Tecnologia Mecânica - Aula 11 - Elementos de transmissão: correias, correntes e chavetas

Nessa aula analisaremos as características e aplicações desses elementos e como eles atuam para transmitir movimento entre equipamentos.

CORREIAS 

Correias são elementos flexíveis de transmissão de rotação. Permitem que os eixos que elas conectam estejam relativamente distantes entre si. Correias podem ser feitas de compósitos de borracha com fibras vegetais, ou de compósitos de borracha com materiais metálicos. 

A seguir, vamos compreender o sistema de transmissão por correia, utilizando o motor e o compressor como exemplo. Observe que o compressor e o motor estão afastados um do outro. O giro que vem do motor elétrico é transmitido pela correia para o compressor. 

TIPOS DE CORREIAS

Correia dentada plana.

Existem vários tipos de correias: planas, em V, redondas e dentadas, conforme veremos a seguir. 

CORREIAS PLANAS

As correias planas permitem conectar dois eixos que estejam paralelos entre si e também a conexão de eixos que não sejam paralelos.

CORREIAS DENTADAS

Como as correias trabalham com atrito, há o risco de escorregamento, ou seja, uma parte da potência se perde porque a correia escorrega sobre a polia. Para a maior parte dos casos, este efeito é irrelevante; mas quando ele é importante, pode-se usar as correias dentadas, que também são chamadas de “correias sincronizadoras”. 

Correia dentada em "V"

Os dentes garantem que não haja esse escorregamento. A figura a seguir ilustra essa correia.

CORREIAS EM V

As correias mais empregadas são as correias em V. Isso ocorre porque a sua geometria possibilita que o atrito entre a correia e a polia seja maior que no caso das correias planas. Veja na figura um esquema de correia em V.

Ela é chamada de correia em V porque sua seção lembra a letra V. Note, na próxima figura, uma seção transversal típica desse tipo de correia. 

POLIA

Tipos de polias

Para usar uma correia é preciso que haja uma polia no eixo do motor e outra no eixo do compressor. A correia circulará entre as duas polias.

A polia onde se encaixa a correia deve ter o mesmo perfil da correia. Veja a seguir os principais tipos de polias e os perfis de contato e, ao lado, a forma como são representadas em desenho técnico. 

Os tipos de polias são: Polia de aro plano; Polia de aro abaulado; Polia escalonada de aro plano; Polia escalonada de aro abaulado; Polia com guia; Polia em "V" simples; Polia em "V" múltipla; Polia para correia dentada; Polia para correia redonda.

A polia deve ser feita de material leve e que resista ao esforço para o qual será solicitado. Elas podem ser feitas de ferro fundido, vários tipos de aços, ligas leves, polímeros e outros materiais. A escolha do material vai depender do uso. O processo para produzir a polia também pode variar: Fundida, usinada após fundição e usinada de tarugos.

A polia possui um furo central, no qual é montado o eixo. Porém, se não houver uma conexão de trava entre eles, os mesmos girariam em falso, ou seja, deslizariam. Por esta razão é que as polias são travadas ao eixo.

Existem algumas formas, mas a mais comum é com o uso de chaveta. A figura a seguir exemplifica o sistema de montagem e a utilização das chavetas.

Vale salientar que, tanto no eixo quanto na roda, é preciso fazer um sulco (chamado rasgo de chaveta) por onde a chaveta é colocada.

As polias e as correias são elementos de máquinas responsáveis por transmitir força e rotação.

CHAVETAS

Chavetas são elementos de máquinas usados para transmitir movimento entre um eixo e uma estrutura (roda, por exemplo).

As chavetas podem ser de vários tipos. Entretanto, nem todas as fixações de rodas em eixos podem ser feitas com chavetas. Usam-se as chavetas para torques baixos e médios, apenas. Suas limitações são a resistência do material e seu tamanho. Os principais tipos de chavetas são: Chavetas em cunha, chaveta paralela e chaveta meia lua.

Outra alternativa para a transmissão de potência desejada seria usar uma corrente que ligaria duas rodas dentadas, assim como em uma bicicleta.

CORRENTES

Correntes fazem um trabalho semelhante ao das correias, que é realizar a transmissão de rotação ou movimento. Normalmente, são feitas de aço, mas podem ser de outros materiais, dependendo da sua aplicação.

