Peças mecânicas essenciais: Um guia completo

I. Veios

O veio é utilizado para instalar e fixar peças mecânicas, como engrenagens, rodas rotativas e polias, para produzir movimento de rotação ou vibração.

1. Classificação dos veios

(1) Classificação por tipo de carga

1) Eixo. Um eixo que apenas suporta cargas de flexão durante o funcionamento e não transmite binário. Os eixos dividem-se em eixos fixos (por exemplo, veios que suportam polias, eixos dianteiros de bicicletas) e eixos rotativos (por exemplo, eixos de veículos ferroviários), consoante rodem ou não.

2) Eixo de acionamento. Um veio que transmite o binário durante o funcionamento mas que não suporta ou suporta muito pouco carga de flexãoO eixo entre a caixa de velocidades e o eixo traseiro de um automóvel, por exemplo.

3) Eixo. Um veio que suporta cargas de flexão e transmite o binário durante o funcionamento.

(2) Classificação por forma do veio

1) Eixo reto. Divididos em veios lisos e veios escalonados. Os veios lisos têm o mesmo diâmetro exterior, forma simples e são fáceis de processar; os veios escalonados têm diâmetros diferentes em secções diferentes e são amplamente utilizados em máquinas.

2) Virabrequim. Utilizada nos mecanismos de transmissão de vários motores de combustão interna, motores a vapor, etc.

3) Veio flexível. Utilizado para ligar dois veios que não estão no mesmo eixo, não estão na mesma direção, ou têm movimento relativo, para transmitir movimento de rotação e binário.

2. Estrutura do veio

(1) Jornal

A parte do veio que encaixa na chumaceira, o seu diâmetro deve estar em conformidade com a norma do diâmetro interior da chumaceira.

(2) Extremidade do veio

A parte do eixo onde o cubo é instalado, o seu diâmetro deve corresponder ao diâmetro interior do cubo da peça de encaixe e adotar diâmetros normalizados.

(3) Corpo do veio

A parte que liga o moente à extremidade do veio.

(4) Ombro do veio, colar do veio

A parte escalonada utilizada para a fixação axial das peças é designada por ressalto de veio e a parte em forma de anel é designada por colar de veio.

Nota:

• Para facilitar a montagem, as extremidades do moente e da extremidade do veio devem ter chanfros.
• O diâmetro das peças roscadas ou estriadas no veio deve estar em conformidade com as normas relativas a roscas ou estrias.
• O comprimento de cada secção do veio é determinado pela largura das peças de encaixe, pela estrutura global e pelo processo de montagem/desmontagem.

3. Fixação de peças em veios

Os métodos mais comuns de posicionamento e fixação de peças em veios incluem porcas redondas, ombros e colarinhos de veios, mangas, anéis de retenção de extremidade de veios, anéis de pressão, placas de extremidade de veios, parafusos de ajuste, chaveta cónica ligações, ligações de pinos e ajustes de interferência.

4. Estruturas de processo comuns em veios

A processabilidade da estrutura do veio refere-se à forma estrutural do veio que deve ser fácil de processar, fácil de montar e manter as peças no veio, e capaz de melhorar a produtividade e reduzir os custos. De um modo geral, quanto mais simples for a estrutura do veio, melhor será a sua processabilidade. Com a premissa de satisfazer os requisitos de utilização, a forma estrutural do veio deve ser simplificada tanto quanto possível.

1) A estrutura e a forma do eixo devem ser convenientes para o processamento, montagem e manutenção.

2) O diâmetro dos veios escalonados deve ser maior no meio e menor nas duas extremidades para facilitar a montagem e a desmontagem das peças no veio.

3) As áreas de transição entre a extremidade do veio, o moente e o ombro (ou colarinho) devem ter chanfros ou raios de filete para facilitar a montagem das peças no veio, evitar arranhar as superfícies de contacto e reduzir a concentração de tensões. Os chanfros (ou raios de filete) devem ser feitos de forma tão consistente quanto possível para facilitar o processamento.

4) Quando os fios precisam de ser cortados ou se for necessário efetuar uma retificação no veio, devem existir ranhuras de alívio da rosca e ranhuras de passagem da mó.

5) Quando existem duas ou mais ranhuras de chaveta no veio, as larguras das ranhuras devem ser tão consistentes quanto possível e dispostas na mesma linha para facilitar o processamento.

II. Molas

As molas são peças feitas de materiais elásticos que se deformam sob força externa e regressam ao seu estado original quando a força é removida.

As molas podem ser classificadas de acordo com a carga que suportam, como molas de tração, compressão, torção e flexão; de acordo com a forma, como molas helicoidais, de anel, de disco e planas.

(1) Molas de tração

Medir a força e o binário, como molas em balanças de molas e dinamómetros.

(2) Molas de compressão

Utilizado em equipamento médico respiratório, dispositivos médicos móveis, ferramentas manuais, equipamento de cuidados domésticos, redução de vibrações, molas de válvulas de motores, etc.

(3) Molas de torção

Controlar o movimento de mecanismos ou a posição de peças, tais como molas em embraiagens, travões, mecanismos de came, válvulas e reguladores, e molas de travão em automóveis e bicicletas.

(4) Molas de flexão

Amortecer e absorver as vibrações, como a suspensão de um veículo e as molas de vários amortecedores.

(5) Molas helicoidais

Normalmente utilizado em mecanismos de equilíbrio em máquinas, amplamente aplicado em automóveis, máquinas-ferramentas, aparelhos eléctricos e outras produções industriais.

(6) Molas de anel

Aplicado em situações em que o espaço é limitado e é necessário um forte amortecimento.

(7) Molas de disco

Molas de amortecimento fortes para máquinas pesadas, aviões, etc., amplamente utilizadas em embraiagens, válvulas de alívio de pressão, anéis de vedação e mecanismos de controlo automático.

(8) Molas planas

Armazenar energia como fonte de energia, como as molas principais utilizadas em relógios mecânicos, instrumentos e brinquedos.

III. Vedação de peças

Vários veios atravessam as paredes exteriores de máquinas, caixas de velocidades, rolamentos ou corpos de válvulas. Para evitar que o pó, a sujidade, a água e os meios nocivos entrem no corpo da máquina e para evitar que os lubrificantes ou os meios de trabalho saiam do corpo da máquina, são necessários dispositivos de vedação.

Os veios rotativos, os eixos e os fusos executam movimentos de rotação, enquanto os pistões executam movimentos alternativos. A vedação não deve afetar os movimentos rotativos e alternativos, isolando os espaços uns dos outros.

1. Vedação dos contactos

(1) Materiais de embalagem

Utilizado principalmente para vedar fusos e hastes de pistões alternativos de baixa velocidade, geralmente utilizando fibras, fibras metálicas, fibras macias metaisou outros materiais de vedação não formadores.

(2) Anéis de feltro

Utilizados para vedar as câmaras de óleo das chumaceiras. O seu fabrico é simples e pouco dispendioso.

(3) Anéis de vedação

Utilizado para pistões e hastes de pistão com baixa pressão de trabalho.

(4) Anéis do pistão

Fabricados em ferro fundido cinzento ou metais não ferrosos, podem vedar eficazmente pistões de alta pressão e têm boa resistência ao desgaste.

2. Vedação sem contacto

(1) Vedação da folga

Utiliza a pequena folga entre as peças móveis para proporcionar uma ação de vedação, que pode impedir a entrada de pó e sujidade até certo ponto, mas não pode impedir a saída de líquidos e gases.

(2) Ranhura para óleo

Deve ser enchido com massa lubrificante durante a montagem. Quando o veio roda a alta velocidade, formam-se vórtices na ranhura do óleo, criando uma vedação eficaz.

(3) Junta de labirinto

Cheio de massa lubrificante, é um excelente vedante para evitar a entrada de poeiras e fugas de óleo. A folga é de 0,5-0,75 mm.

(4) Labirinto

O labirinto axial é utilizado para rolamentos divididos, enquanto o labirinto radial é utilizado para rolamentos integrais.

(5) Anel de proteção do óleo

O óleo que flui no veio salpica para fora na sua circunferência máxima (à velocidade circunferencial máxima). O óleo salpicado regressa à caixa através de orifícios na parte inferior da câmara de óleo.

IV. Rolamentos

1. Rolamentos de deslizamento

A função dos rolamentos é apoiar o eixo e as peças no eixo, permitindo-lhes rodar e manter uma certa precisão de rotação, reduzindo a fricção e o desgaste entre peças relativamente rotativas.

(1) Atrito e lubrificação

1) Fricção seca

Embora a superfície do moente seja rectificada e a superfície interior da chumaceira seja maquinada com precisão, existe ainda uma certa rugosidade. Sem lubrificante, haveria uma fricção de deslizamento significativa entre estas superfícies, resultando em temperaturas elevadas e desgaste. A fricção a seco não é permitida na utilização prática.

