Ómi - 7. uniões de veios

Escola de Engenharia

Universidade do Minho Escola de Engenharia

Universidade do Minho

Órgãos de Máquinas I 7. Uniões de veios

Luís Ferreira da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica



Ligar veios (por exemplo o veio de um motor ao veio de uma bomba); Ligar veios que fazem entre si um certo ângulo; Compensar desalinhamentos entre os veios; Limitar a potência máxima transmitida; Minimizar as vibrações e os choques.

Uniões de veios Funções

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É praticamente impossível alinhar os veios a ligar de forma que os seus eixos sejam exactamente colineares.

Tipos de desalinhamentos: Desalinhamentos paralelos e angulares (devidos a imprecisão de montagem dos apoios ou a deformação dos veios sob a acção de cargas);

Desalinhamentos axiais (devido a expansão térmica).

(Phelan, R. M., “Fundamentals of Mechanical Design”, McGraw-Hill, 3rd Edition, New York, 1970.)

Uniões de veios Tipos de desalinhamentos

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As uniões de veios podem classificar-se de acordo com o tipo e o grau de desalinhamento que admitem: Uniões rígidas

Não admitem qualquer tipo de desalinhamento

Uniões flexíveis

Sem flexibilidade torcional

Com pequena flexibilidade torcional

Com grande flexibilidade torcional

Uniões de veios Tipos de uniões

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Uniões rígidas de flange: As flanges são chavetadas a cada um dos veios e são ligadas entre si por parafusos:

Têm grande capacidade de transmissão de potência e Não admitem qualquer tipo de desalinhamento.

(Phelan)

Uniões de veios Uniões rígidas

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Dimensionamento: Chavetas (esforço de corte) Parafusos – admitindo que todo o binário é transmitido pelos

parafusos, estes são dimensionados ao corte,

em que: dp – diâmetro do parafuso T – binário total a transmitir r1 – raio do eixo do parafuso N – número de parafusos ad – tensão admissível ao corte

ad

pNr

Td

1

4

(Phelan)


6



4

dDNFT i

Dimensionamento: O binário transmitido por atrito pode ser dado por: em que: μ – coeficiente de atrito N – número de parafusos Fi – pré-esforçamento de cada parafuso D, d – diâmetro exterior e interior da superfície de atrito


(Phelan)

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Uniões rígidas de manga: (a) União de manga com fixação por parafusos; (b) União de manga com fixação por pinos.

(a)

(b)


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Uniões rígidas de manga:

Os veios devem ser correctamente alinhados, pois a união não tem flexibilidade;

Os parafusos actuam por pressão de contacto, o que significa que a capacidade de transmissão de potência está limitada ao tamanho do parafuso;

Dimensionamento dos pinos ao corte [situação (b)]: em que: T – binário transmitido r – raio do veio d – diâmetro dos pinos ad – tensão admissível ao corte adr

Td

2

(a)

(b)


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Pinos fusíveis: Estes componentes actuam como sistema de segurança mecânico; Pode utilizar-se numa união rígida de manga (como visto

anteriormente) para limitar a potência máxima transmitida.

(Phelan)


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Pinos fusíveis:

São projectados deliberadamente com um coeficiente de segurança inferior ao dos outros componentes;

São frequentemente feitos de material menos resistente que o dos outros elementos (com elementos em aço pode ser utilizado um pino fusível de latão ou de bronze).

Inconvenientes da sua utilização: Não é um sistema muito sensível; Pino precisa de ser substituído depois de cada ruptura.

Outro sistema de segurança simples que é utilizado para cargas ligeiras recorre a uma manga com ligação de esfera e mola (com regulação).

(Phelan)


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Devido às tolerâncias de fabrico e à montagem, é praticamente impossível conseguir um perfeito alinhamento dos veios. Quando dois veios são ligados por uma união rígida, qualquer desalinhamento (linear ou angular) tem efeitos inconvenientes nos elementos do conjunto. Alguns desses inconvenientes são:

Flexão alternada nos veios;

Cargas inesperadas e excessivas nas chumaceiras;

Vibrações excessivas.

As uniões flexíveis podem eliminar alguns destes problemas, desde que o desalinhamento não seja demasiado grande.

Uniões de veios Uniões flexíveis

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Uniões flexíveis sem flexibilidade torcional: União Oldham Podem admitir desalinhamentos paralelos e axiais consideráveis e algum desalinhamento angular. Os elementos externos da ligação são chavetados, ou fixos com parafuso, aos veios. O elemento central móvel faz a ligação entre os elementos extremos, necessitando de ser lubrificado nas suas faces de escorregamento.

(Phelan)


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Uniões flexíveis sem flexibilidade torcional: União americana Neste tipo de uniões é possível substituir as superfícies desgastadas e a lubrificação é feita com massa, que passa da cavidade central para os pontos de desgaste através de canais. A sua capacidade de transmissão pode ir até 675 Cv.

(Phelan)


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Uniões flexíveis sem flexibilidade torcional:

Um exemplo de uma montagem típica

(Phelan)


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Uniões flexíveis sem flexibilidade torcional:

(Phelan)


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Uniões flexíveis com pequena flexibilidade torcional: O elemento móvel pode ser de borracha endurecida ou de um outro qualquer material flexível. Estas uniões são relativamente baratas e a sua capacidade é superior a 115 Cv a 1750 rpm.

(Phelan)


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Uniões flexíveis com grande flexibilidade torcional: Estas uniões podem funcionar com 0.8 mm de desalinhamento paralelo e 2º de desalinhamento angular, admitindo até 15º de torção na transmissão de movimento. São particularmente úteis para minimizar a transmissão de vibrações.

(Phelan)


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Uniões flexíveis com grande flexibilidade torcional:

(Phelan)


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Utilizadas em aplicações com um desalinhamento angular considerável, constituídas por duas forquilhas e um bloco intermédio em forma de cruz (cruzeta) com pinos.

(Phelan)

(Phelan)

Uniões de veios Uniões universais

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Uma união isolada não tem flexibilidade torcional nem permite qualquer desalinhamento paralelo.

A relação entre a velocidade do veio movido e a do veio motor não é constante durante cada rotação (dependente do valor de ).

A variação cíclica de velocidade

introduz vibrações de torção, por isso é recomendável a utilização de ângulos <15º;

Para ângulos >45º, o sistema só

é aplicável para funcionamento manual ou velocidades muito pequenas.

(Phelan)


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Duas uniões associadas, com um veio intermédio, permitem um grande desalinhamento paralelo (muito maior do que qualquer união flexível). Com esta montagem, a variação de velocidade é compensada e a velocidade do veio de saída é igual à do veio de entrada.

(Phelan)


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Outra possibilidade é a utilização de veios flexíveis: Usados em sistemas de baixa potência, permitindo acomodar grandes desalinhamentos paralelos e angulares, diminuindo a complexidade do acoplamento da transmissão.

(Phelan)

Uniões de veios Veios flexíveis

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(S. S. White Tech., Inc.)

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