Embora as correntes atuem de forma parecida com as correias, normalmente suportam cargas maiores, por isso, são usadas também para movimentar cargas, são sincronizadas, mas fazem mais barulho e tendem a ser mais caras que as correias. Uma limitação das correntes é o fato de que as rodas dentadas devem ter eixos paralelos, diferente das correias planas, onde os eixos podem ter até 90° de inclinação.

As correntes comuns são mais usadas para elevar ou movimentar cargas, mas pouco empregadas para transmissão. As mais empregadas para isso são as correntes de rolos. Podemos ver na imagem uma corrente desse tipo, com duas rodas dentadas.

Pelo fato de as correntes poderem transmitir torques grandes, é possível que um motor mova mais de uma roda dentada.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Tecnologia Mecânica - Aula 10 - Elementos de Apoio: Mancais de deslizamento e de rolamento

Na indústria mecânica, as máquinas e equipamentos usam elementos para apoio a fim de permitir o movimento nos conjuntos mecânicos. Esses elementos são chamados de mancais.

MANCAIS

Os mancais normalmente fazem parte da carcaça de uma máquina, componente ou são corpos específicos exercendo a função de apoio. 

Em equipamentos ou máquinas que usam componentes metálicos, se apoiarmos diretamente no mancal o eixo que vai se movimentar sobre ele, os esforços do movimento vão ocasionar desgaste entre as peças, comprometendo a função dessas máquinas ao longo do tempo, principalmente se eixo e mancal forem feitos do mesmo material. 

Imagine o prejuízo se a carcaça de uma máquina precisasse ser substituída devido ao desgaste de um mancal que faz parte dela! 

Para evitar o desgaste do mancal, foram desenvolvidos componentes para serem acoplados entre o apoio e o eixo. Esses componentes são as buchas ou os rolamentos. Com isso, temos dois tipos de mancais: Mancal de deslizamento e mancal de rolamento.

MANCAIS DE DESLIZAMENTO

Os mancais de deslizamento funcionam por meio de buchas que possibilitam ao eixo girar e deslizar pela parte interna da bucha.
No entanto, esse deslizamento vai gerar um aquecimento entre as peças, o que limita o uso desse tipo de mancal para aplicações de maiores rotações. Por outro lado, eles suportam cargas grandes, podendo ser utilizados em equipamentos de grande porte.

BUCHAS

As buchas costumam ser feitas em material menos duro do que o do eixo que vai se apoiar e movimentar nelas.
Elas são feitas, por exemplo, de latão ou bronze. Dessa forma, as buchas vão se desgastar mais rápido que o eixo e com isso podem ser substituídas, quando houver necessidade, pois são de dimensões reduzidas comparadas às outras partes de máquinas e também de geometria simples.

Para diminuir o desgaste e ainda melhorar o deslizamento, é necessário o uso de lubrificantes como graxas ou óleos, podendo ser lubrificação forçada ou não, melhorando assim o deslizamento.

MANCAIS DE ROLAMENTO

Acoplando rolamentos aos mancais, é possível atingir maiores velocidades.
Por outro lado, eles suportam menos cargas e não são adequados para aplicações em que sofra choque mecânico. Nesse caso, o rolamento é montado no mancal pelo anel externo e o eixo é fixado no anel interno do rolamento e ambos giram juntamente. 

Os mancais de deslizamento funcionam por meio de buchas que possibilitam ao eixo girar e deslizar pela parte interna da bucha. No entanto, esse deslizamento vai gerar um aquecimento entre as peças, o que limita o uso desse tipo de mancal para aplicações de maiores rotações. Por outro lado, eles suportam cargas grandes, podendo ser utilizados em equipamentos de grande porte.

As buchas são produzidas de materiais menos duros, como bronze e latão, para evitar o desgaste de peças mais importantes no conjunto.

ROLAMENTOS

Os rolamentos são intercambiáveis, podendo ser substituídos por outro sem a necessidade de ajuste, bastando a especificação do rolamento de forma correta. Para isso, existem normas e codificação específica. 

Você certamente já pode ter se deparado com um rolamento. O mais comum deles é o de esfera e basicamente é formado por quatro elementos: o anel externo, o anel interno, a gaiola e as esferas.

ROLAMENTOS DE ESFERAS

Para iniciar o estudo sobre rolamento de esferas, vamos compreender dois conceitos importantes: carga radial e carga axial.

Os rolamentos de esferas, além de suportarem carga radial, também permitem o apoio da carga axial, em ambos os sentidos, porém em menor proporção. São adequados para aplicações que requerem baixo ruído e vibração, e em aplicações de alta velocidade de rotação. 