2) Fricção mista

Após a adição de lubrificante às superfícies de deslizamento, as saliências nas superfícies metálicas continuam a entrar em contacto umas com as outras, causando uma pequena fricção e desgaste. Isto não é aceitável para veios que trabalham durante longos períodos.

O atrito misto ocorre principalmente quando o moente começa a rodar. As chumaceiras que alternam frequentemente entre os estados estacionário e rotativo desgastam-se mais rapidamente do que as que estão em funcionamento contínuo.

3) Atrito do fluido

Se houver óleo lubrificante suficiente entre as duas superfícies de fricção e se estiverem reunidas determinadas condições, pode formar-se uma película de óleo sob pressão com uma espessura de várias dezenas de microns entre as duas superfícies de fricção. Esta pode separar as duas superfícies metálicas em movimento. Neste caso, apenas existe fricção entre os fluidos.

4) Posição do moente na chumaceira

A película de óleo em forma de cunha produzida à velocidade máxima de rotação não deve ser interrompida.

5) Forças no lubrificante

F-Força de apoio
a-Fenda de lubrificação
O₁-Centro de suporte
Centro do jornal O₂

No caso de não haver contacto entre o moente e a superfície da chumaceira, o lubrificante tem de transferir toda a força de apoio do moente para a chumaceira. O lubrificante está num estado de tensão
.

O lubrificante deve ter uma certa viscosidade para garantir que não é espremido para fora das extremidades da chumaceira. Os lubrificantes de alta viscosidade são adequados para rolamentos com elevada força de suporte, baixa velocidade e alta temperatura; os lubrificantes de baixa viscosidade são adequados para rolamentos com baixa força de suporte, alta velocidade e baixa temperatura.

A viscosidade é a propriedade de um líquido que produz fricção interna entre as suas moléculas quando flui.

6) Ranhuras de óleo no casquilho da chumaceira

Para introduzir óleo lubrificante na chumaceira, são frequentemente feitos orifícios e ranhuras de alimentação de óleo; os orifícios e ranhuras de alimentação de óleo devem ser colocados na área sem carga do casquilho da chumaceira, caso contrário, reduzirão a capacidade de carga da película de óleo. As ranhuras axiais de óleo não devem ser abertas ao longo de todo o comprimento da bucha de rolamento para evitar que o óleo lubrificante vaze das extremidades da ranhura de óleo.

(2) Tipos de rolamentos

As chumaceiras de deslizamento podem ser classificadas em chumaceiras radiais e chumaceiras axiais de acordo com a direção da força.

As chumaceiras radiais suportam forças radiais e posições de apoio no meio ou na extremidade do veio; as chumaceiras axiais suportam geralmente veios colocados verticalmente e são também designadas por chumaceiras axiais.

1) Rolamentos de manga

Uma manga fundida ou soldada com um casquilho feito de material de suporte.

2) Rolamentos integrais

Geralmente fundido em ferro fundido cinzento. O casquilho é feito de material de rolamento e utiliza um encaixe por pressão.

3) Rolamentos deslizantes bipartidos

Composto por uma base, uma tampa superior, um casquilho de rolamento e um conjunto de parafusos. Este tipo de rolamento pode ser fabricado com ou sem um casquilho de rolamento. As suas características incluem a fácil instalação e remoção, e a folga radial do rolamento pode ser ajustada após o desgaste, tornando-o amplamente utilizado.

4) Rolamentos deslizantes ajustáveis

Alguns rolamentos deslizantes, como os rolamentos do eixo do torno, devem ter uma folga de rolamento estável. Após um longo período de funcionamento, quando a folga se torna demasiado grande devido ao desgaste, é necessário um ajuste. O casquilho ranhurado é apertado no furo cónico com uma porca esquerda, reduzindo o diâmetro do furo do casquilho. Durante a instalação, deve ter-se cuidado para não tornar a folga da chumaceira demasiado pequena, o que poderia causar sobreaquecimento durante o funcionamento.

(3) Materiais de suporte

Mesmo com uma boa lubrificação, existe ainda um breve contacto metálico entre a superfície deslizante da chumaceira e o moente. Para reduzir o desgaste e evitar a gripagem da superfície da chumaceira, são impostos determinados requisitos aos materiais dos revestimentos do veio e dos casquilhos das chumaceiras. Devem ser resistentes ao desgaste, à corrosão, à pressão, ter baixa expansão térmica e boa condutividade térmica quando aquecidos.

1) Ligas para rolamentos

As ligas para rolamentos são ligas de estanho, chumbo, antimónio e cobre, com estanho ou chumbo como matriz, contendo cristais duros de antimónio-estanho (Sb-Sn) ou cobre-estanho (Cu-Sn). Os cristais duros proporcionam resistência ao desgaste, enquanto a matriz macia aumenta a plasticidade do material.

As ligas para chumaceiras têm uma resistência muito baixa e não podem ser utilizadas isoladamente para fazer casquilhos de chumaceiras; só podem ser aderidas a casquilhos de chumaceiras de bronze, aço ou ferro fundido como revestimentos de chumaceiras. As ligas para rolamentos são adequadas para aplicações de carga pesada, média a alta velocidade e são relativamente caras.

2) Ligas de cobre

As ligas de cobre têm uma resistência relativamente elevada, boa redução da fricção e resistência ao desgaste. O bronze tem uma melhor redução do atrito e resistência ao desgaste do que o latão, o que faz dele o material mais utilizado. Existem vários tipos de bronze, incluindo bronze de estanho, bronze de chumbo e bronze de alumínio.

O bronze de estanho tem a melhor redução de fricção e resistência ao desgaste, é amplamente utilizado e é adequado para aplicações de carga pesada e de velocidade média. O bronze de chumbo tem uma forte capacidade antiaderente e é adequado para rolamentos de alta velocidade e carga pesada.

O bronze de alumínio tem maior resistência e dureza, mas menor capacidade antiaderente, o que o torna adequado para rolamentos de baixa velocidade e carga pesada.

3) Ligas de rolamentos à base de alumínio

As ligas para chumaceiras à base de alumínio têm vindo a ser amplamente utilizadas em muitos países. Têm uma boa resistência à corrosão, uma resistência à fadiga relativamente elevada e boas propriedades de redução do atrito. As ligas de rolamento à base de alumínio podem ser transformadas em peças de metal único (como casquilhos, rolamentos, etc.) ou peças bimetálicas, em que o casquilho de rolamento bimetálico utiliza uma liga de rolamento à base de alumínio como revestimento do rolamento e aço como suporte.

4) Ferro fundido cinzento e ferro fundido resistente ao desgaste

O ferro fundido cinzento normal ou o ferro fundido cinzento resistente ao desgaste com elementos de liga adicionados, como o níquel, o crómio e o titânio, bem como o ferro fundido nodular, podem ser utilizados como materiais de apoio.

A grafite em flocos ou esferoidal nestes materiais pode formar uma camada de grafite lubrificante na superfície do material, proporcionando assim alguma redução da fricção e resistência ao desgaste. O ferro fundido é frágil e tem um fraco desempenho de amaciamento, pelo que só é adequado para aplicações de carga ligeira, baixa velocidade e situações sem cargas de impacto.

5) Materiais não metálicos

Entre os materiais não metálicos, os plásticos são os mais utilizados, como a resina fenólica, o nylon e o politetrafluoroetileno. As características dos polímeros são: não reagem com muitas substâncias químicas e têm boa resistência à corrosão.

(4) Fornecimento de lubrificante

Os principais métodos de fornecimento de lubrificante incluem a lubrificação por gotejamento do copo de óleo, a lubrificação do anel de óleo e a lubrificação centralizada.

1) Lubrificação por gotejamento do copo de óleo

Quando o manípulo é colocado na posição vertical, a válvula de agulha sobe, abrindo o orifício para o fornecimento de óleo; quando o manípulo é colocado na horizontal, a válvula de agulha volta à sua posição original, parando o fornecimento de óleo. Rodando a porca de ajuste, é possível regular a quantidade de óleo fornecida.

2) Lubrificação do anel de óleo

O anel de óleo é colocado sobre o munhão e fica suspenso no reservatório de óleo. Quando o veio roda, faz rodar o anel de óleo por fricção, levando o óleo lubrificante para o munhão para lubrificação. Este método de lubrificação tem uma estrutura simples, mas uma vez que se baseia na fricção para acionar o anel de óleo para salpicar o óleo, o fornecimento de óleo suficiente só é possível quando a velocidade do veio é adequada.

(5) Instalação e manutenção de rolamentos

Antes da instalação, as dimensões do moente e do furo da chumaceira devem ser verificadas.

Os rolamentos utilizam vários ajustes de folga de acordo com a precisão de rotação necessária. A largura da chumaceira é muito importante; em chumaceiras demasiado largas, mesmo um pequeno desalinhamento do veio pode produzir uma pressão lateral muito prejudicial.

