento angular, paralelo e axial entre as árvores.
A principal função destes acoplamentos consiste em transmitir à máquina
a energia de acionamento produzida pela unidade geradora, mas com o
mínimo de vibrações.
Flexibilidade elástica – o elemento elástico possui capacidade de absorver
desalinhamento axial, radial e angular (Figura 6.6). Acoplamentos elásticos
são apropriados para transmitir rotação, movimento de torção, assim como
amortecer picos de carga, choques e ruídos das máquinas acopladas.
Pelas características mencionadas, os acoplamentos elásticos são os mais
utilizados em equipamentos acionados por motor elétrico.
Figura 6.6: Flexibilidade elástica
Fonte: CTISM
6.2.2 Acoplamentos articulados
6.2.2.1 Juntas universais (cardan)
São acoplamentos usados na ligação de árvores que formam um ângulo
permanente entre si, consistem basicamente de dois cubos que possuem,
em suas extremidades, um garfo ligado a uma cruzeta.
6.2.2.2 Junta universal homocinética
Esse tipo de junta é usado para transmitir movimento entre árvores que
precisam sofrer variação angular, durante sua atividade. Essa junta é constituída de esferas de aço que são acomodadas em alojamentos específicos
denominados calhas.
6.2.3 Acoplamentos móveis (embreagem)
São acoplamentos empregados para permitir a conexão e a desconexão das
árvores sem a necessidade de desmontar o acoplamento, isto é, para permitir
Aula 6 - Elementos de acoplamento
117
e-Tec Brasil
o jogo longitudinal das árvores. Esses acoplamentos, por serem controlados
por um comando, transmitem força e movimento somente quando acionados.
6.2.3.1 Montagem de acoplamentos
É importante que sejam adotados alguns cuidados durante a montagem dos
acoplamentos, tais como:
•
Colocar os flanges a quente, sempre que possível.
•
Evitar a colocação dos flanges por meio de golpes: usar prensas ou dispositivos adequados.
•
Priorizar o alinhamento das árvores da melhor forma possível, pois independente do uso de acoplamentos elásticos, com o tempo de serviço,
poderá ocorrer desalinhamentos que deverão ser compensados.
•
Realizar a averiguação da folga entre flanges e alinhamento, assim como
a concentricidade do flange com a árvore.
•
Antes de aplicar a carga, assegurar-se de que todos os elementos de
ligação estejam bem instalados.
6.2.4 Desalinhamentos em acoplamentos
O desalinhamento pode ser definido como sendo a não coincidência entre o
eixo de simetria de dois veios colineares.
Existem, no entanto, determinados casos em que é necessário existir um
pequeno desalinhamento para lubrificação de dentes num acoplamento de
engrenagem. O desalinhamento pode ser classificado como sendo angular
ou paralelo. O desalinhamento angular, conforme Figura 6.7, ocorre quando
o eixo de rotação de dois veios forma um ângulo. O desalinhamento paralelo
ocorre quando o eixo de rotação entre os dois veios é paralelo. Na grande
maioria dos casos, o desalinhamento é uma combinação do desalinhamento
angular e paralelo.
e-Tec Brasil
118
Elementos de Máquinas
Figura 6.7: Tipos de acoplamentos
Fonte: CTISM
Alguns acoplamentos podem suportar por longos períodos de funcionamento
desalinhamentos severos, no entanto, alguns componentes mecânicos não
suportam esse mesmo desalinhamento. A função principal de um acoplamento é transmitir potência entre uma máquina e outra, enquanto compensa
pequenos desalinhamentos, deflexão do veio ou variações de temperatura.
As forças criadas pelo desalinhamento são passadas para os componentes
mecânicos, originando falhas prematuras.
Resumo
Nesta aula, aprendemos a definir os principais elementos de acoplamento e
a identificar os seus tipos, assim como as suas diversas aplicações. Da mesma
forma, conhecemos as possíveis formas de desalinhamento dos acoplamentos.
Atividades de aprendizagem
1. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta:
(( ) Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um momento
de rotação de um eixo motor a outro elemento de máquina situado
axialmente (eixo comum) a ele.
Aula 6 - Elementos de acoplamento
119
e-Tec Brasil
(( ) Os acoplamentos permanentes são usados para conectar eixos em que
não há necessidade de desconexão durante o funcionamento da máquina
ou equipamento.
(( ) O acoplamento permanente rígido denominado de flange é considerado
como o método clássico de conectar árvores, sendo adequado na transmissão de potência reduzida em alta velocidade.
(( ) Quando se deseja transmissões de grandes potências são utilizados
acoplamentos de disco ou de pratos.
a) V – F – V – F
b) F – V – F – V
c) F – V – V – F
d) V – F – V – V
e) V – F – F – V
2. Assinale corretamente a alternativa que complementa a ilustração a seguir conforme o tipo de desalinhamento.
Figura 6.8: Tipos de acoplamentos – exercício
Fonte: CTISM
e-Tec Brasil
120
Elementos de Máquinas
a) Paralelo – angular – combinado.
b) Angular – combinado – paralelo.
c) Angular – paralelo – combinado.
d) Combinado – angular – paralelo.
e) Paralelo – combinado – angular.
3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
O acoplamento de dentes arqueados apresenta dentes que possuem a forma
ligeiramente curvada no sentido ___________, permitindo até ___________
graus de desalinhamento ___________. A peça transmissora do movimento,
ou seja, o anel dentado possui ___________ carreiras de dentes separadas
por uma saliência central.
a) radial – dois – tangencial – duas
b) radial – três – angular – três
c) axial – dois – tangencial – duas
d) axial – três – angular – duas
e) radial – três – angular – três
4. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta:
(( ) Os acoplamentos permanentes flexíveis são empregados para tornar mais
suave a transmissão do movimento em árvores submetidas a movimentos
bruscos e pelo fato de haver garantia de um perfeito alinhamento entre
as árvores.
(( ) Os acoplamentos elásticos permitem o funcionamento do conjunto com
desalinhamento angular, paralelo e axial entre as árvores.