A seguir veremos as variedades mais comuns de rolamentos.

ROLAMENTOS DE ROLOS 

Os rolamentos de rolos possuem alta capacidade de carga radial porque os rolos e a pista estão em contato linear. Esses rolamentos são adequados para aplicações que envolvem uma pesada carga radial de impacto. 

Os mancais de rolamentos  são elementos de apoio aplicados para situações em que é necessário trabalhar com maiores rotações e cargas menores. Estes mancais trabalham em conjunto com os rolamentos que podem ser aplicados a diferentes situações, por exemplo os rolamentos de esferas de contato angular , que são rolamentos que suportam simultaneamente cargas radiais e axiais. Outro exemplo de rolamento é o rolamento axial, que não é capaz de suportar cargas radiais.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Tecnologia Mecânica - Aula 09 - Elementos de Apoio: Guias de deslizamento e de rolamentos

GUIAS 

As guias são elementos utilizados em máquinas e equipamentos industriais, para assegurar a direção e trajetória durante o deslocamento de conjuntos mecânicos, como cabeçotes, mesas e portas de máquinas, por exemplo. As guias podem ser abertas ou fechadas em relação à geometria de montagem. As guias classificam-se em dois grupos: Guias de deslizamento e Guias de rolamento.

GUIAS DE DESLIZAMENTO

As guias de deslizamento são utilizadas em máquinas operatrizes, como: tornos e fresadoras. As guias precisam de lubrificação, para um bom funcionamento, e podem ser empregadas por meio de combinações de vários perfis de guias de deslizamentos, conhecidos como barramento.

As guias podem ser cilíndricas ou prismáticas, sendo que as prismáticas podem ser de faces paralelas, rabo de andorinha ou em perfil V.

Em algumas situações, pode haver folga entre as partes da guia, mas é possível compensá-las através das réguas de ajustes. 

RÉGUAS DE AJUSTE 

Devido ao contato entre as faces da guia, pode haver desgaste entre as partes, gerando folga excessiva e diminuindo a precisão do movimento. Por isso, as guias prismáticas costumam ter mecanismo de compensação de folga, chamados régua de ajuste. 

As réguas de ajustes devem ter o mesmo perfil da guia, na região em que será aplicada, e podem ser ajustadas ao longo do comprimento da guia. Veja na figura o detalhe da régua de ajuste.

Nas guias deslizantes, é necessário, além das réguas de ajustes, a lubrificação.

LUBRIFICAÇÃO

Para facilitar o deslizamento e diminuir o desgaste gerado pela fricção entre as faces, as guias devem ser lubrificadas com óleo, de acordo com a frequência de uso.

Em situações que a área de contato é muito grande, é necessário que as guias tenham ranhuras entre as faces, para possibilitar que o óleo atinja toda a extensão da guia, promovendo a formação de uma película lubrificante entre as partes.

Na imagem a seguir é possível identificar uma guia de deslizamento tipo rabo de andorinha, as ranhuras para lubrificação e a régua de ajuste. É possível também notar os parafusos de ajuste.

Vamos, agora, analisar o outro tipo de guia, a guia de rolamento.

GUIA DE ROLAMENTO

As guias de rolamento geram menor fricção que as guias de deslizamento. Isto ocorre porque os elementos rolantes giram entre as guias, permitindo o movimento com menor área de contato. Os elementos rolantes podem ser esferas ou roletes. 

Veja na figura os tipos de guias de rolamento:

As guias de rolamento proporcionam um movimento mais leve e com maior precisão. São aplicadas em máquinas e dispositivos de medição, assim como máquinas automatizadas.

As guias (dos tipos: rabo de andorinha e em V) prismáticas deslizantes podem ser reguladas com o auxílio de réguas de ajuste.

As guias de rolamentos oferecem maior precisão ao deslocamento. Em função disso, sua aplicação está ligada a máquinas e equipamentos com maior tecnologia e recursos.

A lubrificação é muito importante para o rendimento e durabilidade das guias, pois reduz o atrito, melhorando seu funcionamento e vida útil.

As guias de deslizamento são simples e podem ser utilizadas em diversos equipamentos, seja em máquinas operatrizes, seja em objetos do nosso cotidiano.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Tecnologia Mecânica - Aula 08 - Elementos de fixação: parafusos, porcas e arruelas

ELEMENTOS DE FIXAÇÃO

A aplicação de elementos de fixação, que são itens utilizados para fixar ou unir dois ou mais componentes de um conjunto, pode acontecer tanto para aplicação doméstica ou aplicação industrial.