1) Instalação do casquilho

Geralmente, é utilizado um ajuste de pressão ligeiro, ou pode ser utilizado um ajuste de transição apertado quando as condições de instalação são fracas. Ao instalar o casquilho, este deve ficar exatamente perpendicular à face da extremidade do rolamento. Após a instalação, verifique o tamanho do furo; um ajuste demasiado apertado comprime o casquilho e pode ser necessário alargar. Para casquilhos com encaixes de transição, podem ser efectuados furos e inserido um parafuso para evitar o desaperto ou a rotação.

2) Instalação do casquilho da chumaceira

Os rolamentos de alta precisão podem necessitar de raspagem. Aplique cor no munhão, coloque o rolamento e aperte os parafusos. Rode o munhão algumas vezes, possivelmente sob alguma carga, depois abra o rolamento e raspe os pontos de contacto até que o casquilho do rolamento só entre em contacto na parte central. Desta forma, a parte central do casquilho da chumaceira suporta o maior peso.

3) Manutenção dos rolamentos deslizantes

Se um rolamento ficar aquecido, existe o risco de funcionamento a alta temperatura. Este fenómeno pode ser causado por: utilização incorrecta do lubrificante, interrupção do fornecimento de óleo, flexão do eixo causando pressão lateral na extremidade, mau alinhamento das linhas centrais da chumaceira, folga da chumaceira demasiado pequena, material incorreto da chumaceira ou força de suporte excessiva.

2. Rolamentos de esferas

A introdução de corpos rolantes entre os objectos em movimento e as superfícies de atrito permite reduzir a força de atrito e a força necessária para vencer o atrito. Teoricamente, o contacto entre os corpos rolantes esféricos e as superfícies de atrito deve ser apenas um contacto pontual.

Na realidade, devido ao facto de a força atuante achatar os corpos rolantes esféricos e os pressionar contra as superfícies de atrito, o contacto superficial aumenta o atrito.

(1) Estrutura dos rolamentos

Os rolamentos dependem do contacto de rolamento entre os componentes principais para suportar as peças rotativas, o que significa que a natureza do atrito é o atrito de rolamento.

É composto principalmente por quatro partes: anel interior, anel exterior, corpos rolantes e gaiola. Apenas os rolamentos de agulhas não têm um anel interior. O anel exterior é a peça de ligação entre o rolamento e a caixa de rolamentos, e também a pista exterior para os corpos rolantes. O anel interior é a peça de ligação entre a chumaceira e o moente, bem como a pista interior. Os corpos rolantes incluem esferas, rolos cilíndricos, rolos de agulhas, rolos cónicos e rolos esféricos, cujas posições são mantidas pela gaiola.

Os rolamentos têm vantagens como baixa resistência ao atrito, fácil arranque, alta eficiência e pequenas dimensões axiais. Para além disso, devido à produção padronizada em larga escala, têm a vantagem de ter baixos custos de fabrico, sendo assim amplamente utilizados em várias máquinas.

(2) Tipos de rolamentos

Muitas chumaceiras de rolamento transmitem simultaneamente forças radiais e axiais. A seleção das chumaceiras de rolamento baseia-se na magnitude e direção da força.

Os rolamentos são classificados de acordo com a direção da carga e o tipo de elementos rolantes.

Tipos de rolamentos

(3) Códigos dos rolamentos

O código dos rolamentos é composto por três partes: código de prefixo, código de base e código de sufixo.

Códigos de rolamentos

1) Código de base

O código básico é a parte fundamental que representa as principais características do rolamento, incluindo o tipo de rolamento, a série de dimensões e o furo.

① Código do tipo.

O código do tipo de rolamento é representado por números ou letras.

Código do tipo de rolamento

② Código da série de dimensões.

O código da série de dimensões é uma combinação do código da série do diâmetro e do código da série da largura (altura) do rolamento, representado por dois dígitos.

A série de larguras refere-se a rolamentos radiais ou rolamentos axiais com a mesma estrutura, furo e diâmetro, mas uma série de larguras (alturas) diferentes. Para rolamentos radiais, o código de largura aumenta na ordem de 8, 0, 1, ..., 6, enquanto que para rolamentos axiais, o código de altura segue a ordem 7, 9, 1, 2. Quando a série de largura é 0, pode ser omitida do código para a maioria das chumaceiras.

A série de diâmetros representa a série de variação do diâmetro exterior e da largura para rolamentos do mesmo tipo e furo, indicada pelo terceiro dígito a contar da direita no código de base. O tamanho do diâmetro externo aumenta na ordem de 7, 8, 9, 0, 1, ..., 5.

③ Código do furo.

O código do furo utiliza dois dígitos para representar o furo do rolamento: para rolamentos com furo d=10~480mm, o método de representação do furo é apresentado na tabela à direita. Para rolamentos com outras dimensões, consulte os manuais e normas relevantes.

Código do furo

2) Código de prefixo, código de sufixo

Os códigos de prefixo e sufixo são códigos suplementares acrescentados à esquerda e à direita do código de base quando há alterações na estrutura, forma, dimensões, tolerâncias e requisitos técnicos do rolamento.

O código de prefixo é representado por letras e é utilizado para descrever as características de conjuntos completos de rolamentos. Para as chumaceiras gerais que não requerem esta descrição, o código de prefixo pode ser omitido.

O código de sufixo utiliza combinações de letras e combinações de letras e números. Pode ser colocado imediatamente após o código de base ou separado por símbolos "-" ou "/", consoante as situações. O seu significado pode ser consultado nas normas aplicáveis.

(4) Seleção de rolamentos

Existem muitos tipos de rolamentos, pelo que o primeiro passo para selecionar um rolamento é escolher o tipo. A seleção do tipo deve basear-se nas características de cada tipo de rolamento. Ao selecionar os rolamentos, os seguintes factores também devem ser considerados.

1) Carga aplicada

Para cargas radiais puras, devem ser seleccionados rolamentos radiais. Para cargas axiais puras, devem ser seleccionados rolamentos axiais. Para rolamentos que suportam simultaneamente cargas radiais e axiais, considere a utilização de rolamentos radiais axiais ou uma combinação de rolamentos radiais e axiais para suportar separadamente cargas radiais e axiais.

2) Velocidade de rotação

Nas velocidades gerais, o nível de velocidade não afecta a seleção do tipo. Só quando a velocidade é relativamente elevada é que tem um impacto significativo. Os rolamentos de esferas são normalmente escolhidos para aplicações de alta velocidade.

3) Requisitos de desempenho de auto-alinhamento

Para veios com baixa rigidez devido a grandes vãos de suporte, ou quando a deflexão do veio ocorre devido à baixa concentricidade dos furos da caixa de rolamentos, devem ser seleccionados rolamentos autocompensadores que permitam um maior desalinhamento relativo entre os anéis interior e exterior para acomodar a deformação do veio.

4) Facilidade de montagem e outros factores

Ao selecionar tipos de rolamentos, factores como a facilidade de montagem e desmontagem, limitações de espaço de instalação e considerações económicas também devem ser tidos em conta. Por exemplo, quando as dimensões radiais são restritas, devem ser seleccionados rolamentos do mesmo tipo e furo com diâmetros médios e externos mais pequenos, ou devem ser considerados os rolamentos de rolos de agulhas.

Os rolamentos de esferas são mais baratos do que os rolamentos de rolos e devem ter prioridade quando podem satisfazer os requisitos. Existe uma diferença de preço significativa entre rolamentos do mesmo modelo com diferentes graus de tolerância, pelo que os rolamentos de alta precisão devem ser seleccionados cuidadosamente.

(5) Instalação e remoção de rolamentos

1) Instalação

As chumaceiras de rolamento devem ser mantidas na sua embalagem original e limpas apenas quando estão a ser instaladas. Ao instalar os rolamentos, é importante garantir que a força aplicada ao anel exterior não é transmitida ao anel interior através dos corpos rolantes e vice-versa.

Caso contrário, os danos nos corpos rolantes e nas pistas são inevitáveis. Quando de encaixe num eixo, utilize um casquilho de instalação que apenas entre em contacto com o anel interior. Se o rolamento estiver longe da extremidade do eixo, utilize uma manga que seja plana em ambas as extremidades.

Para ajustes apertados, aqueça a chumaceira num banho de óleo ou num forno elétrico a 100°C (rodando frequentemente). Temperaturas mais elevadas podem provocar alterações estruturais nos componentes da chumaceira tratados termicamente.

Ao instalar rolamentos com uma manga de ajuste apertado ou num ajuste cónico, a folga do rolamento deve ser verificada frequentemente, uma vez que a expansão do anel interior reduzirá a folga do rolamento. A folga dos rolamentos não separáveis é verificada com um calibrador de folga.

Para as chumaceiras separáveis, é utilizado um micrómetro para medir a dilatação do anel interior. Fórmula empírica: A relação entre a deslocação axial e a redução da folga da chumaceira é de 15:1, o que significa que por cada 1 mm de deslocação axial, a folga da chumaceira é reduzida em 1 mm/15=0,06 mm.