Aula 6 - Elementos de acoplamento
121
e-Tec Brasil
(( ) Os acoplamentos elásticos são os mais utilizados em equipamentos
acionados por motor de combustão.
(( ) Acoplamentos móveis (embreagem) por serem controlados por um
comando, transmitem força e movimento somente quando acionados.
a) V – V – F – V
b) F – V – F – V
c) V – F – V – F
d) F – V – F – F
e) F – V – V – F
5. Qual a principal função dos acoplamentos elásticos?
6. Que tipo de garantia os acoplamentos permanentes flexíveis podem oferecer?
e-Tec Brasil
122
Elementos de Máquinas
Aula 7 – Elementos de vedação
Objetivos
Definir os diferentes tipos de elementos de vedação.
Classificar os elementos de vedação conforme suas aplicações.
Conhecer as vantagens, modos de falhas, seleção e armazenagem
de determinados elementos de vedação.
7.1 Vedação
Vedação é o processo empregado para impedir a passagem, de maneira
estática ou dinâmica, de líquidos, gases e sólidos particulados (pó) de um meio
para outro. São elementos destinados a impedir a saída de líquidos e gases,
assim como da entrada de sujeira ou pó em máquinas e/ou equipamentos.
Estes elementos são também conhecidos como juntas, retentores, gaxetas
e guarnições. Em relação às partes a serem vedadas, estas podem estar em
repouso ou em movimento. Uma boa vedação deve resistir a meios químicos,
calor, pressão, desgaste e ao envelhecimento, ou seja, devem atuar de maneira
diversificada, sendo específicos para cada tipo de atuação.
Como exemplos, podemos citar o emprego de elementos de vedação em
tampas, bombas, eixos, cabeçotes de motores, válvulas, etc.
O material vedador deve ser compatível com o produto a ser vedado, isto é,
importante, pois não pode ocorrer uma reação química entre ambos. Caso
contrário, irá ocorrer vazamento e contaminação do produto, o que, em termos
industriais, pode parar uma máquina e ocasionar contaminações do produto.
7.2 Materiais de vedação
Os materiais usados como elementos de vedação são produzidos sob as
mais diferentes formas e com os mais variados tipos de materiais, conforme
exemplos a seguir:
Aula 7 - Elementos de vedação
123
e-Tec Brasil
•
Juntas de borracha, papelão, velumóide (guarnical).
•
Anéis de borracha ou metálicos, retentores.
•
Gaxetas.
•
Selos mecânicos, etc.
7.3 Juntas e anéis
e-Tec Brasil
•
Juntas de borracha – são vedações empregadas em partes estáticas,
muito usadas em equipamentos, flanges, etc.
•
Anéis de borracha (O´ring) – são vedadores usados em partes estáticas
ou dinâmicas de máquinas ou equipamentos, os quais podem ser comercializados em diferentes dimensões e perfis padronizados ou confeccionados.
O mais característico é o anel padronizado usado para impedir vazamento,
muito utilizado em vedações dinâmicas de cilindros hidráulicos e pneumáticos que operam à baixa velocidade. Os anéis O’ring e gaxetas podem ser
fabricados em borracha natural, neoprene, viton, silicone, poliuretano. São
empregados em vedações de baixa, média e alta pressão, para vedação
de óleo, graxa, água e outros fluidos em cilindros, hastes, válvulas, juntas
e nas mais distintas máquinas da área industrial.
•
Juntas de papelão – são empregadas em partes estáticas de máquinas
ou equipamentos como as tampas de caixas de engrenagens. Geralmente
esse tipo de junta pode ser comprada ou confeccionada conforme o formato da peça que vai utilizá-la.
•
Juntas metálicas – estas juntas são aplicadas em vedações de equipamentos que operam com altas pressões e temperaturas. Geralmente são
produzidas em aço de baixo teor de carbono, em alumínio, cobre ou
chumbo. Apresentam como característica a aplicação em flanges, submetidas a apertos elevados ou limitados.
•
Juntas de teflon – material utilizado na vedação de produtos como óleo,
ar e água, suportam temperaturas de até 260°C.
•
Juntas de amianto – é o tipo de junta empregada na vedação de fornos
e outros equipamentos, devido ao fato de suportar elevadas temperaturas
e ataques químicos de diversos produtos corrosivos.
124
Elementos de Máquinas
•
Juntas de cortiça – material empregado em vedações estáticas de produtos como óleo, ar e água submetidos a baixas pressões, estas juntas
são amplamente utilizadas nas vedações de tampas de cárter, em caixas
de engrenagens, etc.
•
Junta de borracha em forma de aro e secção circular – este tipo de
junta, quando apertada, ocupa o canal e mantém pressão constante.
•
Junta labirinto com canal para graxa – caracteriza-se por proteger
com eficiência as máquinas e equipamentos contra a entrada de pó e a
saída de óleo.
•
Junta de anéis dispersores – dispersa o óleo que chega até os anéis
por forças centrífugas. O lubrificante retorna ao depósito por um furo na
parte inferior.
•
Junta de vedação expansiva metálica para gases e lubrificante –
usada em motores automotivos.
•
Juntas plásticas ou veda junta – são produtos químicos em pasta usados
em superfícies rústicas ou irregulares. Empregados, também, como auxiliares nas vedações com guarnições de papelão ou cortiça. Existem tipos
que se enrijecem e são usados para alta pressão; e tipos semi-secativos
que mantêm a elasticidade para compensar a dilatação.
•
Anel de feltro, fibra ou tecido de amianto – é a forma mais simples e
barata para reter lubrificantes. É usado para baixa velocidade.
7.3.1 Tipos e classificação de vedações
a) Vedação por ranhuras – formada por canais paralelos, para obturar a
passagem de fluído, ou canais helicoidais que possibilitam o retorno do
fluído. É necessário colocar graxa nas ranhuras, quando da montagem,
para evitar a entrada de pó.
b) Vedação com carbono – um ou mais blocos de grafite são mantidos
numa carcaça e acompanham com folga zero a superfície móvel, através
de uma mola.
c) Vedação por pacotes – formada por um conjunto de guarnições, dispostas uma ao lado da outra, formando um pacote. O princípio é a vedação de contato entre as superfícies, muito empregada em peças móveis.
