Aula 5 e 6: Capítulo 3 Eixos, árvores, mancais e guias · PDF fileOs eixos e...
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Luziane Barbosa
Aula 5 e 6: Capítulo 3
Eixos, árvores, mancais e guias
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História
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Árvore:
� Elemento que gira transmitindo potência.
� Submetido à esforços de flexão.
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Exemplo de árvore
� O virabrequim transforma movimento circular em linear.
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Eixo
� Elemento fixo ou não que suporta rodas dentadas, polias,etc...
� Sujeito principalmente a esforços de flexão.
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Exemplos:
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Materais
� Os eixos e árvores precisam de:� Resistência mecânica: resistência à tração de 500 à
600N/mm²;� Resistência ao desgaste: tratamento térmico (têmpera ou
cementação);
� Podemos usar: � Aço ABNT 1045 com dureza de 40 a 50 RC após
revenimento. � Aços liga com 28-35RC;� Aços para cementação que devem atingir 56 à 62RC;
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Eixos maciços
� A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas.
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Eixos e Árvores Vazadas
� Eixo-árvore vazado são utilizados em máquinas-ferramenta para facilitar a fixação de peças mais longas para a usinagem.
� Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais leves.
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Eixos cônicos
� A parte que se ajusta tem um formato cônico é firmemente presa por uma porca.
� Uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa.
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Eixos roscados
� Esse tipo de eixo e composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua utilização como elemento de transmissão e também como eixo prolongador;
� Utilizado na fixação de rebolos para retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos.
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Formas de transmissão de força e movimento:
�Pela forma:� Chavetado;� Entalhado;� Estriado;� Seção
poligonal;
�Pelo atrito:� Elementos
anelares;� Arruelas estreladas;
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Transmissão pela forma
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Transmissão pela forma
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Elementos Chavetados
� Usado em:� Polias;� Engrenagens;� Acoplamento;
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Elementos Entalhados
� Transmite forças maiores que os chavetados e permite distribuição de forças em todo o perímetro do encaixe. Podendo ter de 4 a 20 entalhes.
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Elementos Estriados
� Seção transversal forte;
� Boa distribuição do momento torçor;
� Facilita a montagem;
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Elementos com Seção Poligonal
� Momento de rotação máximo;
� Aproveitamento máximo das forças de torção.
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Transmissão por cardan
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Terminais de cardan
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Transmissão por atrito
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Elementos Anelares
Dois anéis cônicos apertados entre si e atuando simultaneamente sobre o eixo e o cubo, fazendo com que as peças giram sem golpe frontal e por isso com rigorosa circularidade.
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Arruelas Estreladas
� Proporcionam grande vigor de movimento frontal circular. O aperto é produzido pelo aparafusamento que força a arruela simultaneamente contra o eixo e o cubo.
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Formas de transmissão de força e movimento:
�Pela forma:� Chavetado;� Entalhado;� Estriado;� Seção
poligonal;
�Pelo atrito:� Elementos
anelares;� Arruelas estreladas;
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Tipos de espiga
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Esforços radiais e eixos
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fatores considerar no projeto de eixos e arvores:
� Carga;� Operação;� Material;� Dimensionamento;� Tratamento térmico;� Acabamento superficial;� Tolerâncias.
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Temperatura de operação
� O projeto deve considerar se eixo expande-se e contrai-se com as mudanças de temperatura.
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Função de fusível
Em certas máquinas, alguns eixos assumem a função de fusível de segurança, ou seja, sua quebra evita danificação de um outro componente mais caro.
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Fatores a observar na usinagem de eixos e árvores
� tolerâncias dimensionais;� tolerâncias geométricas:
� Ovalização (circularidade e cilindricidade);� Conicidade;� Excentricidade (concentricidade);� Estado superficial (Rugosidade);� Rebarbas;� Raios de concordância;� e as posições dos furos para lubrificação.
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A rugosidade depende de cada processo
� Ver pág. 248 informação técnicas SENAI
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Montagem
Durante a montagem o fator mais importante a ser observado é o perfeito alinhamento do eixo ou da árvore, pois o desalinhamento provoca uma rápida quebra por fadiga.
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Montagem de retentores
Montar e dimensionar corretamente afim de evitar vazamento de óleo ou sucos no eixo.
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Em gaxetas,
� O aperto deve ser o suficiente para vedar, mas não provocar superaquecimento.
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Limpeza na montagem
� É fundamental para evitar o desgaste por abrasão provocado pela sujeira.
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Lubrificação
� Não devem esquecer os cuidados com lubrificação.