2) Desmontagem

Aquando da desmontagem, deve ter-se o cuidado de não transmitir a força de desaperto através dos corpos rolantes. É preferível utilizar ferramentas de desmontagem. Ao remover o anel interior de um rolamento grande e apertado, envolver o anel interior com um pano embebido em óleo ou aquecê-lo com vapor pode facilitar a desmontagem. Não utilize um maçarico ou um bocal de soldadura para aquecer.

Instalação e remoção com óleo a alta pressão: Utilizar uma pequena máquina manual prensa hidráulica ou injetor de óleo para injetar pressão de óleo no espaço entre o anel da chumaceira e o veio, formando uma película de óleo que pode reduzir a fricção estática, tornando o anel da chumaceira mais fácil de instalar ou remover.

3) Lubrificação e manutenção

Só deve ser utilizado o óleo lubrificante especificado e o lubrificante deve ser selecionado com base no tamanho da chumaceira, velocidade, carga, temperatura de funcionamento e vedação. A quantidade de enchimento de lubrificante deve ser metade da folga da chumaceira. O nível de óleo deve atingir metade da altura dos corpos rolantes. A desmontagem, limpeza e substituição do lubrificante dos rolamentos são geralmente efectuadas após um ano de funcionamento.

V. Acoplamentos e embraiagens

1. Acoplamentos

Os acoplamentos são utilizados para ligar dois veios em mecanismos ou componentes diferentes para transmitir movimento e binário, e permanecem ligados durante o funcionamento. Os dois veios ligados por um acoplamento só podem ser separados depois de a máquina ter parado de funcionar e ter sido desmontada.

(1) Acoplamentos rígidos

Os engates rígidos são compostos por elementos rígidos de transmissão de potência, não têm propriedades de amortecimento, mas podem transmitir binários maiores. Dividem-se ainda em engates rígidos fixos e engates rígidos móveis.

1) Acoplamentos rígidos fixos.

① Acoplamento de manga.

A posição da manga é fixada com uma chave, utilizada para situações de pequeno binário e baixa velocidade. A vantagem é que pode ser instalado em veios que já estão no lugar.

② Acoplamento de flange.

Instalado com parafusos, o binário é transmitido através de ligações de chaveta. Para evitar desequilíbrios, os parafusos devem ser apertados simetricamente. Deve ser mantida uma certa distância entre os eixos durante a instalação. A sua estrutura é simples, o funcionamento é fiável, a rigidez é boa, é fácil de utilizar e manter e pode transmitir grandes binários, mas tem requisitos mais elevados para o alinhamento dos veios.

Instalação de acoplamentos rígidos: Antes de apertar o acoplamento, os moentes dos veios devem ser alinhados de modo a cumprirem os requisitos de concentricidade dos centros dos veios. A exatidão da montagem é verificada através do exame da folga ligeira na circunferência da flange, utilizando uma régua de verificação.

2) Acoplamentos rígidos móveis.

① Acoplamento de junta universal.

Estrutura simples, fácil de fabricar, pode acomodar desvios compostos entre dois veios. Adequado para várias aplicações, como tacómetros, codificadores, máquinas-ferramentas, etc.

② Acoplamento de engrenagens.

Em comparação com os acoplamentos de junta universal, os acoplamentos de engrenagens têm velocidades mais elevadas e, uma vez que vários dentes são engatados simultaneamente, são mais fiáveis e têm maior capacidade de carga, mas os custos de fabrico são mais elevados. São geralmente utilizados em máquinas pesadas com arranques frequentes e rotações frequentes para a frente e para trás.

③ Acoplamento universal.

Os acoplamentos universais têm uma estrutura compacta, são fáceis de manter e são amplamente utilizados em automóveis, máquinas de perfuração com vários eixos e outras máquinas.

(2) Acoplamentos flexíveis

Os acoplamentos flexíveis contêm elementos elásticos, proporcionando assim efeitos de amortecimento e de redução das vibrações. A pequena deformação dos elementos elásticos pode compensar a deslocação relativa dos dois veios, conferindo-lhes mobilidade. Os tipos mais comuns incluem acoplamentos de pinos de manga elástica, acoplamentos de pinos elásticos e acoplamentos de pneus.

1) Acoplamento de pinos com manga elástica.

Semelhantes aos acoplamentos de flange, os acoplamentos de pinos com manga elástica utilizam pinos com mangas elásticas não metálicas (como a borracha) em vez de parafusos. Os acoplamentos de pinos com manga elástica têm uma estrutura simples, são fáceis de montar e desmontar e têm um custo relativamente baixo.

Baseiam-se na elasticidade da manga elástica para amortecimento, redução da vibração e compensação do desalinhamento do eixo. São normalmente utilizados para ligar veios de alta e média velocidade com cargas relativamente estáveis, que requerem rotação para a frente e para trás ou arranques frequentes, e que transmitem binários médios a pequenos, tais como várias bombas rotativas.

2) Acoplamento de pinos elásticos.

O elemento elástico é um pino feito de material de nylon. Em comparação com os acoplamentos de pinos de manga elástica, tem uma maior capacidade de transmissão de binário, uma estrutura mais simples, é mais fácil de fabricar, mais conveniente de substituir e os pinos têm uma melhor resistência ao desgaste.

Amplamente utilizado em situações com velocidades moderadas, rotações para a frente e para trás ou arranques frequentes, e com baixos requisitos de amortecimento, como nas indústrias do papel, metalurgia, mineração, elevação e transporte, petroquímica, etc.

3) Acoplamento dos pneus.

Estrutura simples, funcionamento fiável, bom desempenho global e capacidade para compensar a deslocação e absorver as vibrações; as dimensões radiais são relativamente grandes e, quando o binário é grande, a deformação torcional excessiva pode produzir cargas axiais adicionais.

Adequado para situações com arranques frequentes, choques e vibrações, bem como ambientes húmidos e poeirentos com grandes deslocamentos relativos, tais como motores eléctricos comuns, redutores comuns, máquinas vibratórias, máquinas de impacto e outras condições de trabalho.

(3) Mobilidade dos engates

Devido a erros de fabrico e instalação, deformação elástica dos componentes sob carga e diferenças de expansão térmica, é inevitável o desalinhamento relativo entre os dois veios ligados por um acoplamento.

A ocorrência de um desalinhamento relativo entre os dois veios causará cargas adicionais nos veios, rolamentos e acoplamentos, podendo mesmo resultar em vibrações graves. Para reduzir as vibrações no sistema de transmissão mecânica e diminuir as cargas de impacto de pico, os acoplamentos também devem ter certas propriedades de amortecimento e redução de vibrações.

(4) Seleção dos acoplamentos

Com base nas condições de trabalho e nos requisitos de utilização do equipamento da máquina, selecionar primeiro o tipo de acoplamento e, em seguida, determinar o modelo do acoplamento de acordo com o diâmetro da extremidade do eixo, a magnitude do binário, a velocidade de rotação, as dimensões espaciais e outros requisitos.

Acoplamentos rígidos e flexíveis

2. Embraiagens

As embraiagens são principalmente utilizadas em máquinas para ligar dois veios em diferentes mecanismos ou componentes para transmitir movimento e binário, e podem separar ou ligar os dois veios em qualquer altura durante o funcionamento.

(1) Tipos de embraiagens

Com base em princípios de funcionamento diferentes, as embraiagens têm tipos como os de engate dentado e os de fricção, que utilizam, respetivamente, o engate dentado e a fricção entre as superfícies de contacto para transmitir o binário.

1) Embraiagem de engate de dentes.

Estrutura simples e compacta, dimensões gerais reduzidas; não há deslizamento relativo entre as duas metades da embraiagem quando engatada, pelo que não há produção de calor. Adequado para máquinas-ferramentas de alta precisão que requerem uma sincronização rigorosa entre os veios motor e acionado, mas só pode ser engatado a baixas velocidades ou quando parado para evitar a quebra de dentes devido ao impacto.

2) Embraiagem de fricção de prato único.

Utiliza o aperto ou desaperto de dois discos de fricção para criar ou eliminar a força de fricção entre as duas superfícies de contacto, conseguindo o engate ou desengate dos dois veios. A sua estrutura é simples, o desengate é completo, mas as dimensões radiais são relativamente grandes. Adequado para máquinas ligeiras que transmitem pequenos binários.

3) Embraiagem de fricção de placas múltiplas.

As embraiagens de fricção de placas múltiplas têm mais superfícies de fricção, aumentando significativamente a transmissão de binário, reduzindo relativamente as dimensões radiais, mas com uma estrutura mais complexa. Adequadas para situações que exijam a transmissão de binários maiores.

(2) Seleção das embraiagens

A maioria das embraiagens foi normalizada ou especificada, pelo que, durante a conceção, basta consultar os manuais de conceção relevantes para uma conceção ou seleção comparativa. Ao selecionar uma embraiagem, existem vários requisitos:

• Determinar o tipo de embraiagem com base nas características de trabalho da máquina e nas condições de funcionamento, combinadas com as características de desempenho das várias embraiagens.
• Uma vez determinado o tipo, selecionar um modelo adequado a partir dos manuais de conceção relevantes, com base nos diâmetros dos dois veios a ligar, no binário calculado e na velocidade de rotação.
• Se necessário, efetuar verificações da capacidade de carga dos seus elos fracos.