Aplicação doméstica:

• Ao fixar uma cortina na parede de uma casa, utilizando parafusos e bucha plástica cravada na parede.  

E situações industriais de grande porte:

• Fixação de componentes de máquinas ou equipamentos; 
• A união de tubos através de flanges.

PARAFUSOS

Os parafusos são classificados como elementos de união não permanentes ou temporárias, isso porque podem ser colocados e retirados sempre que necessário. Normalmente são formados por corpo ou haste, rosca, cabeça e tipo de acionamento, como é mostrado na imagem 02.

Imagine uma estrutura formada por chapas, barras quadradas e perfis metálicos. Estes materiais precisam manter-se unidos, mas, por algum motivo de projeto, não pode ser usado o processo de soldagem. Então, você precisará utilizar alguns elementos complementares como parafusos, porcas e arruelas, para conseguir fazer essa união.

Observe que, nas uniões móveis, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do conjunto a qualquer momento, sem que os componentes sofram danos. É o caso de uniões feitas com parafusos, porcas e arruelas, mostradas anteriormente.

CLASSIFICAÇÃO

Os parafusos são classificados em quatro grupos: Passantes, Não-Passantes, Pressão e Prisioneiros.

TIPOS DE PARAFUSOS

Existem diversos tipos de parafusos, pois podem variar de acordo com a finalidade pela: Rosca; Cabeça; Corpo; Ponta; Tipo de acionamento; Material e dimensões. 

Para especificar um parafuso, é necessário informar qual o tipo de cabeça, acionamento, rosca e também as dimensões, de acordo com a atividade a ser realizada.

Observe, a seguir, os tipos mais comuns de cabeças de parafuso:

PORCAS

Assim como os parafusos, as porcas também são compostas de roscas, porém internas. 

As porcas são peças que podem ter um formato prismático ou cilíndrico, como você vai ver no decorrer deste estudo. Diferente dos parafusos, para serem aplicadas as porcas, necessitam estar conectadas a parafusos, ou seja, não têm aplicação isolada. 

TIPOS DE PORCAS

Existem vários tipos de porcas, que podem variar de acordo com a finalidade, pela rosca, geometria, tipo de acionamento, material e dimensões. 

Normalmente, para especificar uma porca, é necessário informar qual a sua geometria, acionamento, rosca e dimensões de acordo com a necessidade.

Temos alguns tipos mais comuns de porcas, conforme a seguir:

• Porca cega:  é um tipo de porca que, além de proporcionar o aperto na fixação, também melhora o acabamento, a estética nos pontos de fixação, pois esconde as pontas dos parafusos.
• Porca castelo ou com fendas: esse tipo de porca é apropriado para situações em que há grande risco da vibração soltar, ou diminuir o aperto da porca. Essas porcas são específicas para serem aplicadas com um elemento chamado cupilha.
• Porca borboleta ou com recartilhado: são dois tipos de porcas que permitem o acionamento manual, ou seja, não é necessária uma ferramenta específica.

ARRUELAS

As arruelas são usadas na aplicação dos elementos de fixação. Tanto em equipamentos, máquinas ou em meios de transporte, existe o risco de se perder o aperto na junta, em virtude das vibrações. 

Para evitar esse inconveniente, utilizamos um elemento chamado arruela. As arruelas são aplicadas sob a cabeça dos parafusos ou sob as faces das porcas e seus principais objetivos são: 

• Proteger a face da junta contra danos;
• Fornecer uma superfície uniforme com um coeficiente de atrito consistente;
• Espalhar a carga sobre uma área maior (isso aumenta a rigidez da junta).

Imagine um conjunto de parafuso e porca montados e com a arruela instalada do lado da porca. Você sabe por que ela não está instalada do lado da cabeça do parafuso?  Isso ocorre porque quem aperta ou folga o parafuso é a porca e, para evitar seu afrouxamento, a arruela deve ser colocada do lado da porca.

TIPOS E APLICAÇÕES DAS ARRUELAS

Existem vários tipos de arruelas, como: lisas, de pressão, dentadas, serrilhadas, onduladas, de travamento com orelha e arruela para perfilados.