Aula 7 - Elementos de vedação
125
e-Tec Brasil
Este tipo de vedação pode ser produzida por meio de materiais não-metálicos, tais como borracha e plástico, ou de metais macios como cobre e
alumínio, etc.
d) Juntas plásticas ou veda junta – estas juntas são produzidas com produtos químicos em pasta, empregados em superfícies rústicas ou irregulares. São utilizados também, como auxiliares nas vedações com guarnições
de papelão ou cortiça. Na utilização destas juntas, é importante que seja
respeitada a ordem de aperto dos parafusos para uniformizar a massa.
7.3.2 Seleção de junta
A seleção do tipo de material da junta depende das condições operacionais
(pressão e temperatura) e do fluido confinado.
Em geral as juntas produzidas com materiais não metálicos não devem ser
empregadas em pressões superiores a 80 kg/cm2 ou temperaturas superiores
que 440ºC. Alguns materiais, frequentemente usados na fabricação de juntas
e materiais empregados em seu enchimento, possuem limites máximos de
resistência à temperatura. A escolha do tipo e das dimensões da junta, assim
como o rigor da ação corrosiva, podem maximizar ou minimizar esses limites.
7.3.3 Instalação das juntas
Durante a instalação das juntas de vedação, a princípio deve-se ter cuidado
com a planeza das superfícies que serão fechadas entre si, sendo examinada
em todas as etapas durante o processo de montagem.
As juntas devem estar limpas, sem recalques ou dobras e, suas colocações bem
centralizadas, de forma a não ultrapassar a borda interior das superfícies em
contato. Um importante cuidado está relacionado ao aperto dos parafusos,
pois podem destruir a junta, comprometendo a vedação.
7.4 Retentores
São peças utilizadas para retenção, compostos de uma membrana elastomérica, em forma de lábio, e uma parte metálica, que permite a fixação do
lábio na posição apropriada de trabalho. Os retentores são produzidos a
partir da borracha ou couro, apresentando perfil labial utilizado, para vedar
principalmente peças móveis, ou seja, 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
e-Tec Brasil
126
Elementos de Máquinas
causar a degeneração do material do retentor, provocando desgaste do lábio
de vedação. Em determinadas ocasiões, provoca o desgaste no eixo, mais
especificamente na região de contato com o retentor. Alguns tipos possuem
uma carcaça metálica (Figura 7.1), empregada para ajuste no alojamento,
apresentando um anel de arame ou uma mola helicoidal para manter a
tensão ao vedar.
Figura 7.1: Retentores
Fonte: CTISM
Para que um retentor trabalhe de modo eficiente e tenha uma boa durabilidade, é necessário que a superfície do eixo e o lábio do retentor apresentem
os seguintes parâmetros:
•
O acabamento superficial do eixo deve ser obtido por meio de retificação,
segundo os padrões de qualidade estabelecidos pelo projeto.
Aula 7 - Elementos de vedação
127
e-Tec Brasil
•
A superfície de trabalho do lábio do retentor não deve apresentar 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.
7.4.1 Armazenagem dos retentores
Durante o período de armazenamento, os retentores deverão ser mantidos
nas próprias embalagens, observando a temperatura ambiente, a qual deverá
permanecer entre 10ºC e 40ºC. Para preservar os retentores de possíveis agravos e deformações acidentais, devem-se evitar manipulações desnecessárias.
7.4.2 Pré-lubrificação dos retentores
É recomendado a pré-lubrificação dos retentores no momento da montagem,
favorecendo uma instalação perfeita do retentor no alojamento, permitindo
também uma lubrificação inicial no lábio durante os primeiros giros do eixo.
O fluido a ser utilizado na pré-lubrificação deverá ser o mesmo fluido a ser
utilizado no sistema, devendo estar isento de contaminações.
Cuidados necessários durante a montagem do retentor no alojamento:
•
A montagem do retentor no alojamento deve ser efetuada com o auxílio de
uma prensa mecânica, hidráulica e um dispositivo que garanta o perfeito
esquadrejamento do retentor no interior do alojamento.
•
A superfície de apoio do dispositivo e o retentor devem apresentar diâmetros próximos, impossibilitando que o retentor sofra agravos durante
a operação de prensagem.
•
O dispositivo não pode, de forma alguma, danificar o lábio de vedação
do retentor.
Cuidados que devem ser observados durante a substituição do retentor:
e-Tec Brasil
•
Quando houver desmontagem do conjunto que provoque desmontagem
do retentor ou do seu eixo de trabalho, recomenda-se substituir o retentor
por um novo.
•
Após a troca de um retentor e com o eixo mantido, o lábio do novo retentor
não poderá trabalhar no sulco deixado pelo retentor anterior.
128
Elementos de Máquinas
•
Os riscos, sulcos, rebarbas, oxidação, assim como elementos estranhos
devem ser evitados para não danificar o retentor ou ocasionar vazamento.
Geralmente devido aos defeitos no alojamento, usam-se adesivos (colas) para
garantir a estanqueidade entre o alojamento e o retentor. Nessa situação, o
adesivo não deve atingir o lábio do retentor, para não comprometer o seu
desempenho.
Estanqueidade – o seu ensaio é uma técnica de inspeção não destrutiva que
permite não só localizar o vazamento de um fluido, seja ele líquido ou gasoso,
como também permite medir a quantidade de material que está vazando, em
sistemas que operam com pressão positiva ou com vácuo.
7.5 Gaxetas
São elementos mecânicos utilizados para vedar a passagem do fluxo de fluido
de um local para outro, total ou parcialmente. Os materiais usados na fabricação
de gaxetas são: algodão, juta, 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 torná-las 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 gaxeta. São produzidas em forma de cordas para
serem recortadas ou em anéis prontos para a montagem.
•
Gaxeta fofa com núcleo de fibra cerâmica – apresenta capa de fibra
de vidro e seção redonda, sendo especialmente processada para conferir
maior capacidade de isolamento térmico, com alta maleabilidade. É completamente inorgânica, de fácil aplicação e grande durabilidade, totalmente
isenta de amianto com reduzido peso por metro.
