Chaveta paralela
(67)A chaveta de segurança é o componente metálico mais comum usado para ligar uma parte rotativa de uma máquina ao eixo. A chaveta é geralmente usada para evitar a rotação relativa entre as duas partes e permitir a transmissão do binário. O elemento rotativo (como uma polia ou uma roda dentada) e o eixo devem ter ranhuras para encaixe da chaveta permitindo o funcionamento correto da ligação. As ranhuras no eixo e no cubo ajustam-se à forma da chaveta e é neste espaço que geralmente são inseridas as chavetas como elementos de fixação para ligar as duas partes de forma permanente. Todo o sistema é conhecido como junta chavetada e é capaz de proporcionar um movimento axial relativo entre as duas partes.
Em resumo, a chaveta e as ranhuras da chaveta estabelecem uma ligação entre o cubo e o eixo, impedindo o movimento relativo entre o eixo de transmissão de potência e o componente associado. Por exemplo, as transmissões através de engrenagens, polias ou rodas dentadas estão conectadas de forma segura através de uma chaveta com o eixo de transmissão. Existem cinco tipos principais de chavetas: encaixadas, em sela, tangenciais, redondas e estriadas.
Ranhuras de chaveta – formas e materiais.
Estes são os elementos onde encaixarão as chavetas, tanto no eixo como no elemento fixado na máquina. Uma peça de aço é encastrada no eixo com metade da espessura da chaveta sendo a medição feita na parte lateral da chaveta.Existem vários tipos de formas comuns:
- Formas retangulares em que a peça de metal tem a forma de paralelepípedo
- Formas arredondadas, com estrutura em paralelepípedo, mas arredondadas nas extremidades
- Formas prismáticas com orifícios que permitem a conexão adicional de elementos com parafusos reforçando este tipo de conexão.
Além disso, cada um dos tipos de ranhuras divide-se em categorias e, por exemplo, as entradas com abertura podem ser: corte de orifício único, corte de dois orifícios, arredondado de um só orifício etc.Estes elementos podem ser fabricados em vários materiais. No entanto, eles são basicamente fabricados em aço carbono ou em aço inoxidável, mas também podem ser de latão, cobre, alumínio, monel e até nylon, mas a elevada disponibilidade do aço e as suas propriedades fazem com que este material seja o mais utilizado na produção de ranhuras. O aço AISI 316 também está disponível para aplicações marítimas.
Sistemas de normalização para chavetas - Norma DIN 6885 e outras
- As dimensões das chavetas prismáticas e as respetivas ranhuras são definidas com precisão na Polónia por duas normas:
- PN-70/M-85005* DIN 6885
De acordo com a norma polaca, a chaveta é referenciada especificando o tipo de chaveta e as suas dimensões: largura b, altura h e comprimento l, separados pelo sinal x.
Existe também a norma britânica BS 4235 - Parte 1: 1972 (1986) para chavetas quadradas e chavetas retangulares paralelas, entre outras.
Existem três tipos de ajuste para chavetas e ranhuras paralelas quadradas e retangulares rotuladas como livres, normais e fechadas. É usado um ajuste livre quando a aplicação requer que o cubo do conjunto deslize sobre a chaveta; o ajuste normal é usado quando uma chaveta deve ser inserida numa ranhura com uma quantidade mínima de ajustes que podem ser necessários para o trabalho de montagem de produção em massa e o ajuste apertado é usado quando se requer um ajuste de chaveta exato sob as condições máximas de material que podem estar associadas à seleção de componentes.
A norma não contempla o desalinhamento ou uma deslocação maiores dos que as que podem ser contabilizadas pelas tolerâncias dimensionais. Se o conjunto for muito carregado, verifique se o efeito cumulativo de desalinhamento ou deslocamento, ou ambos, não impede que a chaveta assente de forma satisfatória. Salvo indicação em contrário, as chavetas que cumprem esta norma são produzidas em aço fabricado de acordo com a norma BS 970 com uma resistência à tração não inferior a 550 MN/m2 quando acabadas.
