EixosOs eixos são componentes críticos em sistemas mecânicos, servindo como a espinha dorsal que suporta todos os elementos de transmissão, transmitindo torque e suportando 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 de seu eixo em eixos retos, eixos excêntricos, virabrequins e eixos flexíveis.
Eixos
1. Eixo fixo
Este tipo de eixo suporta momentos de flexão apenas quando permanece estacionário. Sua estrutura simples e boa rigidez o tornam ideal para aplicações como eixos de bicicletas.
2. Eixo rotativo
Ao contrário dos eixos fixos, os eixos rotativos também suportam momentos de flexão durante o movimento. Eles são comumente encontrados nos eixos das rodas de trens.
Eixo de transmissão
Os eixos de transmissão são projetados para transmitir torque e geralmente 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 designs ocos, que proporcionam velocidades críticas mais altas em comparação com eixos maciços, tornando-os mais seguros e com melhor aproveitamento 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, pois suportam momentos de flexão e torção, o que os torna um dos componentes mais comuns em equipamentos mecânicos.
Eixo reto
Eixos retos possuem um eixo linear e podem ser categorizados em eixos ópticos e eixos escalonados. Eixos retos são tipicamente maciços, mas podem ser projetados com interior oco para reduzir o peso, mantendo a rigidez e a estabilidade torsional.
1. Eixo Óptico
De formato simples e fácil fabricação, esses eixos são usados principalmente para transmissão.
2. Eixo escalonado
Um eixo com seção transversal longitudinal escalonada é denominado eixo escalonado. Esse projeto facilita a instalação e o posicionamento dos componentes, resultando em uma distribuição de carga mais eficiente. Embora sua forma se assemelhe à de uma viga com resistência uniforme, ele apresenta múltiplos pontos de concentração de tensão. Devido a essas características, os eixos escalonados são amplamente utilizados em diversas aplicações de transmissão.
3. Eixo de comando
O eixo de comando é um componente crítico em motores a pistão. Em motores de quatro tempos, o eixo de comando normalmente opera à metade da velocidade do virabrequim, mas ainda mantém uma alta rotação e precisa suportar um torque significativo. Consequentemente, o projeto do eixo de comando impõe requisitos rigorosos quanto à sua resistência e capacidade de suporte.
Os eixos de comando geralmente são feitos de ferro fundido especial, embora alguns sejam fabricados com materiais forjados para maior durabilidade. O projeto 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 característica, apresentando um rasgo de chaveta longitudinal em sua superfície. Esses rasgos de chaveta permitem que os componentes rotativos montados no eixo mantenham a rotação sincronizada. Além dessa capacidade de rotação, os eixos estriados também permitem movimento axial, com alguns modelos incorporando mecanismos de travamento confiáveis para aplicações em sistemas de freio e direção.
Outra variante é o eixo telescópico, que consiste em tubos interno e externo. O tubo externo possui dentes internos, enquanto o tubo interno possui dentes externos, permitindo que se encaixem perfeitamente. Esse design não só transmite torque rotacional, como também proporciona a capacidade de extensão e contração em comprimento, tornando-o ideal para uso em mecanismos de troca de marchas em transmissões.
5. Eixo da engrenagem
Quando a distância entre o dedendo de uma engrenagem e o fundo da chaveta é mínima, a engrenagem e o eixo são integrados em uma única unidade, conhecida como eixo de engrenagem. Esse componente mecânico suporta as 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 tanto o sem-fim quanto 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 experimenta a maior tensão de cisalhamento, permitindo um uso mais eficiente dos materiais. Em condições onde 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, geralmente feito de aço carbono estrutural ou ferro fundido nodular. 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 está ligada ao pistão dentro do cilindro, formando um mecanismo clássico de biela-manivela.
Eixo excêntrico
Um eixo excêntrico é definido como um eixo cujo eixo de rotação 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 rotação quanto translação. Para ajustar a distância entre centros de eixos, os eixos excêntricos são comumente utilizados em mecanismos de ligação 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 com a rigidez à torção, os eixos flexíveis podem contornar facilmente diversos obstáculos, permitindo a transmissão de energia a longas distâncias entre a fonte de alimentação e a máquina em funcionamento.
Esses eixos facilitam a transferência de movimento entre dois eixos que possuem movimento relativo, sem a necessidade de dispositivos de transmissão intermediários 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.
As aplicações comuns incluem ferramentas elétricas portáteis, certos sistemas de transmissão em máquinas-ferramenta, odômetros e dispositivos de controle remoto.
1. Eixo flexível tipo motor
Eixos flexíveis do tipo "power" apresentam uma conexão fixa na extremidade da junta 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 "power" é rigidez torsional suficiente. Normalmente, esses eixos incluem mecanismos antirretorno para garantir a transmissão unidirecional. A camada externa é construída com um fio de aço de maior diâmetro e alguns modelos não incluem uma haste central, o que aumenta tanto a resistência ao desgaste quanto a flexibilidade.
2. Eixo flexível do tipo controle
Os eixos flexíveis de 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 de arame e a mangueira. Além de apresentarem baixa rigidez à flexão, esses eixos também devem possuir rigidez torsional suficiente. Comparados aos eixos flexíveis de potência, os eixos flexíveis de controle se caracterizam 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 normalmente consistem em vários componentes: eixo flexível de arame, junta do eixo flexível, mangueira e junta da mangueira.
1. Eixo flexível de arame
Um eixo flexível de arame, também conhecido como eixo flexível, é construído com 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 à de uma mola de múltiplos fios. A camada de arame mais interna é enrolada em torno de uma haste central, com as camadas adjacentes enroladas em direções opostas. Este projeto é comumente usado 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 contrapartida, o tipo deslizante é empregado quando o raio de curvatura varia significativamente durante a operação, permitindo maior movimento dentro da mangueira para acomodar as variações de comprimento conforme a mangueira se curva.
3. Mangueira e Conexão de Mangueira
A mangueira, também chamada de bainha protetora, serve para proteger o eixo flexível 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 oferece suporte, facilitando o manuseio do eixo flexível. É importante ressaltar que a mangueira não gira com o eixo flexível durante a transmissão, permitindo uma operação suave e eficiente.
Compreender os diferentes tipos e funções de eixos é crucial para engenheiros e projetistas, garantindo desempenho e confiabilidade ideais em sistemas mecânicos. Ao selecionar o tipo de eixo apropriado para aplicações específicas, é possível aumentar a eficiência e a vida útil das máquinas. Para mais informações sobre componentes mecânicos e suas aplicações, fique atento às nossas atualizações!
Data da publicação: 15 de outubro de 2024