•
Gaxeta de aramida isolante – este tipo de gaxeta é destinado ao isolamento térmico, isenta de amianto, sendo fabricada de fios de aramida,
com excelente resistência mecânica. Pode ser empregada para substituir
o amianto em algumas aplicações, como em vedações térmicas de portas,
tubulações, dutos, etc.
•
Gaxeta de fibra de vidro – apresenta boa resistência térmica e mecânica,
de baixo custo e, muito leve, por essa razão está sendo muito utilizada para
substituir o amianto branco em vedação de portas, carros cerâmicos, etc.
Aula 7 - Elementos de vedação
129
e-Tec Brasil
•
Gaxeta de fibra cerâmica – esta gaxeta é a que apresenta melhor resistência à temperatura elevada, sendo utilizada na substituição da gaxeta
de amianto branco em empresas com Certificação ISO 14000. É empregada para vedação térmica em geral, pois suporta temperaturas acima
de 1000°C.
7.5.1 Seleção da gaxeta
A escolha da gaxeta apropriada 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.
•
Construção do eixo ou haste.
•
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 (rotativo/alternativo).
•
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.
7.6 Selo mecânico
É um dispositivo mecânico de forma cilíndrica utilizado na eliminação ou
prevenção de vazamentos de fluidos, líquidos ou gases, sob pressão na caixa
de selagem ou câmara do selo, de bombas centrífugas, bombas hidráulicas
e reatores. Este dispositivo evita a passagem e saída de líquidos e gases entre
o eixo rotativo (móvel) e a carcaça fixa da bomba.
Em relação a gaxeta o selo mecânico apresenta diversas vantagens e benefícios,
entre elas, podemos destacar a total vedação, assim como a durabilidade e
manutenção praticamente inexistente, podem trabalhar sob grandes velocidades e em temperaturas e pressões elevadas, sem apresentar desgastes
consideráveis.
e-Tec Brasil
130
Elementos de Máquinas
O selo mecânico conforme já citado é um dispositivo de vedação que utiliza
princípios hidráulicos para reter fluidos por meio de princípios hidráulicos,
sendo que esta vedação pode ser processada em dois momentos: a vedação
principal e a secundária.
7.6.1 Vedação principal
É realizada em um plano perpendicular ao eixo, por meio do contato deslizante
entre as faces altamente polidas, de duas peças, comumente chamadas de
sede e anel de selagem.
7.6.2 Vedação secundária
A vedação secundária é aplicada à sede e ao anel de selagem, por meio de
diversos anéis com perfis diferentes, tais como: junta, anel o’ring, anel “V”,
cunha, fole, etc.
7.6.3 Vantagens do selo mecânico
•
Redução do atrito entre o eixo da bomba e o elemento de vedação, minimizando, consequentemente, a perda de potência.
•
Eliminação do desgaste antecipado do eixo e da bucha.
•
A vazão ou fuga do produto em operação é mínima ou imperceptível.
•
Possibilita operar fluidos tóxicos, corrosivos ou inflamáveis com segurança.
•
Apresenta a capacidade de absorver o jogo e a deflexão normais do eixo
rotativo.
Resumo
Nesta aula aprendemos a definir os diferentes tipos de elementos de vedação,
classificar estes elementos de acordo com as suas aplicações. Da mesma
forma, pode-se conhecer as vantagens do uso do selo mecânico, a analise de
falhas em retentores e de seus possíveis vazamentos, assim como a seleção
e armazenagem de retentores.
Aula 7 - Elementos de vedação
131
e-Tec Brasil
Atividades de aprendizagem
1. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta:
(( ) Uma boa vedação deve resistir a meios químicos, calor, pressão, desgaste
e envelhecimento, ou seja, devem atuar de maneira diversificada, sendo
específicos para cada tipo de atuação.
(( ) Os anéis O´ring são empregados somente em vedações de baixa pressão,
para vedação de óleo, graxa, água e outros fluidos, em cilindros, hastes,
válvulas, juntas e nas mais distintas máquinas da área industrial.
(( ) O material vedador deve ser compatível com o produto a ser vedado, isto
é importante, pois não pode ocorrer uma reação química entre ambos.
(( ) Juntas metálicas são aplicadas em vedações de equipamentos que operam
com altas pressões e temperaturas.
a) V – F – V – F
b) F – V – F – V
c) F – V – V – F
d) V – F – V – V
e) V – F – F – V
2. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
Gaxeta ___________ é a que apresenta melhor resistência à ___________
elevada, sendo utilizada na substituição da gaxeta de amianto ___________
em empresas com Certificação ISO 14000. É empregada para vedação térmica
em geral, pois suporta temperaturas acima de ___________.
a) de vidro – temperatura – cinza – 1200°C
b) cerâmica – pressão – branco – 1200°C
c) de vidro – temperatura – branco – 1000°C
e-Tec Brasil
132
Elementos de Máquinas
d) cerâmica – temperatura – branco – 1000°C
e) de vidro – pressão – cinza – 1350°C
3. Referente às juntas, relacione as colunas e assinale a alternativa que contém a sequência correta.
(A) de papelão
(B) metálicas
(C) de teflon
(D) amianto
(( ) Material utilizado na vedação de produtos como
óleo, ar e água, suportam temperaturas de até
260°C.
(( ) Estas juntas são aplicadas em vedações de equipamentos que operam com altas pressões e temperaturas.
(( ) São empregadas em partes estáticas de máquinas
ou equipamentos, como as tampas de caixas de
engrenagens.
(( ) É o tipo de junta empregada na vedação de fornos
e outros equipamentos, devido ao fato de suportar elevadas temperaturas e ataques químicos de
diversos produtos corrosivos.
a) D – B – A – C
b) B – A – D – C
c) C – B – A – D
d) A – D – C – B
e) C – A – B – D
4. De que depende a seleção do tipo de material da junta?
5. Para que é utilizado o selo mecânico?
6. Cite duas vantagens do selo mecânico.
Aula 7 - Elementos de vedação
133
e-Tec Brasil
Aula 8 – Máquinas de elevação e transporte
Objetivos
Conhecer os diferentes tipos de máquinas de elevação de transporte.