VI. Transmissão de engrenagens

A duas ou mais engrenagens que trabalham em conjunto dá-se o nome de mecanismo de transmissão por engrenagens.

1. Tipos de engrenagens

1) As engrenagens podem ser classificadas segundo o perfil dos dentes em engrenagens involutas, engrenagens cicloidais, engrenagens de arco circular, etc. As engrenagens involutas são fáceis de fabricar e muito utilizadas, enquanto as engrenagens cicloidais e as engrenagens de arco circular são menos comuns.

2) As engrenagens são classificadas por forma em engrenagens cilíndricas, engrenagens cónicas, engrenagens de cremalheira e engrenagens sem-fim.

2. Dimensões das engrenagens cilíndricas de dentes rectos

(1) Nomes e dimensões geométricas de várias partes de engrenagens cilíndricas de dentes rectos

Nomes de várias partes de engrenagens cilíndricas de dentes rectos normais

(2) Principais parâmetros das engrenagens cilíndricas de dentes rectos

1) Número de dentes z.

O número total de dentes de uma engrenagem, denotado por z. Quando o módulo é fixo, quanto mais dentes, maiores são as dimensões geométricas da engrenagem.

2) Módulo m.

O quociente entre o passo do dente p e pi é chamado de módulo, denotado por m, ou seja, m=p/π, com a unidade de mm. O módulo é o parâmetro básico das engrenagens. Com o mesmo número de dentes, quanto maior for o módulo, maior será o tamanho da engrenagem e maior será a capacidade de carga. Para engrenagens com diâmetros de círculo de passo iguais, quanto maior for o módulo, maior será a capacidade de carga.

Série de módulos standard (unidade: mm)

Nota: 1. a norma aplica-se às engrenagens cilíndricas involutas. Para as engrenagens helicoidais, refere-se ao módulo normal.
2. Ao selecionar um módulo, deve ser dada prioridade à primeira série.

3) Ângulo de pressão.

O ângulo de pressão é o ângulo agudo entre a linha radial que passa por qualquer ponto K no perfil do dente da face final e a linha tangente nesse ponto do perfil do dente no plano final da engrenagem. É também o ângulo agudo entre a direção da velocidade no ponto de intersecção da curva do perfil do dente e o círculo de passo e a direção normal nesse ponto (ou seja, a direção da ação da força) na transmissão da engrenagem, chamado ângulo de pressão do círculo de passo.

Ângulo de pressão αk no círculo teórico de engrenagens cilíndricas involutas

cosa_k = r_b/ r

Onde

• a_k - ângulo de pressão (°);
• r_b - raio do círculo de base (mm);
• r - raio do círculo teórico (mm).

As normas chinesas especificam que o ângulo de pressão α no círculo de passo das engrenagens cilíndricas involutas é de 20°.

4) Coeficiente de adenda.

O rácio entre a adenda e o módulo é designado por coeficiente de adenda, denotado por h _a ^* , ou seja, h _a = h _a ^* m, padrão h _a ^* = 1.

5) Coeficiente de folga.

Quando um par de engrenagens engrena, para permitir que o topo do dente de uma engrenagem se conecte com a parte inferior do espaço do dente da outra engrenagem, o dedendum deve ser maior do que o addendum, ou seja, deve haver uma certa folga radial, chamada folga superior, denotada por c.

O rácio entre a folga superior e o módulo é designado por coeficiente de folga, denotado por c ^* . A folga superior c = c ^* m. As normas nacionais especificam: a engrenagem normalizada c ^* = 0.25.

(3) Cálculo das dimensões geométricas de engrenagens cilíndricas de dentes rectos normalizadas

As engrenagens cilíndricas de dentes rectos standard utilizam o módulo standard m, ângulo de pressão α = 20°, coeficiente de adenda h _a ^* = 1, coeficiente de folga c ^* = 0.25.

Dimensões geométricas das engrenagens cilíndricas de dentes rectos standard

Nota: As fórmulas de cálculo para o diâmetro do círculo adendo, o diâmetro do círculo deduzido e a distância padrão entre centros são diferentes para engrenagens internas e externas.

3. Utilização e transformação das artes

(1) Materiais da engrenagem

Os materiais mais comuns são o aço forjado, o aço fundido e o ferro fundido.

1) Aço forjado.

Dividido em duas categorias principais com base na dureza da superfície do dente:

① Engrenagens de superfície de dente macio: dureza da superfície do dente ≤ 350HBW, materiais comuns: 45, 35SiMn, 40Cr, 40CrNi, 40MnB.

Características: Bom desempenho geral, a superfície do dente tem alta resistência e dureza, o núcleo do dente tem boa tenacidade. Após tratamento térmico, a precisão de corte do dente pode atingir o grau 8, fabrico simples e económico, alta produtividade, sem requisitos de alta precisão.

②Engrenagens de superfície dentária endurecida: dureza da superfície do dente> 350HBW, materiais comumente usados: 45, 40Cr, 40CrNi.

Características: Elevada dureza da superfície do dente (48-55HRC), elevada força de contacto, boa resistência ao desgaste. O núcleo do dente mantém a dureza após a têmpera e o revenido, boa resistência ao impacto, capacidade de carga relativamente elevada. Maior precisão, pode atingir a precisão de grau 7. Adequado para produção em massa, como automóvel, máquina-ferramenta e outras engrenagens de caixa de velocidades de velocidade média e carga média.

2) Aço com baixo teor de carbono.

Materiais comuns: 20Cr, 20CrMnTi, 20MnB, 20CrMnTo.

Características: Elevada dureza da superfície do dente, forte capacidade de suporte de carga. Boa tenacidade do núcleo, resistente ao impacto, adequado para alta velocidade, serviço pesado, transmissão de sobrecarga, boa resistência ao impacto, adequado para alta velocidade, serviço pesado, engrenagens de aviação de transmissão de sobrecarga.

3) Aço fundido.

Quando o diâmetro da engrenagem d>400mm, estrutura complexa, e o forjamento é difícil, pode ser utilizado aço fundido. Seleção de material ZG45, ZG55, tratamento normalizado.

4) Ferro fundido.

Forte resistência à colagem e à corrosão, mas fraca resistência ao impacto e ao desgaste. Adequado para funcionamento estável, baixa potência, baixa velocidade ou tamanho maior, forma complexa. Pode trabalhar em condições de falta de óleo, adequado para transmissão aberta.

5) Materiais não metálicos.

Selecionar materiais como o tecido, a madeira, o plástico, o nylon, adequados para cargas ligeiras a alta velocidade.

(2) Formas da estrutura da engrenagem

Inclui principalmente eixo de engrenagem, engrenagem sólida, engrenagem de rede e engrenagem de raio.

(3) Modos de falha da engrenagem

1) Quebra de dentes.

O dente da engrenagem é como uma viga cantilever, com a tensão máxima de flexão produzida na raiz do dente sob carga. Quando este valor de tensão excede o limite de fadiga por flexão do material, surgem fissuras de fadiga na raiz do dente e expandem-se continuamente, provocando a quebra do dente. A sobrecarga súbita, o desgaste acentuado e os erros de instalação ou de fabrico também podem causar a quebra do dente.

Soluções: Aumentar o raio de filete da raiz, eliminar as marcas das ferramentas de maquinagem para reduzir a concentração de tensões na raiz do dente; aumentar a rigidez do eixo e do suporte para reduzir o grau de sobrecarga local; efetuar um tratamento de superfície nos dentes da engrenagem para aumentar a dureza da superfície.

2) Picadas na superfície do dente.

O fenómeno de dano por descamação semelhante a uma marca de pancada causado por fadiga devido à ação de uma tensão variável aproximadamente pulsante num ponto fixo da superfície de trabalho dos dentes da engrenagem. O pitting é um modo de falha comum em transmissões fechadas. Inicialmente, as engrenagens raramente apresentam pitting devido ao desgaste. O pitting aparece primeiro perto da linha de passo.

Soluções: Aumentar a dureza da superfície dentária, reduzir rugosidade da superfície valor da superfície do dente, aumentar a viscosidade do óleo lubrificante, adotar uma mudança de perfil adequada.

3) Adesão à superfície do dente.

Em transmissões de alta velocidade para serviços pesados, a alta pressão entre as superfícies dos dentes e as altas temperaturas instantâneas podem romper a película de óleo lubrificante, fazendo com que as superfícies dos dentes fiquem coladas. Isto resulta em cicatrizes em forma de tira na superfície do dente ao longo da direção de deslizamento, conhecidas como aderência.

Soluções: Aumentar a dureza da superfície do dente, reduzir o valor da rugosidade da superfície do dente, aumentar a viscosidade do óleo lubrificante, limitar a temperatura do óleo.

4) Desgaste da superfície do dente.

