ELEMENTOS DE MAQUINAS. EIXOS DEFINIÇÃO:  Elementosdemáquinasutilizadosparasuportar componentes rotativos e/ou transmitir potência ou movimento rotativo.

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1 ELEMENTOS DE MAQUINAS

2 EIXOS

3 DEFINIÇÃO:  Elementosdemáquinasutilizadosparasuportar componentes rotativos e/ou transmitir potência ou movimento rotativo ou axial. Os eixos trabalham em condições extremamente variáveis de carregamento.

4 EIXOS INTRODUÇÃO:  Apresentam normalmente forma cilíndrica (existem exceções). Podendo apresentar perfis lisos e compostos, bem como se apresentarem com seções cheias ou vazadas, com grande variedade de tamanhos, consequentemente podendo ser utilizados em diversos campos de aplicação na engenharia.

5 EIXOS INTRODUÇÃO:  Normalmentesãoconstruídosemmateriais metálicos, porém em função de novos materiais ou aplicações específicas, materiais alternativos passaram a ser utilizados.

6 EIXOS INTRODUÇÃO: Exemplo de eixos

7 EIXOS INTRODUÇÃO: Eixos utilizados em diversos equipamentos motrizes e operatrizes

8 EIXOS INTRODUÇÃO:  Eixos de transmissão ou simplesmente eixos, são utilizados em praticamente todas as partes de máquinas que possuem algum movimento rotativo para transmitir o movimento de rotação e torque de um ponto ao outro.Unidade Eixo GeradoraConsumidora

9 EIXOS CLASSIFICAÇÃO:  Podem ser classificados de duas formas:  Eixos propriamente ditos,  Eixos-árvore.

10 EIXOS CLASSIFICAÇÃO:  Eixos propriamente ditos Sua característica principal é que nesta situação, este elemento trabalha fixo. Ex.: eixos não tracionados de veículo ou equipamento (eixo que sustenta a roda de um carrinho de mão).

11 EIXOS APLICAÇÃO: Eixos que suportam cargas

12 EIXOS CLASSIFICAÇÃO:  Eixos-árvore Nesta situação, o elemento está em movimento. Ex.: Eixos que compõem a caixa de transmissão de um veículo, ou um eixo de uma serra circular.

13 EIXOS APLICAÇÃO:  Um eixo tipicamente transmite diretamente torque de um dispositivo de comando (motor elétrico ou de combustão interna) através da máquina.  Outras vezes, aos eixos, encontramos engrenagens, polias, correntes que transmitem o movimento rotativo para outra unidade.

14 EIXOS APLICAÇÃO: Transmissão direta e indireta através de correia em bombas centrífugas – Cortesia Derrick

15 EIXOS APLICAÇÃO: Eixos encontrados em um diferencial

16 EIXOS APLICAÇÃO:  O eixo pode ser parte integral do acionador, tal como um eixo de motor (elétrico ou a combustão), ou pode ser livre conectado a seu vizinho por algum tipo de acoplamento.

17 EIXOS APLICAÇÃO: Exemplo de transmissão direta

18 EIXOS APLICAÇÃO: Transmissão realizada por dispositivos de acoplamento

19 EIXOS APLICAÇÃO:  Máquinas de produção automatizada frequentemente possuemeixosemlinhaqueseestendem potência pelo para comprimentodamáquinaelevam todas as estações de trabalho. Unidade Motora Unidade Consumidora 1 Unidade Consumidora 2 Unidade Consumidora 3

20 EIXOS APLICAÇÃO: Industria Madeireira – Serrarias Eixos de Serras, Sistemas de Movimentação de Peças e Resíduos

21 EIXOS MONTAGEM:  Os eixos são montados sobre apoios (mancais), em duas configurações possíveis: uma configuração biapoiada (montagem em sela) ou em balanço (montagem saliente), dependendo da configuração da máquina. Cada tipo de montagem apresenta seus prós e seus contras.

22 EIXOS MONTAGEM E CONEXÕES : Montagem biapoiadaMontagem em balanço

23 EIXOS PERFIL:  Às vezes é possível projetar eixos de transmissão úteis que não têm variações do diâmetro de seção ao longo de seu comprimento, mas é mais comum que os eixos tenham um número de degraus ou ressaltos onde o diâmetro mude para acomodar elementos fixados tais como mancais, catracas, engrenagens entreoutros. heterogênea, Assim,aformahomogeniaou dependerádoselementossuportados pelo eixo ou pontos de solicitações.

24 EIXOS PERFIL: Exemplo de eixos

25 EIXOS CONEXÕES E TRAVAMENTO:  Chavetas, anéis retentores ou pinos transversais são freqüentemente usados para segurar elementos fixados ao eixo a fim de transmitir o torque requerido ou para prender a parte axialmente.