Definir o tipo de equipamento a ser utilizado na elevação ou transporte.
Identificar os tipos de aplicações e respectivas capacidades de carga.
8.1 Movimentação de cargas
A movimentação de cargas compreende as operações de elevação, transporte
e descarga de objetos, que pode ser efetuada manualmente ou com recurso
de sistemas mecânicos. A movimentação mecânica de cargas permite que, de
um modo planejado e seguro, e com recurso a um determinado conjunto de
materiais e meios, se movimentem cargas de um determinado ponto para outro.
Esta operação compreende as seguintes fases:
•
Elevação ou carga.
•
Manobra livre ou movimentação.
•
Assentamento ou descarga.
O crescente desenvolvimento das atividades na área de mineração, indústria,
assim como do intercâmbio comercial tornam necessários o aumento de
diversos equipamentos destinados à movimentação de cargas. As máquinas e
equipamentos de elevação apresentam uma grande variedade, sendo utilizados
em todos os setores da atividade industrial.
Os principais equipamentos e dispositivos que fazem parte das máquinas de
elevação são:
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
135
e-Tec Brasil
•
Guindastes.
•
Pontes rolantes.
•
Elevadores .
•
Guinchos.
Figura 8.1: Porto de Rio Grande – Brasil – RS
Fonte: Autor
O projeto e construção de máquinas de elevação exigem a aplicação de normas específicas, que determinam as condições básicas a serem obedecidas.
A especificação das características do equipamento é muito importante para
definir as condições da aplicação. Os sistemas de movimentação de cargas
abrangem no seu grupo os aparelhos que elevam e movimentam cargas, cujas
massas estão compreendidas pelos limites das suas capacidades nominais.
Por carga nominal entende-se a carga máxima de elevação ou capacidade
de carga, a carga máxima que o equipamento de elevação pode suspender.
8.1.1 Tambor ou dromo
É o elemento do sistema de elevação, cuja função é acomodar o cabo de aço
entre os cursos mínimo e máximo, o que juntamente com o diâmetro especificado para o cabo, determina as características dimensionais para o tambor.
Para definir o dimensionamento do tambor devem ser consideradas três
condições de carregamento:
e-Tec Brasil
136
Elementos de Máquinas
a) Solicitação de compressão e flexão devido ao enrolamento.
b) Solicitação de flexão devido à tração do cabo.
c) Solicitação de rotação que produz um momento de torção.
Os tambores são formados basicamente pelo corpo, onde estão presentes as
ranhuras, as paredes laterais e o eixo de apoio. A transmissão do movimento
de rotação para o tambor pode ser realizada diretamente por meio do eixo de
saída do redutor ou de uma engrenagem acoplada a uma das paredes laterais.
8.2 Dispositivos destinados a manuseio de carga
A diversidade existente em relação aos tipos de cargas e materiais a serem
movimentados pelos equipamentos de elevação exigem, em determinados
casos, o projeto de dispositivos especiais, como exemplo, o gancho forjado,
o qual é citado como um dos elementos mais comuns. Tais componentes
são normalizados e podem ser localizados nos catálogos dos fabricantes
especializados, assim como ganchos alguns dispositivos como laços, manilhas
e olhais. Para aplicações de manuseio de carga em instalações siderúrgicas,
são necessários uma grande variedade de dispositivos, como por exemplo,
em materiais granulados, onde são utilizadas as caçambas, conhecidas como
grabs utilizadas para realizar o descarregamento de carvão e minério de ferro
dos navios e escória de alto forno.
Também nas áreas de laminações existe uma grande variedade de dispositivos. Já, nas instalações portuárias, os dispositivos para o manuseio das
cargas variam de simples laços até dispositivos automatizados empregados
na movimentação de containers. Em cargas especiais, pode ser necessário a
disponibilidade de dispositivos especiais para maximizar a produtividade dos
trabalhos de carga e descarga.
8.2.1 Guinchos
São utilizados como meio de elevação de carga, principalmente em locais de
difícil acesso, durante os períodos de construção ou reforma de instalações,
constituídos por um tambor para o enrolamento do cabo e um sistema de
transmissão para o acionamento manual ou motorizado do tambor. Este sistema
de transmissão depende das características de aplicação do equipamento,
sendo que os guinchos motorizados podem ser acionados por motor elétrico,
hidráulico ou pneumático. Os guinchos manuais têm capacidade entre 50 kgf
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
137
e-Tec Brasil
e 6000 kgf, sendo que em seu projeto o sistema de acionamento deve garantir
uma força de acionamento não superior a 25 kgf.
A estrutura de construção das máquinas de levantamento é realizada sob
diferentes formas em função do tipo, capacidade de carga e das dimensões
utilizada, sendo que as principais formas de construção podem ser divididas em:
•
Vigas abertas – normalmente emprega os perfis de construção estrutural,
como por exemplo, o “I” e o “U”, empregada em pontes rolantes, pórticos e guindastes giratórios. Este tipo de estrutura simplifica a construção,
entretanto tem a capacidade de carga limitada.
•
Vigas fechadas – são conhecidas como viga em caixa, ou meramente viga
caixão, empregadas principalmente em equipamentos de grande porte e
com capacidade de carga elevada, sendo atualmente muito utilizadas em
construções de pontes rolantes e pórticos.
8.2.2 Treliças
São estruturas que empregam a combinação de perfis soldados ou parafusados,
obtendo vigas com alta capacidade de carga, onde os elementos construtivos
utilizados podem ser cantoneiras, tubos, perfil “I”, “U”, etc. As treliças são
utilizadas em lanças de guindastes móveis, guindastes de construção civil e
em máquinas situadas em pátios de exploração de minério.
8.2.3 Transportadores hidráulicos
São perfeitos para movimentações realizadas em posições horizontais de paletes.
Estes equipamentos também são conhecidos como carrinho hidráulico, pois
permitem a elevação e a descida estável dos paletes. Apresenta fácil operação,
segurança e confiabilidade para operações em pisos planos de boas condições.