A queda de poeiras, partículas de areia, partículas de metal, etc. entre os dentes das engrenagens pode causar fricção e desgaste entre as superfícies dos dentes. Em casos graves, pode levar à quebra do dente devido ao afinamento excessivo da superfície do dente. O desgaste é o principal modo de falha das transmissões abertas.

Soluções: Utilizar transmissão fechada, aumentar a dureza da superfície do dente, reduzir o valor da rugosidade da superfície do dente, utilizar óleo lubrificante limpo.

5) Deformação plástica.

Sob carga pesada e alta fricção, a superfície dos dentes mais macios da engrenagem sofrerá deformação plástica ao longo da direção de fricção.

Soluções: Aumentar a dureza da superfície do dente, aumentar a viscosidade do óleo lubrificante.

(4) Métodos de fabrico de engrenagens

Método	Corte de formas	Corte de geração
	Fresagem de engrenagens	Modelação de engrenagens	Fresagem de engrenagens	Corte de engrenagens	Retificação de engrenagens
Ilustração
Descrição	Corte de engrenagens numa fresadora comum utilizando uma fresa com uma forma de perfil axial idêntica à forma da ranhura do dente da engrenagem a cortar	Um método de maquinagem que utiliza o movimento de corte gerador entre a peça de trabalho e a ferramenta

4. Tipos de transmissão por engrenagens

A transmissão por engrenagens é um tipo de transmissão mecânica que utiliza pares de engrenagens para transmitir movimento e potência. Existem muitos tipos de transmissões por engrenagens. Com base na posição relativa dos eixos de transmissão, as transmissões por engrenagens podem ser divididas em duas categorias: transmissão por engrenagens planas e transmissão por engrenagens espaciais.

Tipos de transmissão por engrenagens

5. Comboios de engrenagens

(1) Classificação dos comboios de engrenagens

A forma mais simples de transmissão por engrenagens é um mecanismo composto por um par de engrenagens.

No entanto, nas máquinas, para obter uma relação de transmissão muito grande, ou para converter uma velocidade do veio de entrada em várias velocidades do veio de saída por várias razões, é necessária uma série de mecanismos de engrenagens sucessivamente engrenadas para a transmissão. Um sistema de transmissão composto por uma série de engrenagens é designado por trem de engrenagens.

De acordo com o facto de as linhas de eixo geométrico de todas as engrenagens do trem de engrenagens serem fixas no espaço durante a transmissão, os trens de engrenagens podem ser divididos em três categorias principais: trens de engrenagens de eixo fixo, trens de engrenagens planetárias e trens de engrenagens compostas.

1) Comboios de engrenagens de eixo fixo.

Um trem de engrenagens no qual as posições dos eixos geométricos de todas as engrenagens são fixas é chamado de trem de engrenagens de eixo fixo.

2) Engrenagens planetárias.

Um trem de engrenagens no qual a posição do eixo geométrico de pelo menos uma engrenagem não é fixa, mas gira em torno do eixo fixo de outra engrenagem, é chamado de trem de engrenagens planetárias.

3) Combinações de engrenagens compostas.

Uma transmissão que inclua tanto trens de engrenagens de eixo fixo como trens de engrenagens planetárias, ou que contenha múltiplos sistemas de engrenagens planetárias, é chamada de trem de engrenagens composto.

(2) Aplicações dos comboios de engrenagens

1) Obtenção de grandes relações de transmissão. Quando se utiliza um par de engrenagens para a transmissão, a relação de transmissão é limitada por restrições estruturais. Com a utilização de comboios de engrenagens, é possível obter relações de transmissão muito elevadas para satisfazer os requisitos de funcionamento a baixa velocidade.

2) Possibilitar a transmissão a longa distância. Quando a distância central entre dois eixos é grande, a utilização de um único par de engrenagens para a transmissão resultaria em tamanhos de engrenagem muito grandes, o que não só desperdiça material como também torna o mecanismo de transmissão volumoso. Ao utilizar comboios de engrenagens, é possível obter uma estrutura compacta, permitindo uma transmissão a longa distância.

3) É possível efetuar uma transmissão a várias velocidades. Ao utilizar engrenagens deslizantes e outros mecanismos de mudança de velocidade no sistema de engrenagens para alterar a relação de transmissão, a transmissão a várias velocidades pode ser realizada.

4) Pode mudar o sentido de rotação. Ao utilizar engrenagens cónicas, engrenagens intermediárias e outros mecanismos no sistema de engrenagens, o sentido de rotação do eixo acionado pode ser alterado, obtendo-se assim a rotação para a frente e para trás do eixo acionado.

5) Pode efetuar a síntese ou decomposição de movimentos. Os comboios de engrenagens diferenciais podem combinar dois movimentos de rotação independentes num único movimento de rotação ou decompor um movimento de rotação em dois movimentos de rotação independentes.

VII. Acionamento por corrente

1. Tipos de accionamentos por corrente

(1) Correntes de elevação

Utilizado para levantar objectos pesados em máquinas de elevação.

(2) Correntes de tração

Utilizado principalmente para mover objectos pesados em transportadores de corrente.

(3) Correntes de transmissão

Utilizado para transmitir movimento e potência em máquinas gerais.

2. Características e aplicações dos accionamentos por corrente

Sem deslizamento, relação de transmissão média exacta, baixa força de tensão, baixa carga nos veios; elevada eficiência de transmissão; mais compacta do que outras estruturas de transmissão nas mesmas condições, e pode funcionar em ambientes agressivos.

Baixa precisão de fabrico e instalação, maior distância entre centros, impacto e ruído. Não são adequadas para situações com grandes variações de carga e inversões rápidas. As principais correntes utilizadas para a transmissão de energia são as correntes de rolos e as correntes silenciosas.

3. Estrutura da roda dentada

Consoante o diâmetro da roda dentada, são classificadas como sólidas, de rede, soldadas e compostas.

4. Materiais da roda dentada

Materiais da roda dentada

5. Correntes de rolos

(1) Estrutura das correntes de rolos

As correntes de rolos são constituídas por placas interiores, placas exteriores, pinos, casquilhos e rolos. As placas exteriores são fixas aos pinos, as placas interiores são fixas aos casquilhos e os rolos podem rodar em relação aos casquilhos e aos pinos. Assim, o acoplamento entre a corrente e a roda dentada é principalmente o atrito de rolamento.

(2) Classificação das correntes de rolos

Classificadas em correntes de um e de vários fios. As correntes de rolos podem ser utilizadas com um único filamento ou com vários filamentos em paralelo, sendo que a utilização de vários filamentos em paralelo permite transmitir maior potência.

(3) Métodos de ligação para correntes de rolos

O comprimento de uma corrente é expresso pelo número de elos. Para um número par de elos, as placas interiores e exteriores alternam, ligadas na junta por um contrapino ou um grampo de mola. Para um número ímpar de elos, é necessário um elo de transição para a ligação. Os elos de transição são complexos de fabricar e têm más condições de tensão, pelo que devem ser evitados na produção, se possível, e os elos de número par devem ser utilizados em aplicações práticas.

6. Principais parâmetros das correntes de rolos

(1) Passo p

A distância teórica entre os centros de dois pinos de ligação adjacentes.

(2) Número total de elos da corrente L _p

O número total de ligações em toda a cadeia, denotado por L_p . As cadeias de fios múltiplos são calculadas como cadeias de fios simples.

(3) Comprimento total da corrente l

O comprimento total da cadeia l é o produto do número de elos L_p e o passo p, ou seja, l=L_p p.

(4) Espaçamento dos fios p_t

A distância entre os planos centrais de cadeias adjacentes em cadeias de cadeia dupla ou cadeia múltipla.

7. Números de modelo da corrente de rolos

As correntes de rolos são normalizadas e divididas em séries A e B, sendo a série A para utilização no projeto e a série B para utilização na manutenção. A série A é mais comummente utilizada. O número de modelo de uma corrente de rolos é representado pelo número da corrente + código de série A ou B.

Número da corrente - Número de fios - Número total de elos da corrente Número padrão

Por exemplo: 08B-2-80 GB/T 1243-2006 indica uma corrente de rolos com o número de corrente 08B, 2 fios e 80 elos. Os parâmetros das correntes de rolos podem ser encontrados nas normas relevantes.

VIII. Tração por rodas de fricção

1. Princípio de funcionamento da transmissão por roda de fricção

A transmissão por roda de fricção consiste em duas rodas de fricção pressionadas uma contra a outra, utilizando a força de fricção gerada pelo contacto direto entre as duas rodas para transmitir movimento e potência. Pode ser classificada em cilíndrica externa e cilíndrica interna.

2. Relação de transmissão da transmissão por roda de fricção

Quando a roda motriz 1 e a roda movida 2 são pressionadas uma contra a outra, é gerada uma força de pressão no ponto de contacto P. Quando a roda motriz 1 roda no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, a força de atrito leva a roda movida 2 a rodar no sentido dos ponteiros do relógio. Se não houver deslizamento, as velocidades circunferenciais das duas rodas no ponto P devem ser iguais, ou seja, v ₁ =v ₂ (m/s).