26 EIXOS MATERIAIS PARA OS EIXOS:  Normalmenteseutilizamateriaismetálicos resistentes na produção de eixos tais como:  Aço de baixo ou médio carbono laminados a frio ou a quente: são os mais usuais, devido ao falo de apresentar elevado módulo de elasticidade. Quando utilizados com mancais de deslizamento, devem ser endurecidos superficialmente (total ou parcial);  Ferro fundido nodular: empregado principalmente quando há engrenagens ou junções integralmente fundidas ao eixo;  Bronze e aço inoxidável: utilizados em ambientes corrosivos ou marítimos

27 EIXOS MATERIAIS PARA OS EIXOS: ABNTDESIGNAÇÃOTENSÃO DE RUPTURA  (N/mm²) TENSÃO DE escoamento  e (N/mm²) Dureza Brinell DB (N/mm²) 1025ST 42,115023120/140 1035ST 50,116027140/170 1045ST 60,117030170/195 1060ST 70,118535195/240 Aço ABNT- 1020; 1025; 1045; Aço ABNT- 2340 (Cromo Níquel); Aço ABNT- 4143; 4140 (Cromo Molibdênio); Aço ABNT- 6115; 6120; 6140 (Cromo Vanádio); Aço ABNT- 8640; 8660 (Cromo Níquel Molibdênio); Aço ABNT- 51210; 51410 (Aço Inoxidável).

28 EIXOS MATERIAIS PARA OS EIXOS:

29 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Torneamento a partir de barras  Trefiladas: até 60 mm  Laminadas: de 60 mm a 150 mm  Forjadas: acima de 150 mm  Fundição  Extrusão

30 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Os eixos de um modo geral, que em função do dimensionamento possuírem diâmetro de menor do que 150mm, podem ser construídos através de processos como torneamento ou trefilação a frio. Em casos mais específicos, estes podem ser produzidos por métodos de fundição e posterior retificação por meio de usinagem.

31 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Podemserutilizadostratamentostérmicose revestimentosparaaumentararesistênciaao desgaste.  Reparação de partes danificadas podem ser realizadas a partir de processos de eletrodeposição e posterior retífica.

32 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS: edimensionamentodoseixosé complexo.Istoaconteceporque,  Oestudo relativamente normalmente háumagrande solicitaçõesqueesteelemento quantidadede podesofrer.Por exemplo,torções,flexões,esforçoscortantese esforços normais. Não há de forma contundente uma única rotina que pode ser empregada para tal trabalho. Mesmo assim algumas serão propostas, porem um bom conhecimento na área de Mecânica (estática e dinâmica) e Resistência dos Materiais é indispensável.

33 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Solicitações

34 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Umametodologiaempregada solicitaçõesporseparadoe,após,somar éadecalcularas os resultados para identificar a força resultante.  No dimensionamento dos elementos de máquinas ou estruturas, como os eixos, vários são os critérios que podem ser utilizados para o estabelecimento de suas dimensões mínimas, compatíveis com as propriedades mecânicas dos materiais utilizados.

35 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  Tais critérios surgem quando se busca a resposta do ponto onde ocorrerá a deterioração do material, por ruptura, por plastificação, por ser ultrapassado o limite de proporcionalidade, ou de escoamento etc, dependendo de seu uso). Assim o dimensionamento do eixo deve ser realizado considerando que o material é elástico e linear, (Lei de Hooke).

36 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:

37 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS:  O projetista de máquinas está frequentemente envolvido com a tarefa de projetar um eixo (tipo de material, comprimento e principalmente o diâmetro) que atenda de forma segura todos os requisitos solicitados. Sub-dimensionado Dimensionado corretamente Super-dimensionado EixosEixos

38 EIXOS CONSTRUÇÃO DE EIXOS: Falha Imagem detalhando a falha do elemento

39 EIXOS CARGAS EM EIXOS: derotaçãoé  Acargaemeixosdetransmissão predominantemente uma de dois tipos:  Torção devido ao torque transmitido  Flexãodevidoàscargastransversaisem engrenagens, polias e catracas.  Calculando-se a carga resultante. Essas cargas normalmente ocorrem em combinação, porque, o torque transmitido pode estar associado com forças nos dentes das engrenagens ou de catracas fixadas aos eixos. O caráter de ambas as cargas pode ser fixo (constante) ou variar no tempo.

40 EIXOS TORQUE NO EIXO:  T   P  60   Vel.angular(rad / s) N  Rotação(rpm)   2. .N    T  Torque(N.m) P  Potência(W ) T  Torque(N.m)  x1000  N.mm

41 EIXOS TORQUE NO EIXO: queummotor  CalculeotorqueemN.meN.mm transmite a um eixo. Motor trifásico de 3KW e 1750 rpm.  Calcule o torque em N.m que um motor 1.4 (50KW) transmite ao eixo quando este trabalha num regime de 5000 rpm.

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43 Eu tenho um acionamento seja manual ou por um motor e eu tenho um eixo da maquina, como vou dimensionar e garantir que o tamanho do eixo vai suportar esses esforços e quais são esses esforços. Independente da rotação o torque se mantem constante, no caso de motor elétrico sabendo seus dados potencia rotação vc calcula o torque.

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45 O torque e uma grandeza inversamente proporcional a rotação, isso quer dizer que se eu diminuir a rotação pela metade eu dobro o valor do torque.

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56 EIXOS DIÂMETRO DO EIXO:  Calcule o diâmetro do eixo (Utilizar as informações já calculadas). Material: ABNT 1035  =50N/mm²  =40N/mm² Redutor 5/1 Diâmetro polia 1 – 35mm Diâmetro polia 2 – 175mm

57 EIXOS DIÂMETRO DO EIXO:  Calcule o diâmetro do eixo (Utilizar as informações já calculadas). Material: ABNT 1045  =60N/mm²  =30N/mm² Redutor 2/1 Diâmetro polia 1 – 50mm Diâmetro polia 2 – 100mm