8.3 Elevadores e guindastes
8.3.1 Elevador
É um dispositivo de transporte usado para mover bens, pessoas, materiais,
etc. Correspondem a sistemas de elevação composto por:
e-Tec Brasil
•
Uma máquina de tração.
•
Um conjunto de polias.
138
Elementos de Máquinas
•
Guias e cabos de aço.
•
Contrapeso.
•
Quadro de comando do elevador.
Os principais fatores que diferem um elevador de outro são: capacidade de
carga e tráfego, velocidade, acabamento interno, etc., sendo os principais
determinantes na escolha adequada da máquina de tração e sistema de
controle do motor, assim como na seleção do quadro de comando e cabina.
De um modo geral um elevador pode ser dividido em 6 partes:
a) Casa de máquinas – referente ao local onde normalmente são instalados
os equipamentos de tração e o quadro de força que aciona o elevador.
b) Cabina – refere-se ao compartimento empregado no transporte da carga.
c) Contrapeso – é uma parte essencial do sistema, que permite que a carga
na cabina, seja transportada parcialmente balanceada empregando menos energia na operação.
d) Caixa ou caixa de corrida – local em que a cabina se desloca.
e) Patamar ou pavimento – local através do qual a carga entra na cabina.
f) Poço – local onde estão instalados os dispositivos de segurança (pára-choques) para proteção de limite de percurso do elevador.
NBR 13994 – esta norma fixa as condições exigíveis na elaboração do projeto, fabricação e instalação de elevadores de passageiros, com a finalidade
de adequá-los com características necessárias para o transporte de pessoas
portadoras de deficiência, que podem locomover-se sem o auxílio de terceiros.
8.3.2 Guindaste
É um equipamento que possui uma lança giratória e um sistema de levantamento
de carga, construído de acordo com o princípio da gangorra. Corretamente
dimensionado, o guindaste executará a contento todo o serviço e, corretamente
operado, trará rapidez e segurança à operação. Com manutenção preventiva
em dia, o guindaste dificilmente falhará quando solicitado. Os guindastes
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
139
e-Tec Brasil
são equipamentos de içamento de cargas que são montados sobre um veículo, sendo também chamados de guindastes móveis. Possuem uma lança
conectada à base do veículo que se projeta para adiante do equipamento
conforme Figura 8.2.
A lança possui variados movimentos, podendo formar diversos ângulos com
relação a um plano horizontal, variando sua inclinação. Isto permite que o
guindaste levante cargas em diferentes posições sobre o solo. Outro movimento
possível é o giro da lança, segundo um eixo vertical, com um raio de ação
que pode se estender a 360° ao redor do guindaste.
Figura 8.2: Partes que compõem um guindaste
Fonte: CTISM
Guindaste ou grua é um equipamento empregado para a elevação e movimentação de cargas e materiais pesados, com a utilização de uma ou mais
máquinas simples para mover cargas além da capacidade humana. Geralmente
usados no transporte industrial para carregamento e descarregamento de
cargas ou containers, na organização de materiais pesados e na construção
civil durante o deslocamento de materiais com grande massa.
8.4 Pontes rolantes
Estes equipamentos de içamento apresentam grande aplicabilidade nas usinas
hidrelétricas, pois são destinados à montagem e à desmontagem das unidades.
e-Tec Brasil
140
Elementos de Máquinas
Apresentam uma grande importância devido à facilidade e rapidez que proporcionam no trabalho emergencial de conserto de unidades. A ponte rolante
tem seus movimentos longitudinal, transversal e vertical motorizados, sendo
que, de acordo com o seu tamanho e potência, podem apresentar movimentos
comandados por um operador na cabina ou por botoeira ao nível do piso. O
movimento longitudinal esquerdo ou direito é realizado pelas rodas sobre os
trilhos e, o transversal esquerdo, ou direito, é feito pelo carro sobre a ponte.
As pontes rolantes variam em função dos fabricantes, de forma que existem
diversas opções oferecidas, por exemplo, em relação a potência de carga, as
pequenas têm até 30.000 N (3 t) e as grandes podem chegar até 120.000 N
(120 t). A montagem das pontes rolantes pode ser realizada em pequenos
vãos, de 8 m a 30 m. Em relação a capacidade da ponte rolante, esta deve ser
suficiente para permitir a movimentação da peça mais pesada, por exemplo,
o rotor do gerador.
8.4.1 Tipos de pontes rolantes
Os tipos mais comuns estão descritos a seguir:
8.4.1.1 Ponte rolante apoiada univiga
A capacidade deste tipo de ponte depende da capacidade do vão, pois podem
suportar cerca de 15.000 kg, sendo que as vigas principais podem ser constituídas de viga tipo “I” laminada ou viga tipo “caixão” soldada.
8.4.1.2 Ponte rolante apoiada dupla-viga
Apresenta como vantagem o aproveitamento da altura, pois o gancho de carga
pode ser içado entre as duas vigas principais. Neste tipo de ponte rolante, a
carga suportada pode ser de até 50.000 kg.
8.4.1.3 Ponte rolante suspensa
Este tipo de ponte geralmente utiliza o máximo de altura disponível, eliminando a necessidade de estrutura auxiliar no piso. O movimento ocorre na
aba inferior da viga de rolamento que é montada diretamente na estrutura
do prédio. Em relação a capacidade de carga suportada, suportam 10.000 kg.
8.5 Correias transportadoras
São equipamentos designados a transportar materiais sólidos a granel,
geralmente cereais, minerais, cavacos de madeira, bagaço de cana, etc., de
um a outro local dentro de unidades fabris. A principal característica destes
equipamentos está na possibilidade de conquistar grandes deslocamentos
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
141
e-Tec Brasil
horizontais, com reduzido custo de manutenção em relação à simplicidade de
sua operação. Mas apresentam limitações quanto ao deslocamento vertical,
devido ao ângulo de ataque, o qual deve ser de, no máximo, 20º. Estes equipamentos são muito utilizados em indústrias de mineração, alimentícias, química,
madeiras, cervejarias, etc. Alguns cuidados devem ser tomados para obter
uma maior durabilidade das correias transportadoras, pois é muito comum nas
instalações as correias trabalharem desalinhadas e frequentemente atingindo
a borda em estruturas ou em roletes, provocando o desalinhamento que é
comprovadamente um dos principais responsáveis pela redução significativa
da vida útil das correias.
