EixosOs eixos são componentes críticos em sistemas mecânicos, servindo como a espinha dorsal que suporta todos os elementos de transmissão enquanto transmitem torque e momentos de flexão. O projeto de um eixo não deve se concentrar apenas em suas características individuais, mas também considerar sua integração com a estrutura geral do sistema de eixos. Dependendo do tipo de carga experimentada durante o movimento e a transmissão de potência, os eixos podem ser categorizados em fusos, eixos de transmissão e eixos rotativos. Eles também podem ser classificados com base no formato do eixo em eixos retos, eixos excêntricos, virabrequins e eixos flexíveis.
Fusos
1. Fuso fixo
Este tipo de fuso suporta apenas momentos de flexão enquanto permanece parado. Sua estrutura simples e boa rigidez o tornam ideal para aplicações como eixos de bicicleta.
2. Eixo Rotativo
Ao contrário dos fusos fixos, os fusos rotativos também sofrem momentos fletores em movimento. São comumente encontrados em eixos de rodas de trem.
Eixo de transmissão
Os eixos de transmissão são projetados para transmitir torque e normalmente são mais longos devido às altas velocidades de rotação. Para evitar vibrações severas causadas por forças centrífugas, a massa do eixo de transmissão é distribuída uniformemente ao longo de sua circunferência. Os eixos de transmissão modernos frequentemente utilizam projetos ocos, que proporcionam velocidades críticas mais altas em comparação aos eixos sólidos, tornando-os mais seguros e com maior eficiência de material. Por exemplo, os eixos de transmissão automotivos geralmente são feitos de chapas de aço de espessura uniforme, enquanto veículos pesados frequentemente utilizam tubos de aço sem costura.
Eixo Rotativo
Os eixos rotativos são únicos porque suportam momentos de flexão e torção, o que os torna um dos componentes mais comuns em equipamentos mecânicos.
Eixo reto
Eixos retos têm um eixo linear e podem ser categorizados em eixos ópticos e escalonados. Eixos retos são normalmente sólidos, mas podem ser projetados para serem ocos para reduzir o peso, mantendo a rigidez e a estabilidade torcional.
1. Eixo Óptico
De formato simples e fáceis de fabricar, esses eixos são usados principalmente para transmissão.
2. Eixo escalonado
Um eixo com seção transversal longitudinal escalonada é denominado eixo escalonado. Este projeto facilita a instalação e o posicionamento dos componentes, resultando em uma distribuição de carga mais eficiente. Embora seu formato se assemelhe ao de uma viga com resistência uniforme, ele possui múltiplos pontos de concentração de tensões. Devido a essas características, eixos escalonados são amplamente utilizados em diversas aplicações de transmissão.
3. Eixo de comando
O eixo de comando de válvulas é um componente crítico em motores a pistão. Em motores de quatro tempos, o eixo de comando de válvulas normalmente opera à metade da velocidade do virabrequim, mas ainda mantém uma alta velocidade de rotação e precisa suportar um torque significativo. Como resultado, o projeto do eixo de comando de válvulas impõe requisitos rigorosos à sua resistência e capacidade de suporte.
Os eixos de comando são geralmente feitos de ferro fundido especializado, embora alguns sejam fabricados com materiais forjados para maior durabilidade. O design do eixo de comando desempenha um papel vital na arquitetura geral do motor.
4. Eixo estriado
Os eixos estriados recebem esse nome devido à sua aparência distinta, com rasgos longitudinais em sua superfície. Esses rasgos permitem que componentes rotativos instalados no eixo mantenham a rotação sincronizada. Além dessa capacidade rotacional, os eixos estriados também permitem movimento axial, com alguns projetos incorporando mecanismos de travamento confiáveis para aplicações em sistemas de freio e direção.
Outra variante é o eixo telescópico, que consiste em tubos internos e externos. O tubo externo possui dentes internos, enquanto o tubo interno possui dentes externos, permitindo que se encaixem perfeitamente. Este design não apenas transmite torque rotacional, mas também oferece a capacidade de estender e contrair em comprimento, tornando-o ideal para uso em mecanismos de troca de marchas de transmissão.
5. Eixo de engrenagem
Quando a distância do círculo de dedendo de uma engrenagem até a base da ranhura é mínima, a engrenagem e o eixo são integrados em uma única unidade, conhecida como eixo de engrenagem. Este componente mecânico suporta peças rotativas e trabalha em conjunto com elas para transmitir movimento, torque ou momentos de flexão.
6. Eixo sem-fim
Um eixo sem-fim é normalmente construído como uma unidade única que integra o sem-fim e o eixo.
7. Eixo oco
Um eixo projetado com um centro oco é conhecido como eixo oco. Ao transmitir torque, a camada externa de um eixo oco sofre a maior tensão de cisalhamento, permitindo um uso mais eficiente dos materiais. Sob condições em que o momento fletor de eixos ocos e maciços é igual, os eixos ocos reduzem significativamente o peso sem comprometer o desempenho.