A seleção da chaveta do eixo é fundamental para evitar falhas prematuras nas ligações chavetada. Antes de selecionar uma chaveta, leia as regras detalhadas para a seleção e o desenho da chaveta do eixo para entender como calcular as tensões de corte e de compressão da chaveta no eixo. Existem muitos fatores críticos, como o material, tipo de carga, o ajuste adequado, etc., que devem ser tidos em conta ao projetar e fabricar uma chaveta para que as características de segurança sejam satisfeitas. As tabelas de dimensões incluídas nas normas facilitam a seleção dos parâmetros adequados destes elementos.
Ligações com chavetas prismáticas, cunhas e ranhuras prismáticas em polegadas
A chaveta prismática é um elemento de junta chavetada utilizado para ligar o cubo com o eixo. Estas são os tipos de conexão mais habituais deste tipo de elementos que podem ser utilizados tanto em juntas cilíndricas como cónicas. São fabricados em aço com uma resistência à tração mínima. Existem várias vantagens e desvantagens em usar uma chaveta, assim preste atenção aos detalhes mais finos de todo o design para avaliar a adequação de uma ligação chavetada.De acordo com a maioria das normas, as dimensões das ranhuras são dadas em milímetros, mas também existem aquelas cujo tamanho é dado em polegadas. Sempre que comprar um produto específico, preste atenção às unidades utilizadas nas dimensões.As ranhuras sem conicidade denominam-se simplesmente ranhuras, enquanto uma ranhura com conicidade é também denominada de cunha.
Vantagens das ligações chavetadas
- Custos de produção económicos e elevada disponibilidade;
- Artigos normalizados (ISO, BS, DIN e ANSI);
- Transmissão de binário médio a alto;
- Fácil de montar e desmontar e muito fácil de reutilizar.
Desvantagens da ligação chavetada
- Não são adequadas para cargas e choques direcionais variáveis;
- A possibilidade de deslocamento axial do cubo a menos que seja bloqueado com um elemento adicional como um parafuso de fixação ou anéis de retenção;
- Com o tempo, a junta desmontada pode tornar-se muito difícil de montar;
- As chavetas introduzem um ponto de tensão devido ao efeito de encaixe e reduzem a resistência do eixo;
- Introduz um desequilíbrio do eixo;
- A análise da capacidade de carga e a pilha de tolerância são difíceis de calcular e combinar pelo que as juntas chavetadas são sobredimensionadas;
- Para transferir a força axial, precisa de um bloqueio.
Ranhura prismática DIN6885
Todos estes produtos estão em conformidade com a norma DIN 6885. É uma norma emitida pelo Instituto de Normalização alemão e a versão em vigor tem a referência DIN 6885-1:2021. Esta é a norma mais utilizada pelos fabricantes das chavetas vendidas na TME. Também neste caso, a especificação disponível permite selecionar a chaveta adequada de acordo com a necessidade de emparelhamento da ligação pois as dimensões de acordo com a norma DIN assumem também 2 tipos de ajustes: ajuste apertado P9 e ajuste ligeiro JS9 ou N9.
Ajuste das ligações chavetadas
A chaveta é um elemento prismático que encaixa firmemente nas suas superfícies laterais. Como não exerce nenhuma pressão sobre as superfícies radiais do cubo da roda e do eixo, não pode ser utilizado para centralizar estes dois elementos. Por regra, as ligações chavetadas são ligações de repouso, no entanto é possível funcionarem como uma ligação móvel (movimento do cubo da roda ao longo da extremidade do eixo). No caso das ligações de apoio, o ajuste h6/P9 é utilizado tanto nos flancos para o cubo da roda como para o eixo. Para ligações móveis, utiliza-se o ajuste h6/D10 nos flancos para o cubo da roda e o ajuste h6/H9 para o eixo.
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