A seguir são citados diversos itens que podem afetar diretamente a durabilidade da correia:
a) Estrutura metálica – esta averiguação pode ser efetuada de forma simples, estendendo uma linha ou cordão ao longo da estrutura, avaliando
os possíveis desvios.
b) Tambores – os tambores inicialmente devem estar perpendiculares à linha de centro do transportador e estarem paralelos entre si.
c) Roletes – da mesma forma que os tambores, os roletes devem permanecer perpendiculares em relação à linha de centro do transportador,
limpos e girando livremente.
d) Alimentação – o desalinhamento pode ser ocasionado devido à alimentação descentralizada do transportador, o que pode ocorrer devido ao
peso, gerando uma força que desalinhará a correia.
Figura 8.3: Alimentação descentralizada (a) e desalinhamento da correia (b)
Fonte: CTISM
8.6 Transportadores pneumáticos
Sistemas utilizados para transportar os resíduos coletados nos filtros de mangas
possui capacidade de transporte variado de resíduos de madeira seca ou úmida.
e-Tec Brasil
142
Elementos de Máquinas
Filtro de mangas do sistema transporte pneumático, instalado em cima do
silo, com limpeza automática das mangas, através de jatos de ar comprimido,
comandadas por um sequenciador eletrônico.
8.7 Empilhadeiras
Define-se empilhadeira (Figura 8.4) como um veículo autopropulsor de quatro
rodas, projetado para levantar, transportar e posicionar materiais, constituindo-se
em um dos equipamentos mais versáteis no transporte interno.
Figura 8.4: Empilhadeira a gás
Fonte: Autor
Destina-se tanto à movimentação vertical quanto horizontal de praticamente
todos os tipos de materiais, sem as limitações de um trajeto fixo. As cargas
são carregadas em garfos, com movimento para cima e para baixo, sobre um
quadro situado na parte dianteira do veículo. As rodas traseiras são direcionadas
e as frontais de tração, podem ser motorizadas ou manuais. É uma máquina
onde o peso da carga movimentada é balanceado por um contrapeso colocado
na parte traseira do veículo. É construída segundo o princípio da “gangorra”,
onde a carga, nos garfos, é equilibrada pelo peso da máquina. O centro de
rotação ou o “apoio da gangorra” é o centro das rodas dianteiras. Dessa
maneira, é muito importante sabermos a distância do centro das rodas até o
centro da carga colocada.
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
143
e-Tec Brasil
A capacidade de elevação de uma empilhadeira é determinada por dois fatores:
a) Peso da carga.
b) Distância do centro de gravidade da carga.
Segundo a norma P-NB-153 da ABNT, as capacidades são referidas com centro
de carga a 60 cm. Para informações exatas, deve-se referir ao gráfico de
capacidade, publicado nos folhetos de especificações de cada empilhadeira.
A maioria das empilhadeiras tem uma suspensão de três pontos, mesmo
quando se locomove em quatro rodas, conforme Figura 8.5.
Figura 8.5: Empilhadeira
Fonte: CTISM
Normalmente, o eixo traseiro pivota sobre um pino no centro, de modo que a
empilhadeira está suspensa em três pontos conforme Figura 8.6, no pino de
articulação do eixo traseiro e em cada uma das rodas dianteiras. A área compreendida dentro dos pontos de suspensão é chamada de triângulo de estabilidade.
Se o ponto de equilíbrio incidir fora do triângulo da estabilidade, a empilhadeira
tomba ao longo de uma das linhas do triângulo. Quando o ponto de equilíbrio
se desloca também, em resposta a uma aceleração e desaceleração repentina
ou virada bruscas, a empilhadeira tomba para frente.
A estabilidade é resultante de vários fatores. Os principais são: distância entre
eixos, largura total do eixo de tração, altura de elevação e distribuição do peso
são os maiores. Acessórios requeridos e tipos de cargas a serem manipulados
também são considerações importantes.
e-Tec Brasil
144
Elementos de Máquinas
Figura 8.6: Empilhadeira suspensa sob três pontos
Fonte: CTISM
A transferência de peso e os movimentos do centro de gravidade resultantes,
as forças dinâmicas criadas quando a máquina está em movimento, freando,
elevando, inclinando e descendo cargas, são considerações de estabilidade.
Figura 8.7: Centro de equilíbrio (a) e posicionamento (b)
Fonte: CTISM
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
145
e-Tec Brasil
Figura 8.8: Elevação de cargas com empilhadeira
Fonte: CTISM
8.7.1 Tipos de estabilidade
e-Tec Brasil
•
Estabilidade lateral em movimento – deve ser considerado a habilidade
da máquina manobrar rapidamente, quando estiver trabalhando vazia e
a carga estiver abaixada a 30 cm do chão.
•
Estabilidade lateral de empilhamento – deve ser considerado o alto
empilhamento de cargas, assim como o efeito ao declive do solo, nas
atividades de alto empilhamento.
•
Estabilidade longitudinal em movimento – deve ser considerada a
habilidade de parar a máquina, estando ela em movimento, vazia ou
carregada e com carga aproximadamente a 30 cm do solo.
•
Estabilidade longitudinal de empilhamento – deve ser considerado o manejo
de cargas nas elevações do empilhamento e o efeito de paradas imprevistas.
146
Elementos de Máquinas
Resumo
Nesta aula, aprendemos a conhecer diferentes tipos de máquinas de elevação
de transporte, a definir o tipo de equipamento a ser utilizado na elevação ou
transporte, assim como a identificar, de acordo com a carga, os respectivos
tipos de aplicações.
Atividades de aprendizagem
1. De acordo com a frase a seguir, marque (V) para verdadeiro e (F) para falso
para as afirmativas a seguir e assinale a alternativa que contém a sequência
correta.
