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