Porque

v ₁ =πD₁ n₁ /1000×60, v₂ =πD₂ n₂ /1000×60

Por conseguinte

i₁₂=n₁/n₂=D₂/D₁

Onde

• i₁₂ - Relação de transmissão das duas rodas de fricção;
• n₁ , n₂ - Velocidades de rotação das rodas motrizes e movidas (r/min);
• D₁ , D₂ - Diâmetros das rodas motrizes e motoras (mm).

3. Tipos de accionamentos por roda de fricção

Com base na posição relativa dos dois eixos das rodas, as transmissões por fricção podem ser classificadas em dois tipos: eixos paralelos e eixos de intersecção.

(1) Eixos paralelos

Inclui rodas de fricção cilíndricas e rodas de fricção com ranhuras.

1) Rodas de fricção cilíndricas.

Estrutura simples, fácil de fabricar, força de pressão elevada, dividida em tipos externos e internos. Utilizado para transmissão de baixa potência, como dispositivos de ajuste de instrumentos.

2) Rodas de fricção ranhuradas.

Com um ângulo de ranhura de 2β, têm contacto lateral, o que pode aumentar a força de fricção tangencial sob a mesma força de pressão, melhorando a potência de transmissão. No entanto, são propensos ao aquecimento e ao desgaste, têm uma eficiência de transmissão inferior e requerem uma maior precisão de fabrico e instalação. Adequados para utilização em mecanismos como sistemas de acionamento de tornos.

(2) Eixos de intersecção

Inclui rodas de fricção cónicas e rodas de fricção de face.

1) Rodas de fricção cónicas.

Ao conceber e instalar, a posição relativa dos eixos deve ser correcta e as pontas dos cones devem coincidir. Podem ser perpendiculares ou não perpendiculares. Normalmente utilizado em prensas de fricção de alta potência.

2) Rodas de fricção à face.

Estrutura simples, fácil de fabricar, força de pressão elevada; propenso a aquecimento e desgaste, baixa eficiência; requisitos elevados para processamento e instalação. Divididas em rodas de fricção cilíndricas e cónicas. Utilizadas em prensas de fricção e aplicações semelhantes.

4. Características dos accionamentos por roda de fricção

• Estrutura simples e fácil de fabricar.
• Desliza em caso de sobrecarga, protegendo os componentes.
• Fácil de conseguir uma variação de velocidade contínua e suave, com uma vasta gama de aplicações.
• O deslizamento ocorre durante o funcionamento, resultando numa baixa eficiência da transmissão e na incapacidade de manter relações de transmissão precisas.
• Dimensões estruturais maiores, cargas elevadas nos veios e nas chumaceiras, fraca capacidade de suportar sobrecargas e impactos, pelo que só é adequado para aplicações com transmissão de baixa potência.

IX. Acionamento por correia

As transmissões por correia utilizam ligações de fricção para transmitir o binário entre dois veios.

1. Tipos de accionamentos por correia

Os accionamentos por correia são constituídos por correias e polias e podem ser classificados em accionamentos por fricção e accionamentos por engrenagem.

Os principais tipos de correias para accionamentos por fricção são as correias planas, as correias em V, as correias redondas e as correias multi-V; a correia para accionamentos por engrenagem é a correia sincronizadora.

2. Acionamento por correia plana

(1) Formas de acionamento por correia plana

Existem tipos de acionamento abertos, cruzados, semi-cruzados e angulares.

• Tipo aberto. Os eixos das duas rodas são paralelos, os planos simétricos das larguras das duas rodas coincidem e elas rodam na mesma direção.
• Tipo cruzado. Os eixos das duas rodas são paralelos, os planos simétricos das larguras das duas rodas coincidem e elas rodam em direcções opostas.
• Tipo semi-cruzado. Os eixos das duas rodas estão inclinados no espaço, sendo o ângulo de inclinação geralmente de 90°.
• Acionamento em ângulo. Os eixos das polias cruzam-se.

(2) Tipos de correias planas

Os principais tipos de correias planas incluem as correias planas com núcleo de lona, as correias planas tecidas, as correias planas compostas laminadas em nylon, etc.

1) Correias planas com núcleo de lona.

Fabricada através da colagem de várias camadas de lona revestida de borracha, disponível nos estilos de borda aberta e borda enrolada. Elevada resistência à tração, boa resistência à temperatura e baixo custo; fraca resistência ao calor e ao óleo, o estilo de extremidade aberta é mais flexível. Utilizado para transmissões com distâncias entre centros maiores.

2) Correias planas tecidas.

Incluem correias de algodão, de lã e de algodão cosido, bem como correias de seda, cânhamo e nylon para transmissão a alta velocidade. As superfícies das correias podem ser revestidas com borracha ou não revestidas. Boa flexibilidade, transmissão de baixa potência e tendência para se soltarem. Utilizada para transmissões de potência média e pequena.

3) Correias planas compostas laminadas em nylon.

A camada de suporte de carga é feita de folhas de nylon (camadas simples ou múltiplas), com couro curtido ao cromo, lona revestida de borracha ou tecidos especiais colados à superfície de trabalho. Elevada resistência, grande fator de atrito, boa flexibilidade e resistência ao afrouxamento. Utilizado para transmissões de alta potência; as versões finas podem ser utilizadas para transmissões de alta velocidade.

(3) Métodos de ligação para correias planas

Inclui colagem para cintos planos de couro, costura de renda de couro, colagem para cintos planos de lona, costura de fio de tripa e fechos para cintos de dobradiça.

(4) Características e aplicações dos accionamentos por correia plana

Baixo impacto durante a transmissão, pode funcionar a velocidades mais elevadas; quando a velocidade de transmissão é elevada (v≥25m/s), podem ser utilizadas correias planas leves e finas de alta velocidade; para uma transmissão de potência mais baixa, podem ser utilizadas correias planas tecidas; para uma transmissão de potência mais elevada, são utilizadas correias compostas sem costura com folhas de nylon ou cordões de poliéster como camada de suporte de carga e couro curtido ao cromo ou lona revestida de borracha na superfície de trabalho.

As correias com fivela de articulação transmitem mais potência, mas têm uma velocidade de transmissão inferior. A altas velocidades, podem produzir fortes vibrações.

(5) Parâmetros da transmissão por correia plana

1) Ângulo de enrolamento α.

O ângulo central correspondente ao arco de contacto entre a correia e a polia. O tamanho do ângulo de enrolamento reflecte o comprimento do arco de contacto entre a correia e a superfície da jante da polia, que está relacionado com o atrito entre as superfícies de contacto. Se o ângulo de enrolamento for demasiado pequeno, ocorrerá deslizamento.

Cálculo do ângulo de enrolamento:

• Transmissão aberta: α ₁ =180°-(d₂ -d₁ )/a×57.3°
• Transmissão cruzada: α ₁ =180°-(d₂ +d₁ )/a×57.3°
• Transmissão semi-cruzada: α ₁ =180°+d₁/a×57.3°
• Para a transmissão por correia plana, o ângulo de enrolamento α é geralmente necessário para ser ≥150°

Onde

• d ₁ , d ₂ - diâmetro das polias pequenas e grandes (mm);
• a - distância central entre duas polias (mm).

2) Comprimento do cinto L.

O comprimento da correia plana é a circunferência interna da correia plana. Em aplicações práticas, o cálculo do comprimento da correia deve também ter em conta a tensão da correia plana na polia, a quantidade de afundamento e o comprimento da junta da correia plana.

Cálculo do comprimento da correia L:

• Transmissão aberta: L=2a+π/2(d₁ +d₂ )+(d₂ -d₁ ) ² /4a
• Transmissão cruzada: L=2a+π/2(d ₁ +d₂ )+(d₂ +d₁ ) ² /4a
• Transmissão semi-cruzada: L=2a+π/2(d₁ +d₂ )+(d₂ ² +d₁ ² )/2a

3) Rácio de transmissão i.

Ao calcular a relação de transmissão da correia plana sem considerar o deslizamento elástico na transmissão. Devido às limitações do pequeno ângulo de enrolamento da polia e da distância do centro da correia, a relação de transmissão da transmissão por correia plana é geralmente i≤5.

Cálculo do rácio de transmissão i:

i₁₂=n₁/n₂=d₂/d₁

Onde

• d₁ , d₂ - diâmetro das polias pequenas e grandes da correia (mm);
• n₁ , n₂ - velocidade de rotação das polias pequenas e grandes da correia (r/min).

4) Distância central a.

A distância entre os eixos de duas polias quando a correia está tensionada é chamada de distância central.

Cálculo da distância central a:

Distância real do centro para transmissão aberta:

a=A+√(A²-B)

Onde

A=L/4-π(d₁ +d₂ )/8, B=(d₂ -d₁ ) ² /8

3. Transmissão por correia trapezoidal

(1) Estrutura e normas das correias trapezoidais

1) Estrutura das correias trapezoidais.