Cambota
O virabrequim é um componente crítico em um motor, normalmente feito de aço carbono estrutural ou ferro dúctil. Ele possui duas seções principais: o munhão principal e o munhão da biela. O munhão principal é montado no bloco do motor, enquanto o munhão da biela se conecta à extremidade maior da biela. A extremidade menor da biela é conectada ao pistão no cilindro, formando um mecanismo clássico de manivela deslizante.
Eixo excêntrico
Um eixo excêntrico é definido como um eixo cujo eixo não está alinhado com o seu centro. Ao contrário dos eixos comuns, que facilitam principalmente a rotação dos componentes, os eixos excêntricos são capazes de transmitir tanto a rotação quanto a rotação. Para ajustar a distância entre os centros dos eixos, os eixos excêntricos são comumente utilizados em mecanismos de articulação plana, como sistemas de transmissão por correia em V.
Eixo Flexível
Eixos flexíveis são projetados principalmente para transmitir torque e movimento. Devido à sua rigidez à flexão significativamente menor em comparação à rigidez torcional, os eixos flexíveis podem contornar facilmente diversos obstáculos, permitindo a transmissão de longa distância entre a potência principal e a máquina de trabalho.
Esses eixos facilitam a transferência de movimento entre dois eixos com movimento relativo sem a necessidade de dispositivos intermediários de transmissão adicionais, tornando-os ideais para aplicações de longa distância. Seu design simples e baixo custo contribuem para sua popularidade em diversos sistemas mecânicos. Além disso, os eixos flexíveis ajudam a absorver choques e vibrações, melhorando o desempenho geral.
Aplicações comuns incluem ferramentas elétricas portáteis, certos sistemas de transmissão em máquinas-ferramentas, hodômetros e dispositivos de controle remoto.
1. Eixo flexível tipo potência
Os eixos flexíveis do tipo potência apresentam uma conexão fixa na extremidade da junta do eixo flexível, equipada com uma luva deslizante dentro da junta da mangueira. Esses eixos são projetados principalmente para transmissão de torque. Um requisito fundamental para eixos flexíveis do tipo potência é rigidez torcional suficiente. Normalmente, esses eixos incluem mecanismos antirreversos para garantir a transmissão unidirecional. A camada externa é construída com um fio de aço de maior diâmetro e alguns projetos não incluem uma haste central, aumentando a resistência ao desgaste e a flexibilidade.
2. Eixo flexível tipo controle
Os eixos flexíveis do tipo controle são projetados principalmente para transmissão de movimento. O torque que transmitem é usado principalmente para superar o torque de atrito gerado entre o eixo flexível do fio e a mangueira. Além de apresentar baixa rigidez à flexão, esses eixos também devem possuir rigidez torcional suficiente. Comparados aos eixos flexíveis do tipo potência, os eixos flexíveis do tipo controle se distinguem por suas características estruturais, que incluem a presença de uma haste central, um maior número de camadas de enrolamento e diâmetros de fio menores.
Estrutura do eixo flexível
Os eixos flexíveis geralmente consistem em vários componentes: eixo flexível de arame, junta de eixo flexível, mangueira e junta de mangueira.
1. Eixo flexível de arame
Um eixo flexível de arame, também conhecido como eixo flexível, é construído a partir de múltiplas camadas de arame de aço enroladas juntas, formando uma seção transversal circular. Cada camada consiste em vários fios de arame enrolados simultaneamente, conferindo-lhe uma estrutura semelhante a uma mola multifilar. A camada mais interna de arame é enrolada em torno de uma haste central, com as camadas adjacentes enroladas em direções opostas. Este projeto é comumente utilizado em máquinas agrícolas.
2. Junta de eixo flexível
A junta de eixo flexível é projetada para conectar o eixo de saída de potência aos componentes de trabalho. Existem dois tipos de conexão: fixa e deslizante. O tipo fixo é normalmente usado para eixos flexíveis mais curtos ou em aplicações onde o raio de curvatura permanece relativamente constante. Em contraste, o tipo deslizante é empregado quando o raio de curvatura varia significativamente durante a operação, permitindo maior movimento dentro da mangueira para acomodar mudanças de comprimento conforme a mangueira se curva.
3.Mangueira e junta de mangueira
A mangueira, também chamada de bainha protetora, serve para proteger o eixo flexível do fio do contato com componentes externos, garantindo a segurança do operador. Além disso, ela pode armazenar lubrificantes e impedir a entrada de sujeira. Durante a operação, a mangueira fornece suporte, facilitando o manuseio do eixo flexível. Notavelmente, a mangueira não gira com o eixo flexível durante a transmissão, permitindo uma operação suave e eficiente.
Compreender os diversos tipos e funções de eixos é crucial para engenheiros e projetistas, a fim de garantir o desempenho e a confiabilidade ideais em sistemas mecânicos. Ao selecionar o tipo de eixo apropriado para aplicações específicas, é possível aumentar a eficiência e a longevidade das máquinas. Para mais informações sobre componentes mecânicos e suas aplicações, fique atento às nossas últimas atualizações!
Horário de publicação: 15 de outubro de 2024