Para cada tipo de atividade, existe um tipo ideal de arruela. Observe:

MATERIAIS DOS PARAFUSOS, PORCAS E ARRUELAS E SUAS APLICAÇÕES

Os materiais de fabricação são importantes na escolha dos elementos de fixação e cada tipo de material aplicado possui características e limitações para cada aplicação. 

Por exemplo, em um local que vai haver corrosão, mas que a fixação não vai exigir muito esforço, então podem ser utilizados elementos de fixação fabricados em latão. Já se o esforço for considerável, é necessário aplicar o aço inoxidável, pois tem maior resistência mecânica e à corrosão.

Você viu como é importante escolher o material certo para fabricação dos elementos de fixação e que essa atitude determina a sua aplicação? Veja, a seguir, os materiais mais usados pela indústria na fabricação de parafusos e onde podem ser aplicados.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020

Tecnologia Mecânica - Aula 07 - Elementos de fixação: roscas

A rosca é um conjunto de filetes com perfis constantes e helicoidais ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas são as que se encontram no interior de furos, como nas porcas. As roscas externas localizam-se no corpo de um eixo cilíndrico, por exemplo, os parafusos.

As roscas têm as seguintes funções:  

• Possibilitar a união e resistência de fixação de peças e componentes mecânicos durante a montagem e desmontagem de manutenção;
• Para transmissão de força e movimento das peças fixadas.

Agora que vimos a função das roscas, vamos conhecer a sua nomenclatura. Observe a figura a seguir:

Sistemas Normalizados de roscas

A rosca é fabricada a partir de sistemas normalizados. Veremos a seguir três sistemas mais utilizados aqui no Brasil, são eles: Sistema Métrico Internacional, Sistema Inglês e Sistema Americano.

No sistema métrico, medidas das roscas são determinadas em milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.

No sistema whitworth, as medidas são dadas em polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo de 55º, crista e raiz arredondadas. O passo é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada.

No sistema americano, as medidas são expressas em polegadas. O filete tem a forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.

Nesse sistema, como no whitworth, o passo também é determinado dividindo-se uma polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada.

Nos três sistemas, as roscas são fabricadas em dois padrões: normal e fina. A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina.

No sistema whitworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW (british standard whitworth – padrão britânico para roscas normais). Nesse mesmo sistema, a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF (british standard fine – padrão britânico para roscas finas).

No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (national coarse) e a rosca fina pela sigla NF (national fine).

Além desses, existem outros sistemas de roscas, que podem ser consultados em catálogos ou manuais.

Tipos de Roscas 

Os tipos de roscas variam de acordo com perfil e com o sentido de direção dos filetes. 

• Variações de roscas conforme a perfil dos filetes: 
• Variações de roscas conforme o sentido de direção do filete:

Identificação de Rosca

A identificação da rosca é realizada quando a mesma não traz especificações técnicas necessárias para a atividade que será desenvolvida. 

Medindo com a escala e com o paquímetro

Sendo assim, os seguintes instrumentos são utilizados:

• Pente de rosca: para medir os ângulos dos filetes, passo em milímetro e dos filetes por polegada.
• Escala e paquímetro: para identificar o passo em milímetro e dos filetes por polegada.

Os verificadores de rosca

Esses instrumentos são chamados verificadores de roscas e fornecem a medida do passo em milímetro ou em filetes por polegada e, também, a medida do ângulo dos filetes.

O pente de rosca ou canivete de rosca possui um lado com o padrão métrico e um lado com o padrão inglês(polegada), também há em apenas um padrão e os mais antigos com outros tipos de roscas.

A identificação de rosca é de extrema importância para o processo de manutenção, que envolve a montagem e desmontagem dos equipamentos. A utilização desta prática minimiza falhas, como danos na junção, entre os elementos de fixação e melhoria da produtividade da tarefa do técnico.

O primeiro procedimento para descobrir o tipo de roscas consiste na medição do passo da rosca. Para obter essa medida, podemos usar um verificador (pente / canivete) de rosca, escala ou paquímetro, sendo mais confiável o verificador de rosca.

Para usar o pente de rosca procure no pente qual mais se parece com o parafuso  encaixe e veja contra a luz se não houver passagem de luz esta e a medida se passar luz pegue um maior ou menor ou com outro sistema de medida.

Exemplo: No canivete verificamos que a lâmina usada para o encaixe perfeito foi uma métrica com passo de 2,5 e no paquímetro vimos que o parafuso é de diâmetro 20 mm, consultando a tabela abaixo, confirmamos os dados.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/02/2020