Para definir o dimensionamento do tambor devem ser consideradas três
condições de carregamento:
(( ) Solicitação de compressão e flexão devido ao enrolamento.
(( ) Solicitação de flexão devido à torção do cabo.
(( ) Solicitação de rotação que produz um momento de tração.
a) V – F – F
b) V – F – V
c) V – V – F
d) F – V – F
e) F – F – V
2. Marque (V) para verdadeiro e (F) para falso para as afirmativas a seguir e
assinale a alternativa que contém a sequência correta
(( ) Tambor ou dromo é o elemento do sistema de elevação, cuja função
é acomodar o cabo de aço entre os cursos mínimo e máximo, o que
juntamente com o diâmetro especificado para o cabo, determina as
características dimensionais para o tambor.
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
147
e-Tec Brasil
(( ) Vigas fechadas – empregada em pontes rolantes, pórticos e guindastes
giratórios. Este tipo de estrutura simplifica a construção, entretanto tem
a capacidade de carga limitada.
(( ) NBR 13994 – esta norma fixa as condições exigíveis na elaboração do
projeto, fabricação e instalação de elevadores de passageiros, com a
finalidade de adequá-los com características necessárias para o transporte
de pessoas portadoras de deficiência e, que podem locomover-se sem
o auxílio de terceiros.
(( ) Correias transportadoras apresentam limitações quanto ao deslocamento
vertical, devido ao ângulo de ataque, o qual deve ser de no máximo 25º.
a) V – F – V – V
b) F – V – F – V
c) F – F – V – F
d) V – F – F – F
e) V – F – V – F
3. Complete corretamente a frase abaixo de acordo com as alternativas
propostas.
Se o ponto de equilíbrio incidir __________ do triângulo da estabilidade, a
empilhadeira __________ ao longo de uma das linhas do triângulo. Quando
o ponto de equilíbrio se desloca também, em resposta a uma __________ e
__________ repentina ou virada bruscas, a empilhadeira tomba para frente.
a) fora – tomba – aceleração – desaceleração
b) dentro – tomba – aceleração – freada
c) fora – para – parada – desaceleração
d) fora – tomba – aceleração – freada
e) dentro – para – parada – freada
e-Tec Brasil
148
Elementos de Máquinas
4. Relacione os centros de equilíbrio, mostrados na Figura 8.9, com as afirmativas e assinale a alternativa com a sequência correta.
Figura 8.7: Centro de equilíbrio – exercício
Fonte: CTISM
(( ) Repouso
(( ) Parada
(( ) Arranca
a) B – C – A
b) C – A – B
c) A – C – B
d) A – B – C
e) B – A – C
5. Em relação à durabilidade da correia, como devem encontrar-se os tambores?
6. O que é muito comum nas instalações que utilizam correias transportadoras?
7. O que deve ser considerado na estabilidade lateral de empilhamento?
Aula 8 - Máquinas de elevação e transporte
149
e-Tec Brasil
Referências
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13994: elevadores de passageiros:
elevadores para transporte de pessoa portadora de deficiência. Rio de Janeiro, maio de
2000.
COLLINS, J. Projeto mecânico de elementos de máquinas: uma perspectiva de
prevenção de falhas. São Paulo: Editora LTC, 2006.
CUNHA, Lauro Salles, CRAVENCO, Marcelo Padovani. Manual prático do mecânico.
São Paulo: Ed. Hemus, 2003.
FAIRES, V. M. Elementos orgânicos de máquina. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 1971. v. I e II.
MELCONIAN, S. Elementos de máquinas. São Paulo: Ed. Érica Ltda., 2008.
PROVENÇA, F. Projetista de máquinas. São Paulo: Ed. PROTEC,1978. v. I, II e III.
SHIGLEY, J. E. Elementos de máquinas. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 1984. v. I e II.
TELECURSO MECÂNICA. Elementos de máquinas. Rio de Janeiro: Ed. Globo, 1984. v. I e II.
e-Tec Brasil
150
Elementos de Máquinas
Currículo do professor-autor
Atualmente, o professor Alessandro de Franceschi trabalha como Professor
de Ensino Básico, Técnico e Tecnológico no Colégio Técnico Industrial de Santa
Maria (CTISM), vinculado a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
•
Técnico em Mecânica CTISM (UFSM).
•
Técnico em Eletrotécnica CTISM (UFSM).
•
Graduado em Engenharia Mecânica (UFSM).
•
Formação Pedagógica – Licenciatura Plena em Ensino Profissionalizante
pela Universidade de Ijuí (UNIJUI).
•
Especialização em:
–– Engenharia e Segurança do Trabalho (UFSM).
–– Gerenciamento da Qualidade (UFSM).
–– Gerenciamento de Máquinas e Equipamentos Agrícolas (UFPEL).
•
Mestrado em Engenharia de Produção (UFSM).
•
Doutorando em Engenharia Agrícola – área de Mecanização Agrícola
(UFSM).
No CTISM, ministra as disciplinas de Elementos de Máquinas para o curso
Técnico em Mecânica; Administração e Organização do Trabalho, Ergonomia
e Tecnologias e Processos Industriais III para o curso Técnico em Segurança
do Trabalho; Segurança em Soldagem para o curso Técnico em Soldagem e
Introdução a Segurança de Máquinas e Equipamentos, Gestão Industrial I e
II para o Curso Superior em Tecnologia de Fabricação Mecânica.
Miguel Guilherme Antonello ocupa, atualmente, o cargo de Professor do
Ensino Básico, Técnico e Tecnológico no Colégio Técnico Industrial de Santa
Maria (CTISM). Atuou na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em projeto
mecânico de motores elétricos assíncronos, projeto mecânico de estruturas
veiculares e simulação computacional.
•
Técnico em Informática – Colégio Politécnico da UFSM (2005).
•
Técnico em Eletromecânica – CTISM (2007).
•
Graduação em Engenharia Mecânica – UFSM (2012),
•
Formação pedagógica no Programa Especial de Graduação de Formação
de Professores para a Educação Profissional – UFSM (2014),
•
Mestrando em Engenharia de Produção – UFSM.
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