A estrutura da secção transversal das correias trapezoidais normalmente utilizadas divide-se em duas categorias: estrutura de lona e estrutura de cordão, composta por quatro partes: borracha superior, camada de suporte de carga, borracha inferior e camada de tecido de cobertura. O material do tecido de cobertura é a lona, que constitui a camada protetora da correia trapezoidal; os materiais de borracha superior e inferior são borracha, a borracha superior pode ser esticada e a borracha inferior pode ser comprimida; a camada de suporte de carga suporta principalmente a força de tração.

2) Normas para as correias trapezoidais.

As correias trapezoidais foram normalizadas. As correias trapezoidais normalmente utilizadas incluem principalmente correias trapezoidais normais, correias trapezoidais estreitas, correias trapezoidais largas e correias trapezoidais de meia largura, todas com um ângulo de cunha α de 40°. As correias trapezoidais regulares são as mais utilizadas.

GB/T11544-2012 especifica sete tipos de correias trapezoidais regulares: Y, Z, A, B, C, D e E. A estrutura do cabo só tem quatro tipos: Z, A, B e C.

Dimensões da secção transversal das correias trapezoidais normais

3) Comprimento de referência L_d de correias trapezoidais.

Uma correia trapezoidal é uma correia de laço sem costura. A camada de fibras que mantém comprimento e largura constantes sob tensão especificada é chamada de camada neutra. O comprimento medido ao longo da camada neutra é designado por comprimento do passo L _d também conhecido como comprimento de referência ou comprimento nominal.

A marcação de uma correia trapezoidal é composta por três partes: tipo, comprimento de referência e número normalizado.

A marcação da correia trapezoidal B1560GB/T11544-2012 indica uma correia trapezoidal do tipo B com um comprimento de referência de 1560 mm.

Tipos de correias trapezoidais e séries de comprimentos (unidade: mm)

(2) Estrutura e materiais das polias de correia trapezoidal

1) Estrutura das polias de correia trapezoidal.

A estrutura das polias de correia trapezoidal é geralmente constituída por uma jante, um cubo e raios. O aro é utilizado para instalar a correia de transmissão e existem ranhuras no aro correspondentes ao tipo e número da correia.

As polias de correia trapezoidal têm de ser fáceis de fabricar, leves e uniformemente distribuídas, fáceis de alinhar durante a instalação e com um mínimo de tensão induzida durante a fundição ou a soldadura.

Dimensões do aro e das ranhuras da polia da correia trapezoidal (unidade: mm)

Estrutura da polia de correia trapezoidal

2) Material da polia da correia trapezoidal.

O material da polia da correia trapezoidal é selecionado com base no diâmetro ou na velocidade da polia da correia trapezoidal.

Material da polia da correia trapezoidal

(3) Características e aplicações da transmissão por correia trapezoidal

Vantagens: Transmissão suave, baixo ruído, pode amortecer e absorver a vibração; estrutura simples, baixa precisão de instalação, fácil manutenção; em caso de sobrecarga, a correia desliza sobre a polia, proporcionando proteção de segurança. Desvantagens: A correia tem elasticidade, existe deslizamento elástico, a relação de transmissão é imprecisa; grandes dimensões gerais, baixa eficiência de transmissão.

Cenários de aplicação: Situações que requerem uma transmissão suave, em que não é necessária uma relação de transmissão precisa, ou para potências médias a pequenas e distâncias centrais maiores.

X. Transmissão hidráulica e pneumática

1. Transmissão hidráulica

A transmissão hidráulica é um tipo de transmissão que utiliza o líquido como meio de trabalho, utilizando a energia da pressão do líquido para transmitir potência e efetuar o controlo.

(1) Características e aplicações da transmissão hidráulica

Vantagens: Em comparação com as transmissões mecânicas e eléctricas, os dispositivos de transmissão hidráulica têm uma estrutura compacta, elevada força de transmissão, posicionamento preciso, movimento suave, fácil automatização, boa lubrificação dos componentes e longa vida útil.

Desvantagens: Eficiência de transmissão relativamente baixa, não adequada para transmissão a longa distância, não adequada para trabalhar em condições de temperatura alta ou baixa, requisitos de alta precisão para componentes hidráulicos, custo elevado, etc.

Aplicações: Indústria mecânica, indústria metalúrgica, indústria petrolífera, construção de engenharia, construção naval, militar, aviação, aeroespacial e outros sectores industriais.

(2) Princípio de funcionamento da transmissão hidráulica e composição do sistema de transmissão hidráulica

1) Princípio de funcionamento da transmissão hidráulica

O sistema hidráulico utiliza uma bomba hidráulica para converter a energia mecânica do motor principal em energia de pressão do fluido. Através de alterações na energia de pressão do fluido, transmite energia. Após a transmissão através de várias válvulas de controlo e condutas, utiliza cilindros hidráulicos ou motores hidráulicos e outros actuadores hidráulicos para converter a energia de pressão do fluido em energia mecânica, accionando assim o mecanismo de trabalho para obter movimento recíproco linear e movimento de rotação.

O fluido utilizado é designado por meio de trabalho, geralmente óleo mineral, que funciona de forma semelhante a elementos de transmissão como correias, correntes e engrenagens na transmissão mecânica. As bombas hidráulicas são utilizadas para fornecer fluido e gerar pressão, os cilindros hidráulicos são utilizados para obter movimento linear e os motores hidráulicos são utilizados para obter movimento de rotação. Abaixo encontra-se um diagrama esquemático de um macaco hidráulico.

2) Composição de sistema de transmissão hidráulica

Qualquer sistema de transmissão hidráulica simples e completo é constituído pelas quatro partes seguintes:

• Elemento de potência (bomba hidráulica). A sua função é fornecer óleo pressurizado ao sistema hidráulico, servindo como fonte de energia do sistema.
• Elemento de acionamento (cilindro hidráulico ou motor). A sua função é realizar um trabalho externo sob a ação de óleo pressurizado.
• Elementos de controlo. Tais como válvulas de alívio, válvulas de estrangulamento, válvulas direccionais, etc., a sua função é controlar a pressão, o fluxo e a direção do sistema, respetivamente, para satisfazer os requisitos dos elementos de acionamento em termos de força, velocidade e direção do movimento.
• Elementos auxiliares. Por exemplo, reservatórios de óleo, tubagens, acessórios para tubagens, filtros, acumuladores, etc.

2. Transmissão pneumática

A transmissão pneumática é uma forma de transmissão que utiliza o ar comprimido como meio de trabalho, utilizando a pressão do ar para a transferência de energia. É amplamente utilizada na produção e na vida quotidiana, como a enchimento de pneus de bicicletas e automóveis e a pintura de automóveis.

(1) Composição básica do sistema de transmissão pneumática

Um sistema de transmissão pneumática é composto por quatro partes: dispositivo de alimentação de ar, componentes de acionamento, componentes de controlo e componentes auxiliares.

Composição do sistema de transmissão pneumática

Depois de o sistema de transmissão pneumática ser ligado, o pistão no cilindro move-se automaticamente para a frente e para trás, com a válvula de estrangulamento unidirecional a proporcionar um efeito de amortecimento do movimento.

(2) Características da transmissão pneumática

Em comparação com a transmissão mecânica, eléctrica e hidráulica, a transmissão pneumática tem as seguintes características

Vantagens:

• O meio de trabalho é o ar, que poupa energia e pode ser descarregado na atmosfera após a utilização sem poluir o ambiente.
• As propriedades do ar são menos afectadas pela temperatura, podem funcionar a altas temperaturas e não ardem nem explodem.
• O ar tem boa fluidez, conveniente para fornecimento centralizado e transmissão a longa distância.
• A transmissão pneumática tem uma ação rápida, uma resposta rápida, uma elevada fiabilidade dos componentes pneumáticos e uma longa vida útil.
• Os dispositivos de transmissão pneumática têm uma estrutura simples, baixo custo e são fáceis de normalizar, serializar e universalizar.

Desvantagens:

• O ar tem uma elevada compressibilidade, o que resulta numa fraca estabilidade da ação do sistema.
• A pressão de trabalho é relativamente baixa (geralmente 0,3~1MPa), o que dificulta a obtenção de uma força ou binário de saída maiores.
• O ruído é relativamente elevado, exigindo silenciadores para os gases de escape.

(3) Aplicações da tecnologia de transmissão pneumática

1) Equipamento de movimentação de materiais.

Tais como a fixação, o transporte, o posicionamento, a orientação e a distribuição do fluxo de material.

2) Aplicações gerais.

Por exemplo, embalagem, enchimento, medição, bloqueio, acionamento de eixos, transporte de material, orientação de peças, seleção de peças, empilhamento de componentes, estampagem de componentes ou marcação de moldes e controlo de portas.

3) Processamento de materiais.

Tais como perfuração, torneamento, fresagem, serragem, retificação e acabamento.

A figura seguinte mostra um exemplo de um sistema de transmissão pneumática utilizado para carga e descarga automática de carga e manipuladores pneumáticos.