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Principais danos nos eixos e árvores
� Quebra ou deformação por sobrecarga;
� Quebra por fadiga;
� Desgaste acelerado
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Quebra ou deformação por sobrecarga
� Aplicação de força superior a resistência;
� Engripamento das buchas ou rolamentos;
� No caso de virabrequins, engripamentos nos pistões;
� Penetração de um corpo estranho entre os dentes das engrenagens;
� Pancadas ou vibrações súbitas;
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Quebra por fadiga
� Caracteriza-se pelo aparecimento de trincas sob esforço cíclico ( variação de carga), inferior ao limite de escoamento que progride até o momento em que a secção restante não e suficiente para agüentar a carga e se rompe.
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Quebra por fadiga
� Cantos vivos ( principalmente internos)� Mudança brusca de secção� Furos de lubrificação em lugares inadequados� Desalinhamento dos eixos rigidamente
acoplados� Falta de contra pesos;� Carga radial excessiva imposta pela correia
ou corrente muito esticada;� Componentes desbalanceados;
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Quebra por fadiga
� Recuperação mal feita:� Sequência de solda errada ou eletrodo
errado;� Falta de remoção das trincas ou
remoção mal feita;� Endireitamento mal feito ou
incompleto;
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Mancais de deslizamento
� São conjuntos destinados a suportar as solicitações de peso e rotação de eixos e árvores.
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Mancais de deslizamento
� Os mancais, em sua maioria, são constituídos por uma carcaça e uma bucha. A bucha pode ser dispensada em casos de pequena solicitação.
� Os mancais estão submetidos ao atrito de deslizamento que é o principal fator a considerar para sua utilização.
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Classificação quanto aos esforços
Mancal axial Mancal radial Mancal misto
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Mancal axial
� Impedem o deslocamento na direção do eixo, isto é , absorver esforços longitudinais.
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Mancal axial
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Mancal radial
� Impedem o deslocamento na direção do raio, isto é, absorvem esforços transversais.
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Mancal radial
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Mancal misto
� Tem, simultaneamente, os efeitos dos mancais axiais e radiais.
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Formas construtivas dos mancais
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Mancal axial
Feito de ferro fundido ou aço, tem como fator principal a forma da superfície que deve permitir uma excelente lubrificação.
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Mancais axiais
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Mancais axiais
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Mancal inteiriço
Feito geralmente de ferro fundido e empregado como mancal auxiliar embuchado ou não.
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Mancal inteiriço
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Mancal ajustável
� Feito de ferro fundido ou aço e embuchado.� A bucha tem sempre forma que permite reajuste radial.� Empregado geralmente em tornos e máquinas que devem
funcionar com folga constante.
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Mancal reto bipartido
� Feito de ferro fundido ou aço embuchado com buchas de bronze ou casquilhos de metal anti-fricção.
� Empregado para exigências médias.
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Mancal reto bipartido
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Mancal reto bipartido
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Mancal a gás
� O gás ( nitrogênio, ar comprimido,etc.) é introduzido através defuros radiais no mancal e mantém o eixo suspenso no furo.
� Isso permite altas velocidades e baixo atrito.
� Empregado em turbinas para esmirilhamento e outros equipamentos de alta velocidade.
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Buchas
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Buchas
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Buchas
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Buchas
� Podem ser de forma cilíndrica ou cônica;
� Apoiam eixos e guiam brocas e alargadores.
� Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha deve haver lubrificação.
� Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos, deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo.
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Propriedades dos Materiais para buchas
� baixo módulo de elasticidade, para facilitar a acomodação à forma do eixo;
� baixa resistência ao cisalhamento, para facilitar o alisamento da superfície;
� baixa soldabilidade ao aço, para evitar defeitos e cortes na superfície;
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Propriedades dos Materiais para buchas
� boa capacidade de absorver corpos estranhos, para efeito de limpar a película lubrificante;
� resistência à compressão, à fadiga, à temperatura de trabalho e à corrosão;
� boa condutibilidade térmica para dissipar o calor;
� coeficiente de dilatação semelhante ao do aço.
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Materiais para buchas
� Os materiais mais usados são: � bronze fosforoso;� bronze ao chumbo;� Latão;� ligas de alumínio;� ligas de cobre sinterizado com adição de
chumbo ou estanho ou grafite em pó;� materiais plásticos como o náilon e o
politetrafluretileno (teflon).
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Casquilho
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Bronzina/Casquilho
� É utilizado para reduzir o atrito e servir de apoio e guia para peças giratórias, deslizantes ou oscilantes de um conjunto mecânico (por exemplo um motor), permitindo-lhes o movimento com um mínimo de atrito.
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Buchas sinterizadas
� Os sinterizados são autolubrificantes por serem mergulhados em óleo quente após sua fabricação. Este processo faz com que o óleo fique retido na porosidade do material e com o calor do trabalho venha à superfície cumprir sua função.
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Buchas de Teflon
� Também são auto-lubrificantes por conta de sua composição química;
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Buchas grafitadas
� Também são auto-lubrificantes por conta de do grafite que é lubrificante;