1 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 2 3.4. CHAVETAS Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos TÓPICOS ABORDADOS 3.4.1. INTRODUÇÃO 3.4.2. CLASSIFICAÇÃO E DEFINIÇÕES 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chaveta Plana 2. Chaveta Woodroff 3. Chaveta de Pino 4. Chaveta Tangencial 5. Chaveta de Atrito 3.4.4. PADRONIZAÇÃO 3.4.5. DIMENSIONAMENTO EXERCÍCIOS Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 3 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - TRANSMISSÃO DE TORQUE - Acoplamento de EIXOS e CUBOS Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 4 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - TRANSMISSÃO DE TORQUE - Acoplamento de EIXOS e CUBOS Pino Parafuso de fixação Flange Engrenagens Acoplamento Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 5 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - TRANSMISSÃO DE TORQUE - Acoplamento de EIXOS e CUBOS Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 6 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 7 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 8 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 9 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 10 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 11 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 12 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.1. INTRODUÇÃO - Exemplos de Acoplamento entre EIXOS e CUBOS - Chavetas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 13 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.2. CLASSIFICAÇÃO E DEFINIÇÕES Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 14 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.2. CLASSIFICAÇÃO E DEFINIÇÕES - Elementos de máquina utilizados para acoplamento entre cubos e eixos. - Podem atuar como “fusível mecânico”. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 15 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas 2. Chavetas Woodruff 3. Chavetas de Pino 4. Chavetas Tangencial 5. Chavetas de atrito - Chaveta SELIM Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 16 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - São as mais utilizadas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 17 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - montagem Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 18 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - características principais Chaveta RETA ou PLANA Chaveta RETA ou PLANA b t /2 L b t t t /2 L onde: L - comprimento b - largura t - espessura d - diâmetro do eixo L Ch d d Chaveta com CABEÇA Chaveta com CABEÇA b b 45° t B t L L 1:100 C d L E t Chaveta com cabeça d 45° B 45° L Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 19 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Representação 5 Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 20 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Medição Medida da profundidade do rasgo Paquímetro para medição de profundidade de rasgos de chaveta Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 21 A Tipo A 45° Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Características dimensionais h A Corte A-A b1 L b/ 2 Tipo B b b/ 2 Tipo AB b As chavetas devem ter todos as bordas e cantos chanfrados e/ou arredondados Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 22 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Canto vivo Deslizante Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 23 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Canto vivo Deslizante Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 24 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Canto vivo Deslizante Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 25 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação - Eixo com rasgos de chaveta. - Ferramenta para abertura de rasgos de chaveta. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 26 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Canto vivo Deslizante Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 27 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Máquinas “Chaveteiras” Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 28 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 1. Chavetas Planas - Fabricação Fresadoras de Topo Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 29 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 2. Chavetas Woodruff ou Meia-lua ou semi-circular 1. Bastante utilizada na indústria automobilística. 2. Permitem grande estabilidade, pois não se deslocam. 3. Menor efeito de concentração de tensões. 4. Rasgo profundo, enfraquece a árvore. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 30 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 2. Chavetas Woodruff - caixa de velocidades (indústria automobilística) Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 31 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 2. Chavetas Woodruff Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 32 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 2. Chavetas Woodruff Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 33 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 3. Chavetas de Pino Transversal Longitudinal - Pinos retos ou cônicos - 1:200 - Disposição transversal ou longitudinal Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 34 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 3. Chavetas de Pino Pino Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 35 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 3. Chavetas de Pino Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 36 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 3. Chavetas de Pino Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 37 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 4. Chavetas Tangencial - Utilizadas para serviço pesado, como laminadores e etc. Tipo Kennedy Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 38 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 5. Chavetas de atrito (“Taper keys”) - Chaveta SELIM F R r - possibilitam a mudança de posição em relação ao cubo. - Não há rasgo no eixo (sem concentração de tensões.) Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 39 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.3. TIPOS E CARACTERÍSTICAS 5. Chavetas de atrito (“Taper keys”) - União por atrito - Interferência (12) - União cônica por atrito (13) Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 40 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.4. PADRONIZAÇÃO Tabela II - Dimensões padronizadas para chavetas planas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 41 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.4. PADRONIZAÇÃO Tabela II - Dimensões padronizadas para chavetas planas Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica Tabela III Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.4. PADRONIZAÇÃO 42 Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 43 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana A) Análise de tensões: (?) - Tensão de cisalhamento: - Área sob cisalhamento: b F A L b F t A b L T F d 2 T - Substituindo, vem: 2 T d b L Eixo Cubo D Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 44 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana t/2 A) Análise de tensões: (?) - Tensão de compressão: - Área sob compressão: t A L 2 b F A L b F t T T F d 2 - Substituindo, vem: 4 T d t L Eixo Cubo D Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 45 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana A) Análise de tensões: - Tensão de cisalhamento: T F d 2 A b L F A 2 T d b L F F Cubo Cubo b b Cubo F Cubo F F t F t b b t t T T T Eixo T Eixo D D Eixo Eixo D D b b F - Tensão de compressão: A T d 2 t A L 2 F 4 T d t L F F t t T T Eixo Eixo Cubo Cubo D D Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 46 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana B) Tensão Admissível: Sy adm = CS Ssy adm = CS onde: Ssy = 0.577 x Sy (M.E.D.) Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 47 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana C) Recomendações: 1. Para duas engrenagens montadas no mesmo eixo, transmitindo em direções opostas, utilizar duas chavetas; transmitindo na mesma direção, apenas uma. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 48 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana C) Recomendações: 2. Rasgos muito profundos em acoplamentos Woodruff devem ser evitados, utilizado-se chavetas menos abauladas ou duas (ou mais) chavetas. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica 49 Elementos de Máquinas I – 3. Elementos Mecânicos 3.4. CHAVETAS 3.4.5. DIMENSIONAMENTO - Chaveta Plana C) Recomendações: 3. As chavetas podem ser fixadas ao eixo através de parafusos. Prof. Flávio de Marco Filho – EEK431
